JPH11266703A

JPH11266703A - 電照栽培用ランプ

Info

Publication number: JPH11266703A
Application number: JP9402798A
Authority: JP
Inventors: Fumihiro Tanaka; 史宏田中; Hiroyuki Watanabe; 博之渡辺; Tatsuo Takada; 立雄高田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Katakura Industries Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Katakura Industries Co Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】植物の電照栽培に使用するランプであって、
電照コストを低減でき且つ一層均一な電照効果が得られ
る電照栽培用ランプを提供する。【解決手段】ピーク波長６３０〜７００ｎｍの光を発
光する半導体発光部（２）が備えられた電照栽培用ラン
プ（Ａ）において、半導体発光部（２）は、その取付基
準面（ベースプレート（１））に対し、相対的に膨出し
た形状に形成される。あるいは、半導体発光部は、その
取付基準面に対し、相対的に凹没した形状に形成され
る。また、好ましい態様においては、取付基準面に対し
て半導体発光部（２）の光軸のなす角度が４０〜７０°
に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電照栽培用ランプ
に関するものであり、詳しくは、植物の電照栽培に使用
されるランプであって、電照コストを低減でき且つ一層
均一な電照効果が得られる電照栽培用ランプに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】植物の電照栽培は、低温短日条件で花芽
が形成され、長日条件で葉の展開および伸長が促進され
るイチゴ等の短日開花性植物の促成栽培などに適用され
る。例えば、イチゴの電照栽培においては、照明器具に
よって長日条件を形成することにより、冬季に葉の展開
を促進し且つ果実の増収を図る。そして、上記の様な電
照栽培に関しては、照明器具として、白熱灯や蛍光灯に
代えて半導体光源を使用した電照栽培方法が提案されて
いる。斯かる栽培方法よれば、植物の刺激に適した特定
の波長域の光を主に照射することにより、従来の照明器
具を使用した栽培方法に比べて電照コストの低減が可能
である（特開平８−２２８５９９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
半導体光源を使用した電照栽培方法においても、従来の
照明器具と同様に、栽培された多数の株に対して光を均
一に照射するのが難く、その結果、均一な電照効果が得
られないと言う問題がある。勿論、多数の光源を隈無く
設置することによって各株に光を照射することは可能で
あるが、設備コストや消費電力の観点からすると実際的
ではない。

【０００４】本発明は、上記の実情に鑑み、電照栽培に
おいて半導体光源を一層効率的かつ効果的に利用すべく
なされたものであり、その目的は、植物の電照栽培に使
用するランプであって、電照コストを低減でき且つ一層
均一な電照効果が得られる電照栽培用ランプを提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は２つの要旨から成り、その第１の要旨は、
ピーク波長６３０〜７００ｎｍの光を発光する半導体発
光部が備えられた電照栽培用ランプにおいて、前記半導
体発光部は、その取付基準面に対し、相対的に膨出した
形状に形成されていることを特徴とする電照栽培用ラン
プに存する。すなわち、本発明の第１の要旨において、
膨出した形状に形成された半導体発光部は、上記の特定
の波長の光を発光する際、多方向に向けて直接照射でき
る。

【０００６】また、本発明の第２の要旨は、ピーク波長
６３０〜７００ｎｍの光を発光する半導体発光部が備え
られた電照栽培用ランプにおいて、前記半導体発光部
は、その取付基準面に対し、相対的に凹没した形状に形
成されていることを特徴とする電照栽培用ランプに存す
る。すなわち、本発明の第２の要旨において、凹没した
形状に形成された半導体発光部は、上記の特定の波長の
光を発光する際、第１の要旨におけるのと同様に、多方
向に向けて直接照射できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明に係る電照栽培用ランプの
実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の
一実施形態を示す図であり、電照栽培用ランプの側面図
および半導体発光部側から視た平面図である。図２は、
図１と同様の側面図であり、電照栽培用ランプの有効な
照射領域を示す図である。図３は、一実施例の電照栽培
用ランプによる光合成有効光量子束密度の分布を示す分
布図である。図４は、比較例のランプによる光合成有効
光量子束密度の分布を示す分布図である。図５は、他の
実施例の電照栽培用ランプによる光合成有効光量子束密
度の分布を示す分布図である。なお、以下の実施形態お
よび実施例の説明においては、電照栽培用ランプを「ラ
ンプ」と略記する。

【０００８】本発明のランプは、半導体光源によって特
定波長の光を発光するランプであって、植物の電照栽培
において照明器具として使用される。斯かるランプは、
図１に符号（Ａ）で示す様に、円形などの盤面形状を有
する平板状のベースプレート（１）と、ベースプレート
（１）の一面側に構成された半導体発光部（２）と、半
導体発光部（２）に電力を供給するためにベースプレー
ト（１）の他面側に突設されたソケット（３）と、半導
体発光部（２）を保護するためにベースプレート（１）
の一面側に付設された透明なカバー（４）とから主とし
て構成される。

【０００９】半導体発光部（２）は、ピーク波長が６３
０〜７００ｎｍの範囲にある赤色光を発光可能に構成さ
れる。照射波長を規定する理由は次の通りである。すな
わち、種々の植物において、照射波長が６３０ｎｍより
短い場合には急激に電照効果が低下する傾向がある。一
方、７００ｎｍを越える波長の光が多くなった場合には
新葉展開効果が低下する傾向がある。特に、照射波長が
７００ｎｍよりも長波長の場合、植物によっては長日処
理の効果が相殺され、その結果、新葉展開が起こらない
ことがある。従って、半導体発光部（２）から発光され
る光おいては、７００ｎｍを越える波長の光を５％以下
に抑制する必要がある。

【００１０】半導体発光部（２）は、上記の様な波長の
多数の略球状の光半導体（５）によって構成される。略
球状の光半導体（５）としては、例えば、Ｚｎ−Ｏドー
プＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ系材料から成る発光ダイオード
（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＥ）等が挙げられる。図
に例示した多数の光半導体（５）は、ピーク波長６６０
ｎｍのダブルヘテロタイプの砲弾型ＬＥＤである。斯か
る光半導体（５）は、発光スペクトルが極めてシャープ
であり、また、発熱も少ないため、電照栽培用の光源と
して好適である。

【００１１】ところで、上記の光半導体（５）は、収束
された光を照射すると言う特性がある。しかも、円錐状
に光を照射するため、被照射領域において光量分布に偏
りが生じる。そこで、本発明においては、植物に対して
より均一に光を照射するため、半導体発光部（２）の発
光面は、平面的でない形状、すなわち、曲面体や多面体
などの多方向に向けられた形状に形成される。これによ
り、ランプ（Ａ）の直下の受ける光量だけを然程多くす
ることなく且つ広範囲に均一に照射することが出来る。

【００１２】本発明の一形態として、半導体発光部
（２）は、その取付基準面に対し、相対的に膨出した形
状に形成される。具体的には、半導体発光部（２）は、
例えば、８枚の台形状の基板を環状に組み合わせて八角
錐台状に構成することにより、ベースプレート（１）か
ら膨出した形状に形成される。そして、上記の砲弾型Ｌ
ＥＤ等の光半導体（５）は、各基板に対して８〜１５個
程度、半導体発光部（２）全体に対して６４〜１２０個
程度配列される。なお、半導体発光部（２）全体の電気
容量は、消費電力換算で約３〜１２Ｗとなる様に設計さ
れる。

【００１３】更に、図１に示すランプ（Ａ）において
は、有効な光量で且つより広範囲に照射するため、取付
基準面、すなわち、ベースプレート（１）に対して半導
体発光部（２）の光軸のなす傾斜角度（θ）が４０〜７
０°に設定される。本発明において、半導体発光部
（２）の光軸とは、半導体発光部（２）の発光面を形成
する各基板に垂直な線を言い、傾斜角度（θ）とは、ベ
ースプレート（１）と前記の垂直な線とのなす鋭角な角
度を言う。

【００１４】また、電照栽培において、新葉展開の完全
な制御を行うためには、植物の栽培面において、好まし
くは０．０５μｍｏｌ／ｍ² ／ｓ以上、より好ましくは
０．１μｍｏｌ／ｍ² ／ｓ以上の光量が必要である。植
物の栽培面とは、植物の圃場面（８）（図２参照）、す
なわち、土栽培の場合は地表面を意味する。照射光量の
上限は、電力コストを低減する観点から、１．０μｍｏ
ｌ／ｍ² ／ｓ以下に保つのが適切である。ランプ（Ａ）
の汎用的な設置位置からすると、半導体発光部（２）
は、光半導体（５）の個数や出力を調整されることによ
り、図２に示す様に、１５０〜１９０ｃｍの距離（Ｌ）
だけ離間した位置を中心に１８０ｃｍの半径（Ｒ）の平
面領域における光合成有効光量子束密度が０．０５〜
１．０μｍｏｌ／ｍ² ／ｓの範囲となる様に構成され
る。

【００１５】また、図１に示すランプ（Ａ）には、半導
体発光部（２）を発光させるための電源回路が内蔵され
ており、斯かる電源回路は、１００〜１１０Ｖの交流電
源を直接利用し得る様に、３０〜６０個の光半導体（Ｌ
ＥＤ）（５）と終端抵抗を直列に接続して成る２組の発
光回路と、これらの発光回路に一方向の電圧を印加する
ための整流回路とから構成される。そして、電源接続用
のソケット（３）は、スクリューソケットとされること
により、従前の白熱灯と容易に置き換えることが出来
る。

【００１６】本発明のランプ（Ａ）は、図２に示す様
に、通常、ハウス等の天井側から半導体発光部（２）を
下方に向けて吊持され、発光時間の制御によって植物に
応じた長日条件を形成する。その場合、ランプ（Ａ）
は、上記の様に、特定のピーク波長の光を発光する半導
体発光部（２）が備えられ、かつ、半導体発光部（２）
がベースプレート（１）から膨出した形状に形成されて
いるため、有効な光を圃場面（８）の多方向に向けて直
接照射できる。従って、白熱灯などに比べて電照コスト
の低減が可能であり、しかも、半導体発光部（２）の直
下の光量だけが過多になることがなく、栽培された株に
対して均一に光を照射でき、その結果、均一な電照効果
が得らる。

【００１７】なお、本発明のランプ（Ａ）においては、
半導体発光部（２）を多面体で構成する場合、同一形状
の基盤を使用することにより製造コストを低減できる。
また、半導体発光部（２）を曲面体で構成する場合は、
半球状の基板に光半導体（５）を取り付けるか、あるい
は、柔軟性のある扇型などの基板を組み合わせて半球状
にすることも出来る。

【００１８】更に、図示しないが、本発明のランプは、
全体を箱状に形成され且つ半導体発光部が先端面から凹
没した形状とすることも出来る。すなわち、ランプは、
ピーク波長６３０〜７００ｎｍの光を発光する半導体発
光部が備えられ、そして、前記の半導体発光部は、その
取付基準面に対し、相対的に凹没した形状に形成され
る。斯かる構成のランプも、上述のランプ（Ａ）と同様
に、有効な光を多方向に向けて直接照射できるため、電
照コストを低減でき且つ一層均一な電照効果が得ること
が出来る。

【００１９】また、上記の何れの形態のランプにおいて
も、半導体発光部は、複数の薄板状のＥＬ素子を組み合
わせて構成されていてもよい。前記ＥＬ素子としては、
少なくとも一方が透明な２枚の電極間に発光層を設けて
成るいわゆる有機分散型ＥＬ素子が挙げられる。有機分
散型ＥＬ素子は、アルミニウム箔などの金属箔から成る
背面電極と、酸化チタンや酸化チタン酸バリウム等の無
機高誘電体粉末を塗布して成る反射絶縁層と、硫化亜鉛
系蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃ１）等の電場発光型蛍光体
粉末を塗布して成る発光層と、酸化インジウム酸化錫化
合物を蒸着した透明導電性フィルム（ＩＴＯフィルム）
を熱ラミネートして成る透明電極層とを積層した構造を
有する。そして、有機分散型ＥＬ素子を半導体発光部と
して使用する場合、赤色以外の光を発光する素子につい
ては、赤色光を放出する蛍光剤を使用することによって
波長を規定することが出来る。

【００２０】本発明のランプは、イチゴの他、シソ、キ
ク、シャコバサボテン、リーガースベゴニア、シュッコ
ンカスミソウ等の日照時間の現象を感知して花芽形成を
促進させる短日開化性植物の電照栽培に好適である。

【００２１】

【実施例】実施例１：図１に示す形態のランプ（Ａ）を
作製した。半導体発光部（２）は、短辺１０ｍｍ、長辺
３２ｍｍ、高さ４０ｍｍの台形基板を８枚組み合わせて
八角錐台の形状とし、光半導体（５）としてピーク波長
６６０ｎｍのダブルヘテロタイプの砲弾型ＬＥＤを各基
板の表面に１２個、全体で９６個装着した。半導体発光
部（２）の光軸の傾斜角度（θ）は４５度に設定した。
電源回路は、４８個のＬＥＤ及び純抵抗を直列接続した
２回路の発光回路に対し、整流回路を介して１００Ｖの
交流電圧を直接印加する様に構成した。発光時の全体の
消費電力を測定したところ６Ｗであった。

【００２２】そして、暗室内にて高さが１７０ｃｍの位
置にランプ（Ａ）を吊り下げ、床面上で光合成有好光量
子束密度を測定した。床面上にてランプ直下を中心に１
８０ｃｍ四方の１／４の面積を３０ｃｍ間隔で測定した
ところ、表１の様な測定値が得られ、これから図３に示
す様な光分布図が得られた。

【００２３】

【表１】

【００２４】比較例１：一辺７５ｍｍの正方形の平板状
の半導体発光部を形成し、その表面に実施例１と同様の
ＬＥＤチップを２５６個装着したランプを作製した。Ｌ
ＥＤチップは、４個を１組として６４個のレンズ部材中
に封入した。発光回路は、６４個のＬＥＤを直列接続し
た４回路を並列に接続し、全体の消費電力を６Ｗに設定
した。そして、実施例１と同様に光量および分布を測定
したところ、表２、図４の様な測定結果が得られた。比
較例１のランプでは、実施例１のランプに比べ、光量、
光の照射範囲とも不十分であった。

【００２５】

【表２】

【００２６】実施例２：半導体発光部（２）の光軸の傾
斜角度（θ）は４０度に設定した点を除き、実施例１と
同様のランプ（Ａ）を作製し、実施例１と同様に光量お
よび分布を測定したところ、表３、図５の様な測定結果
が得られた。実施例２のランプにおいては、電照効果に
必要な光量を満たしてはいるが、全体の光量が実施例１
と比べ低くなっており、特に、半導体発光部（２）直下
の光量が低下していた。光軸の向きが水平方向に近くな
ったため、床面に到達しない光の割合が増えたためと考
えられる。従って、傾斜角度（θ）は、照射効率を高め
るため、４０以上とする必要があると考えられる。

【００２７】

【表３】

【００２８】実施例３：栽培温室内の１．７ｍの高さに
図１に示すランプ（Ａ）を設置し、イチゴ（品種「豊の
香」）の電照栽培を行った。栽培区は、面積３．３ｍ×
３．３ｍ、４０株植えとし、ランプ（Ａ）を１灯使用し
た。栽培は、１０月に温室内の圃場にイチゴ苗を定植
し、１２月から３月まで夜間電照（午後１０時から午前
１時）を行った。栽培中は、最大葉長、最大葉の葉面積
を電照終了時に測定し、全株の平均値を算出した。収穫
においては、１２月から５月までの間、全収量を測定し
て白熱灯区に対する収穫変化率（％）を算出した。その
結果、表４に示す様に、従来の白熱灯に比べ、葉長、葉
面積および全収量ともに同等以上の育成を示した。ま
た、期間中に消費した電力量は、ＬＥＤ区では１．６２
ｋｗｈ、白熱灯区では１６．２ｋｗｈであった。

【００２９】

【表４】

【００３０】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明の電照栽培用
ランプによれば、特定のピーク波長の光を発光する半導
体発光部が備えられ、かつ、半導体発光部が取付基準面
から膨出または凹没した形状に形成されているため、有
効な光を多方向に向けて直接照射できる。従って、白熱
灯などに比べて電照コストの低減が可能であり、しか
も、栽培された株に対して均一に光を照射でき、均一な
電照効果が得らる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電照栽培用ランプの側面図および半導体発光部
側から視た平面図

【図２】電照栽培用ランプの有効な照射領域を示す側面
図

【図３】一実施例の電照栽培用ランプによる光合成有効
光量子束密度の分布図

【図４】比較例のランプによる光合成有効光量子束密度
の分布図

【図５】他の実施例の電照栽培用ランプによる光合成有
効光量子束密度の分布図

【符号の説明】

１：ベースプレート（取付基準面）２：半導体発光部３：ソケット４：カバー５：光半導体 θ：傾斜角度Ａ：電照栽培用ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高田立雄埼玉県加須市川口５丁目３番地片倉工業株式会社加須工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピーク波長６３０〜７００ｎｍの光を発
光する半導体発光部が備えられた電照栽培用ランプにお
いて、前記半導体発光部は、その取付基準面に対し、相
対的に膨出した形状に形成されていることを特徴とする
電照栽培用ランプ。
【請求項２】ピーク波長６３０〜７００ｎｍの光を発
光する半導体発光部が備えられた電照栽培用ランプにお
いて、前記半導体発光部は、その取付基準面に対し、相
対的に凹没した形状に形成されていることを特徴とする
電照栽培用ランプ。
【請求項３】取付基準面に対して半導体発光部の光軸
のなす角度が４０〜７０°に設定されている請求項１又
は２に記載の電照栽培用ランプ。
【請求項４】半導体発光部から１５０〜１９０ｃｍ離
間した位置を中心に半径１８０ｃｍの平面領域における
光合成有効光量子束密度が０．０５〜１．０μｍｏｌ／
ｍ² ／ｓである請求項１〜３の何れかに記載の電照栽培
用ランプ。
【請求項５】半導体発光部が多数の略球状の光半導体
によって構成されている請求項１〜４の何れかに記載の
電照栽培用ランプ。
【請求項６】半導体発光部が複数の薄板状のＥＬ素子
によって構成されている請求項１〜４の何れかに記載の
電照栽培用ランプ。