WO2011052462A1 - 夜間照明による植物への光害の評価方法、夜間照明の特性評価方法及び光害回避照明装置 - Google Patents

夜間照明による植物への光害の評価方法、夜間照明の特性評価方法及び光害回避照明装置 Download PDF

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潔 岩谷
晴彦 山本
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    • A01G7/00—Botany in general
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    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
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    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Definitions

  • the present invention relates to a method for evaluating light damage to plants by night lighting, a method for evaluating characteristics of night lighting, and a light pollution avoiding lighting apparatus.
  • a white or yellow light source such as a mercury lamp, a fluorescent lamp, or a sodium lamp is generally used.
  • a night illumination device using a light source is installed on a road or the like close to a vegetation area such as a field, the light is also irradiated to plants in the vegetation area at night. Decreased yield and reduced quality due to delayed flowering of short-day plants such as rice and soybeans, or early flowering of long-day plants such as spinach and broccoli. This is called light pollution.
  • Patent Document 1 a reflecting mirror and a light source are arranged inside a lamp body having an open bottom surface, and a light shielding wall is formed integrally with the lamp body below the light source behind the light center of the light source.
  • a road illuminator in which a part of the irradiation light is shielded is described.
  • Patent Document 2 discloses a green filter with a light quality balance in which a slurry mixed with zinc oxide and a green inorganic pigment is deposited on the outer surface of a fluorescent mercury lamp to cut ultraviolet radiation, reduce blue light, and increase green light. It describes about reducing the growth radiation efficiency of a plant with an attached lamp.
  • Patent Document 3 has a spectral radiant energy peak between the lower limit of the wavelength range where the influence on flower bud formation on plants is strong and the lower limit of the wavelength range where the antifungal effect is high, and the spectral radiant energy ⁇ e ( ⁇ ). And a luminaire having a light source in which the ratio of the product of spectral absorption Pr ( ⁇ ) of phytochrome in the section of 560 to 700 nm and the radiant flux included in the wavelength range of 460 to 580 nm is 0.05 or less Is described.
  • Patent Document 4 uses light from a light source that emits green light of 500 to 580 nm to irradiate a range including the vegetation area side as a street lamp for installation at a position close to the vegetation area.
  • a street lamp is described that uses a combination of LEDs with high directivity in a wavelength range other than green of 500 to 580 nm for irradiation to a side that is not a vegetation region.
  • Patent Document 5 discloses a near-infrared fluorescent lamp that irradiates near-infrared light and shields red light by applying a pigment containing a near-infrared light-emitting phosphor, a blue-light-emitting phosphor, and a green light-emitting phosphor as main components as an inner surface paint.
  • Patent Document 6 describes that near-infrared light is irradiated to paddy rice before sunlight is irradiated to prevent the heading delay of paddy rice.
  • Non-Patent Document 1 discloses a dark period interruption in which flowering delay of short-day plants is caused by light irradiation for only 10 minutes of nighttime over several hours, regarding the relationship between flowering time control and nighttime light irradiation.
  • Non-Patent Document 2 as the relationship between photosynthesis and pulse emission, which are important functions of plants, the photosynthesis rate of Sardana when the pulse emission frequency is 2.5 kHz and the duty ratio is 50% is that of continuous light. It is described with respect to an increase of 23% compared to the case.
  • Patent Document 1 light damage to the plant is avoided by shielding a part of the illumination light source, but there is an abrupt change in illuminance between the illuminated bright area and the darkness due to the shading adjacent to the illuminated area. This creates the potential for danger in the darkness, which is rather unsafe.
  • the illumination light source used for avoiding light pollution is illumination with green-centered light, making it difficult to illuminate natural colors with high color rendering properties and limited applications. Is done.
  • JP 2000-222911 A JP 2005-216572 A JP 2004-121217 A JP 2008-226567 A JP 2006-244910 A JP 2006-271374 A
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the method for evaluating light damage to plants by night illumination according to the present invention is based on light damage caused to a plant by a lighting device installed in the vicinity of a vegetation area.
  • a multi-spot plant in the meteorological instrument until the expression of the flowering induction gene. After planting and planting some plants in an artificial meteor for performing night illumination after expression of the flowering-inducing gene, and after having passed one or more night periods, the leaf blades are collected and processed.
  • Total RNA is extracted, and the expression level of the target gene is quantitatively analyzed to determine the gene expression level A under night-lighting conditions, and after expression of the flowering induction gene, Artificial air without night lighting After putting a plant of another strain in the vessel and letting go through one or more night periods, extract the leaf blades and extract the total RNA, and determine the mRNA level of the gene for the target gene expression level. Quantitative analysis is performed to determine the gene expression level B under night illumination conditions, and the gene expression level A under night illumination conditions and gene expression level B under night illumination conditions. And determining the light pollution avoidance ratio as a ratio. When the plant is rice, the flowering induction gene is Hd3a.
  • the present invention further includes obtaining an average color rendering index for the light source used for the night illumination, and the light pollution avoidance ratio and the average color rendering evaluation obtained by the method for evaluating light damage to plants by the night illumination. It is good also as the characteristic evaluation method of the night illumination which evaluated the characteristic of the light source of night illumination from the number.
  • the flowering induction gene is Hd3a.
  • the light pollution avoiding illumination device has a specific color component pulsed light source or a different color component driven by a pulse driving device at a predetermined pulse emission frequency and duty ratio.
  • An illumination device using a light source combining a plurality of types of pulsed light sources that are driven at a pulsed light emission frequency and duty ratio, wherein the pulsed light source of the specific color component or a plurality of types of pulsed light sources are combined.
  • the pulse light source of the specific color component or a plurality of types of pulse light sources are combined so that the light damage avoidance ratio obtained by the method for evaluating light damage to plants by night illumination with respect to the light source is 0.8 or more Set the pulse emission frequency and duty ratio of each type of pulsed light source A.
  • the blue light emitting diode is driven at a pulse light emission frequency of 300 to 2700 Hz and a duty ratio of 10 to 90%.
  • the green light emitting diode is a green light emitting diode
  • the green light emitting diode is driven at a pulse light emission frequency of 50 to 1000 Hz and a duty ratio of 20 to 90%
  • the pulse light source of the specific color component is a yellow green light emitting diode.
  • the yellow-green light emitting diode is preferably driven at a pulse emission frequency of 500 to 2700 Hz and a duty ratio of 10 to 90%.
  • the light pollution avoiding illumination apparatus is an illumination apparatus using a light source that is a combination of pulsed light sources each having a different color component and driven by a pulse driving device at a predetermined pulsed light emission frequency and duty ratio.
  • the light damage avoidance ratio determined by the method for evaluating light damage to plants by night illumination with respect to a light source combining the plurality of kinds of pulsed light source is 0.8 or more.
  • the plurality of types of pulsed light sources that set the pulsed light emission frequency and duty ratio of each type of pulsed light source in the light source that combines the above-mentioned pulsed light sources, and that the average color rendering index as the whole light source is 60 or more It may be a combination of the above.
  • the plurality of pulsed light sources may include at least a blue light emitting diode and a yellow-green light emitting diode, and the plurality of pulsed light sources may include a blue light emitting diode, a green light emitting diode, and a yellow green light emitting diode. .
  • the present invention it is possible to appropriately and effectively evaluate light damage caused by night lighting by using the light damage avoidance ratio from the gene expression level obtained under night lighting conditions and without night lighting conditions.
  • equipment for evaluating light pollution it is possible to use simple equipment and measuring instruments by using an artificial meteorograph, and the expression level of a flowering induction gene that starts expression before actual flowering can be determined. Since it is used and evaluated, it can be carried out in a form in which the time is shorter than the conventional method of observing flowering. In the case of rice, when observing outdoors, the evaluation of light pollution is usually carried out once a year, but in the case of the present invention using an artificial meteor, the evaluation of light pollution is 5 weeks after emergence.
  • the average color rendering index of the light source for night illumination can be obtained, and the suitability as a night illumination device can be evaluated together with the light pollution avoidance ratio.
  • the illumination apparatus using the pulsed light source controlled to the optimum pulsed light emission frequency and duty ratio derived by the nighttime illumination characteristic evaluation method of the present invention is included in the phytochrome absorption wavelength range of 560 to 700 nm.
  • the out-of-light avoidance ratio can be increased to 1 or more for blue and green that are outside this wavelength range and originally considered to be less likely to cause light pollution.
  • appropriately controlled pulsed blue, green, and yellow-green illuminations provide higher illumination while maintaining equivalent color rendering compared to other general lighting (such as mercury lamps). Even if you go, you can make little light pollution to the crops (rice).
  • the illuminating device is constituted by a light source in which a plurality of types of pulsed light sources having different color components are combined, and light is obtained by appropriately setting the pulse emission frequency and duty ratio of each type of pulsed light source.
  • It can be a harm avoidance lighting device.
  • a pulsed light source it is possible to select a light source element that has a higher light damage avoidance ratio than a continuous light source, and by combining various light emission frequencies and duty ratios, the selectivity of the light source element become diverse.
  • it can be a combination of a plurality of types of pulsed light sources that give a natural sense to humans.
  • (A)-(f) It is a figure which shows the evaluation of the light pollution avoidance about an illumination light source, and the evaluation of the characteristic as night illumination as a flow.
  • the present invention when evaluating the light pollution by night illumination, data is obtained about a sample collected from a plant cultivated in an artificial meteor that performs night illumination, and flowering-induced gene expression is analyzed to analyze night illumination.
  • light damage to plants was evaluated by determining the expression level of flowering-inducible genes when pulse light emission type light source was used as the light source and the frequency and duty ratio of pulse light emission were varied. We are studying the conditions for the avoidance lighting device.
  • RNA extraction 50-65 mg of freshly stored leaf blades were weighed into a 2 mL sample tube, and crushed using a pulverizer (Automill: Tokken Co., Ltd.) while frozen in liquid nitrogen.
  • a pulverizer Automill: Tokken Co., Ltd.
  • RNeasy Plant Mini Kit Qiagen Co., Ltd.
  • total RNA was extracted by an automatic extraction apparatus (QIAcube: Qiagen Co., Ltd.) according to the reagent and protocol of the apparatus.
  • the purity and concentration of the extracted RNA were measured with an absorptiometer (Nanodrop ND-1000: Thermo Fisher Scientific).
  • the expression level of Hd3a mRNA was shown by a relative quantification method using ubiquitin (ubq) mRNA as an internal standard gene.
  • the primer set for quantifying the expression level of ubiquitin mRNA was as shown below.
  • Reverse primer 5'-ACGATTGATTTAACCAGTCCATGA-3 '(SEQ ID NO: 4) Based on the above, the ratio of the Hd3a-mRNA expression level to the ubq-mRNA expression level was taken as the relative expression level of Hd3a-mRNA.
  • A is the gene expression level under night illumination
  • B is the gene expression level under no night lighting
  • a / B Use light pollution avoidance ratio. The higher the light pollution avoidance ratio, the lower the possibility of light pollution. Calculate the light pollution avoidance ratio for each combination of the wavelength, pulse emission frequency, and duty ratio of the light source of the night illumination used in the artificial meteor that obtained the rice sample in the process of (1) to (4) above. . Through such a process, the light pollution avoidance of the illumination light source is evaluated.
  • an average color rendering index Ra is obtained by a spectroscopic method for the color of the light source for night illumination.
  • Table 1 generally shows the numerical range of the color rendering property Ra that is adapted to the usage application of illumination.
  • the right column shows the corresponding lamp type.
  • Fig. 1 shows the flow.
  • the period until the expression of the flowering induction gene is confirmed is Although it is about 5 weeks, it can be said that this period is almost constant for the same type of plant, so after confirming the expression of this flowering induction gene once, the expression of the flowering induction gene is again performed for the same type of plant.
  • the process may move to the next stage in the flow of FIG.
  • “until the expression of a flowering induction gene is confirmed” has a meaning including the fact that it is considered to be expressed on such a probability.
  • real-time PCR is used in the flow of FIG. 1.
  • a method for quantitatively analyzing mRNA for example, Northern blotting is used. Other analysis methods may be used.
  • FIG. 2 shows the light pollution avoidance ratio obtained according to the frequency.
  • (b) blue, (c) green, and (d) yellow-green have relatively high light pollution avoidance ratios, and (e) yellow has a lower value than those, and the light pollution avoidance ratios to some extent depend on the pulse emission frequency. I can see that they are different. In the case of (a) purple and (f) red, the light pollution avoidance ratio is very low.
  • FIG. 4 shows the case of yellow-green LED as shown in FIG.
  • the blue light in FIG. 3 has a particularly high light damage avoidance ratio at a pulse emission frequency of 700 Hz and a duty ratio of 60%
  • the green light in FIG. 4 has a particularly high light damage avoidance ratio at a pulse light emission frequency of around 50 Hz, a duty ratio of 60% and 90%.
  • the light pollution avoidance ratio is particularly high near the pulse emission frequency of 700 Hz and the duty ratio of 70%.
  • the light pollution avoidance ratio is an amount defined in the form of A / B from the gene expression level under night illumination (A) and the gene expression level under night illumination conditions (B). Although it is used as an index for representing the sample as a ratio corresponding to the ratio of avoiding light pollution, the quantity is not expressed as the ratio to the whole. Therefore, as a result shown in FIGS. 2 to 5, the high numerical value of the light pollution avoidance ratio exceeds 1.0. It represents a quantity that is an index as a relative ratio rather than an absolute ratio.
  • the value of the light pollution avoidance ratio of the illumination light source is preferably a value of 1.0 or more, but in practice, if the light pollution avoidance ratio is 0.8 or more, it is considered to be practically used. In the case of green light, the light pollution avoidance ratio is about 0.70 for continuous light, and 1.34 for pulse emission with 50 Hz and a duty ratio of 60%. From the results shown in FIGS. As for light and yellow-green light, those suitable as the light pollution avoidance ratio can be obtained by appropriately selecting the pulse emission frequency and the duty ratio.
  • the blue light emitting diode is driven at a pulse emission frequency of 300 to 2700 Hz and a duty ratio of 10 to 90%, and from FIG.
  • a diode it is assumed to be driven with a pulse emission frequency of 50 to 1000 Hz and a duty ratio of 20 to 90%.
  • the pulse emission frequency is 500 to 2700 Hz and the duty ratio is 10 to 90%. It should be driven.
  • a pulse light emission type light source is used as the light source, but the light damage avoidance ratio for each color light source at the time of continuous light emission at an illuminance of 5 lux is shown in FIG. Show.
  • the numerical values in the figure indicate the light pollution avoidance ratio, and the error bars indicate the standard deviation.
  • the light pollution avoidance ratio is 0.8 or more only in blue, particularly yellow-green, yellow, which is within the absorption wavelength range of 560 nm to 700 nm of phytochrome having strong influence on flowering described in Patent Document 3. It can be seen that the red light avoidance ratio is low under continuous light conditions. Further, when FIG. 6 is compared with the cases of FIGS. 3 to 5, it can be seen that the effect of improving the light damage avoidance ratio of blue, green and yellow-green by the pulse emission frequency and the duty ratio becomes more remarkable.
  • the average color rendering index Ra is not so high.
  • an illuminating device in which blue, green, and yellow-green LEDs were combined was configured, and measurements were performed under the same conditions.
  • FIG. 7 shows a light emission spectrum by an example of a light pollution avoiding lighting device configured by combining a plurality of blue, green, and yellow-green LEDs.
  • the white light spectrum is a dotted line, and the green LED spectrum is a chain line. It is shown by.
  • This light pollution avoidance lighting device has a blue LED emission frequency of 250 Hz, a green LED emission frequency of 250 Hz, a yellow-green LED emission frequency of 1000 Hz, and a duty ratio of 10%.
  • the emission spectrum of an example of a light pollution avoiding LED illumination light source configured by combining a plurality of blue, green and yellow-green LEDs is shown by a solid line, and the emission spectrum of a mercury lamp illumination light source generally used for night illumination. Is indicated by a dotted line, and the emission spectrum of the fluorescent lamp illumination light source is indicated by a chain line.
  • This light pollution avoiding LED illumination light source uses a combination of a pulse emission frequency and a duty ratio in which the light source of each color in FIG. 3 to FIG. 5 shows the highest light pollution avoidance ratio.
  • the frequency is 700 Hz
  • the duty ratio is 60%
  • the emission frequency of the green LED is 50 Hz
  • the duty ratio is 60%
  • the emission frequency of the yellow-green LED is 700 Hz
  • the duty ratio is 70%.
  • FIG. 9 shows the results of a test conducted in the sense of confirming the light pollution avoidance effect of the light pollution avoidance lighting apparatus described above.
  • Each of the three artificial weather devices was installed with the light pollution avoidance lighting apparatus. Things (mixed color: pulsed light emission), those with the same spectral spectrum as the light pollution avoiding lighting device but with continuous lighting (mixed color: continuous light emission), those without a lighting device (target zone: night lighting) None), rice (12 strains) was cultivated in each, and the number of flowering arrival days was observed.
  • the rice with the light pollution avoiding lighting device shows a two-day delay at the start of flowering compared to the rice without night lighting, but with a flowering rate of 50%, the one-day delay is shown. And no delay at the end of flowering.
  • the start of flowering was 5 days, 50% flowering showed a delay of 4 days, and one strain did not flower even 88 days after emergence.
  • the number of days that the flowering rate reaches 50% is regarded as an index of rice flowering among producers and researchers.
  • Fig. 10 shows the flowering delay days for light pollution avoidance LED lighting, fluorescent lighting, and mercury lamp lighting installed in an outdoor paddy field where rice (Koshihikari) is actually cultivated.
  • This is an average horizontal plane illuminance of 3 lux, which is an illuminance standard class B of a security light by the Japan Security Equipment Association, an average horizontal plane illuminance of 5 lux, which is also a class A, International Lighting Commission Pub. 115 indicates the flowering delay days with an average horizontal illuminance of 10 lux on the “roads with high night use” in “Lighting conditions for pedestrian area”, and the delay days with 3 lux are dark gray and 5 lux.
  • the delay days are white, the delay days at 10 lux are shown in light gray, and the error bars indicate the standard deviation. In the LED lighting for avoiding light pollution, the delay days are only about 2 days even at 10 lux. On the other hand, fluorescent lamp illumination is delayed for 5 days or more even at 3 lux, and is delayed about 10 days at 10 lux. Mercury lamp lighting is delayed for 4 days at 3 lux, 10 days at 5 lux, 12 days at 10 lux.
  • a light source by a combination of a blue LED, a green LED, and a yellow-green LED whose emission spectrum is shown in FIG. 7 is an example, and other light source elements are used as the light pollution avoiding illumination device. They can be combined.
  • a light source element of the light pollution avoiding illumination apparatus a light source such as a pulse emission type LED having wavelength selectivity is used.
  • a light source element may be selected on the condition that the light pollution avoiding ratio is 0.8 or more, and the blue LED, the green LED, and the yellow green whose light pollution avoiding ratio is shown in FIGS.
  • the LED a plurality of monochromatic LEDs having a pulse emission frequency and a duty ratio in which the light pollution avoidance ratio is 0.8 or more may be arranged, but the lighting device can give a natural feeling to a person. Therefore, it is desirable to use an illumination device that combines LEDs of different color lights so that the average color rendering index is 60 or more for night illumination.
  • the emission frequency of the blue LED is 250 Hz
  • the emission frequency of the green LED is 250 Hz
  • the emission frequency of the yellow-green LED is 1000 Hz
  • the duty ratio is 10% for both.
  • the LEDs of the respective colors may have other emission frequencies and have different duty ratios, and may have other emission frequencies and duty ratios. May be combined.
  • the illumination device includes an element light source such as an LED and a pulse light emission drive device that drives the element light source, and the pulse light emission drive device is provided according to the light emission frequency and the duty ratio. Therefore, in terms of the simplicity of the apparatus, it is advantageous to reduce the number of emission frequencies and duty ratios as much as possible, and preferably one. Moreover, about LED, when it makes pulse light emission, the lifetime of an element can be lengthened compared with the case of continuous light emission. However, since the light emission frequency is interpersonal illumination, it should be about 30 Hz or higher, which is a critical fusion frequency that is the lower limit where a person does not feel flickering of illumination.
  • the light pollution avoidance lighting apparatus combining light source elements by pulsed light emission according to the present invention avoids light pollution by setting the light pollution avoidance ratio to 0.8 or more, preferably 1.0 or more, and has an average color rendering index Ra. By setting the value to 60 or more, a natural feel can be obtained for a person.
  • a natural feel can be obtained for a person.
  • the light pollution avoiding lighting device according to the present invention there will be a decrease in yield as well as a decrease in price due to the lowering of the grade, but this is eliminated by using the light pollution avoiding lighting device according to the present invention, and the light of the producer It can be said that it has sufficient performance to dispel concerns about harm.

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Abstract

　人工気象器内で夜間照明の条件下と夜間照明なしの条件下とで育成した植物の葉身を採取し処理して得られた試料について、それぞれ遺伝子解析手法により遺伝子発現量を求め、それらの比として光害回避割合を求めて、植物への光害についての評価を行う。それにより、夜間照明による植物への光害について適切かつ有効に評価を行うことができる。光害回避照明装置は光害回避割合が０．８以上になるようにパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定する。また、複数種類のパルス発光光源を組み合わせて構成し、夜間照明装置として自然な感覚が得られるように平均演色評価数を高めたものにする。それにより、植生地域に近接して設置される夜間照明装置として、植物に光害を与えず人に自然な感覚が得られるようにすることができる。

Description

夜間照明による植物への光害の評価方法、夜間照明の特性評価方法及び光害回避照明装置
　本発明は夜間照明による植物への光害の評価方法、夜間照明の特性評価方法及び光害回避照明装置に関する。
　屋外に設置される夜間照明装置としては、一般的には水銀灯や蛍光灯、ナトリウム灯のように、白色ないし黄色系の光源が用いられる。このような光源による夜間照明装置が田畑のような植生地域に近接する道路等に設置された場合、その光が夜間に植生地域における植物にも照射される。イネ、ダイズのような短日性植物の開花が遅延され、あるいはホウレンソウ、ブロッコリのような長日性植物の開花が早まる（「とう」がたつ）ことで収穫量の減少、品質の低下という状況になり、これは光害と称される。
　夜間低照度となる農地のような植生地域に近接する道路に街路灯、防犯灯を設置しようとするに際し、作物に影響を及ぼす光害に対する懸念から設置が許可されないという場合も少なからずある。このようなことから、夜間照明装置として光害を生じないようにすることが望まれ、また、検討されており、以下のような文献においてそのような夜間照明装置の技術に関して開示されている。
　特許文献１には、下面を開口した灯体の内部に反射鏡、光源を配置し、光源の光中心の後方で光源の下方に遮光壁を灯体と一体的に突出形成し、後方への照射光の一部を遮光するようにした道路用照明器について記載されている。
　特許文献２には、蛍光水銀ランプ外球表面に酸化亜鉛と緑色無機顔料を混合したスラリーを蒸着し、紫外線放射をカットし、青色光を低減し、緑色光を増加した光質バランスの緑色フィルター付ランプにより植物の育成放射効率を低下させることについて記載されている。
　特許文献３には、植物への花芽形成への影響が強い波長域の下限と防蛾効果が高い波長域の下限との間に分光放射エネルギーのピークを有し、分光放射エネルギーΦｅ（λ）とフィトクロムの分光吸収度Ｐｒ（λ）の積を５６０～７００ｎｍの区間で積分した値と４６０～５８０ｎｍの波長域に含まれる放射束との比を０．０５以下にした光源を備えた照明器具について記載されている。
　特許文献４には、植生地域に近接した位置に設置するための街路灯として、植生地域側を含む範囲への照射を行うためには５００～５８０ｎｍの緑色光を発光する光源の光を用い、植生地域でない側への照射には５００～５８０ｎｍの緑色以外の波長域で指向性の高いＬＥＤを組み合わせて用いるようにした街路灯について記載されている。
　特許文献５には、主成分として近赤外線発光蛍光体、青色発光蛍光体及び緑色発光蛍光体を含む顔料を内面塗料として塗布することにより近赤外線を照射し赤色光を遮蔽する近赤外線光蛍光灯について記載され、特許文献６には、水稲の出穂遅延を防止するために太陽光が照射される前に水稲に対して近赤外線光を照射することについて記載されている。
　また、非特許文献１には、開花時期制御と夜間の光照射との関係について、数時間に及ぶ夜間のうちのわずか１０分間のみの光照射により短日性植物の開花遅延が生じる暗期中断について記載され、非特許文献２には、植物の重要な機能である光合成とパルス発光との関係として、パルス発光周波数２．５ｋＨｚ、デューティ比５０％とした場合のサラダナの光合成速度が連続光の場合に比し２３％増加する等に関して記載されている。
　特許文献１に示されるものでは、照明光源の一部を遮光することにより植物への光害は回避されるが、照明された明るい範囲とこれに隣接する遮光による暗闇とでは急激な照度変化が生じ、暗闇には危険が潜む可能性が生じ、かえって安全でない状態となる。特許文献２～４に示されるものでは、光害回避のために用いられる照明光源が緑色中心の光による照明になっており、演色性の高い自然な色彩の照明は困難になり、用途が限定される。
　特許文献５，６に示されるように照明照射後の適時に近赤外光を照射するものでは、近赤外光が対人照明としては機能しないために、同等の照度の照明機器と比較して機器全体の消費電力が上昇し、近赤外光の照射範囲が肉眼で把握できないために、設置時の配光調整には高度の技術と高価な基材が必要となる。また、近赤外光の照射が過剰になると、もともとの光害とは逆の作用の光害、例えば開花遅延対策で過剰照射した場合には早期開花が生じ、やはり品質に影響を及ぼす。
　また、植物の開花減少に及ぼす夜間照明の影響については、非特許文献１，２のような従来の研究においても特に取り上げられていない。
特開２０００－２２２９１１号公報 特開２００５－２１６５７２号公報 特開２００４－１２１２１７号公報 特開２００８－２２６５６７号公報 特開２００６－２４４９１０号公報 特開２００６－２７１３７４号公報
Ishikawa,R., et al, 「Suppression of the floral activator gene Hd3a is the principal cause of the night-break effect in rice」, Plant Cell 17, pp.3326-3336 (2005) 森康裕他「白色ＬＥＤパルス光がサラダナ生育に及ぼす影響」植物工場学会誌１４（３）pp.136-140 (2002)
　植生地域に近接した箇所に設置する夜間照明装置の場合、夜間照明により光害が生じることが考えられ、光害によってイネのような農作物の場合、等級低下による価格減少とともに収量減少をもきたすというような影響を免れられないことにもなって、生産者としては夜間照明装置の設置に対し懸念を抱くことにもつながる。このようなことから、光害を回避できる夜間照明装置について従来検討がなされている。
　このうち、光源からの光の一部を遮光して植物側に光が照射されないようにするものでは、照明された明るい範囲とこれに隣接する遮光による暗闇とでは急激な照度変化が生じるということから夜間照明による安全性への問題が解消されないことになり、光源の波長域を限定するものでは、対人照明として自然な照明とするのは困難になって用途が限られ、また、補足的に近赤外光を照射するものでは、機器全体の消費電力が上昇し設置時の配光調整が煩雑になるというような問題があり、光害を回避し簡易で有効な夜間照明装置とするための技術はこれまでに提示されていなかった。
　また、光害を回避できる夜間照明装置を構成する上では、光源が光害を生じるものか否かについての評価を適切かつ簡易に行う方法が必要とされるが、そのような光源が植物に及ぼす光害の評価方法についての有効な技術手法はこれまで提示されていなかった。
　このような状況から、夜間照明による植物への光害の評価を適切に行う方法を示すこと、また、光害を回避できる実際的かつ有効性のある照明装置を与えることが課題とされていた。
　本発明は、前述の課題を解決すべくなしたものであり、本発明による夜間照明による植物への光害の評価方法は、植生地域に近接して設置される照明装置が植物に及ぼす光害を評価する方法であって、夜間照明を行うための人工気象器と夜間照明を行わない人工気象器とを用意することと、開花誘導遺伝子の発現時まで人工気象器内で複数株の植物を育成することと、開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行うための人工気象器内に一部の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａを求めることと、開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行わない人工気象器内に他の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂを求めることと、前記夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａと夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂとの比としての光害回避割合を求めることと、からなるものである。
　前記植物がイネの場合、開花誘導遺伝子はＨｄ３ａである。
　本発明は、前記夜間照明に用いられる光源についての平均演色評価数を求めることをさらに含み、前記夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた前記光害回避割合と前記平均演色評価数とから夜間照明の光源の特性を評価するようにした夜間照明の特性評価方法としてもよい。前記植物がイネの場合、開花誘導遺伝子はＨｄ３ａである。
　本発明による光害回避照明装置は、パルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした特定色成分のパルス発光光源またはそれぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記特定色成分のパルス発光光源または複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して前記夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記特定色成分のパルス発光光源または複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定してなるものである。
　前記特定色成分のパルス発光光源を青色発光ダイオードとした場合には、該青色発光ダイオードをパルス発光周波数３００～２７００Ｈｚ、デューティ比１０～９０％で駆動するものとし、前記特定色成分のパルス発光光源を緑色発光ダイオードとした場合には、該緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５０～１０００Ｈｚ、デューティ比２０～９０％で駆動するものとし、前記特定色成分のパルス発光光源が黄緑色発光ダイオードとした場合には、該黄緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５００～２７００Ｈｚ、デューティ比１０～９０％で駆動するものとするのがよい。
　また、本発明による光害回避照明装置は、それぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにしたパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して前記夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定するとともに、光源全体としての平均演色評価数が６０以上となるような前記複数種類のパルス発光光源の組み合わせとしたものとしてもよい。
　前記複数のパルス発光光源が青色発光ダイオードと黄緑色発光ダイオードを少なくとも含むものとしてもよく、また、前記複数のパルス発光光源が青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび黄緑色発光ダイオードからなるものとしてもよい。
　本発明では、夜間照明の条件下および夜間照明なしの条件下でそれぞれ求められた遺伝子発現量から光害回避割合を用いることにより適切かつ有効に夜間照明による光害への評価を行うことができる。光害の評価を行うための設備としては、人工気象器を用いることにより簡易な設備、測定器具を用いて行うことができ、また、実際の開花前に発現が始まる開花誘導遺伝子の発現量を用いて評価することから、開花を観察する従来法よりも時間を短縮した形で行うことができる。イネの場合について言えば、屋外で観察する場合光害の評価は通常１年に１回の実施となるが、人工気象器を用いる本発明の場合光害の評価は、出芽後５週目のイネを用いて照明し評価を行うため、１年に１０回程度の実施が可能であり、従来法での屋外で行う場合に比し５～１０倍、人工気象器を用いて開花到達日数を確認する従来法に比しても２．５倍以上の時間短縮効果がある。さらに、夜間照明の光源の平均演色評価数を求め光害回避割合と合わせて夜間照明装置としての適切性についての評価を行うことができる。
本発明の夜間照明の特性評価方法により導き出された最適なパルス発光周波数およびデューティ比に制御されたパルス発光光源を用いた照明装置では、フィトクロムの吸収波長域５６０から７００ｎｍの範囲に含まれ、本来光害を起こしうる黄緑色のみならず、この波長域外であり、もともと光害を起こしにくいとされてきた青色、緑色についても光外回避割合を１以上に高めることができる。そのように、適切に制御されたパルス発光の青色、緑色、黄緑色の照明は、他の一般照明（水銀灯等）と比較して、同等の演色性を維持しながら、より高照度の照射を行っても、農作物（イネ）への光害をほとんど生じないようにすることができる。
　本発明による照明装置では、異なる色成分を有する複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源により照明装置を構成し、それぞれの種類のパルス発光光源のパルス発光周波数およびデューティ比を適宜設定することにより光害回避照明装置とすることができる。パルス発光光源を用いることにより光源要素として連続発光光源に比較して光害回避割合が高いものを選択することができ、多種の発光周波数、デューティ比のものの組み合わせとすることで光源要素の選択性が多様になる。さらには人に自然な感覚が得られるような複数種類のパルス発光光源の組み合わせとすることができる。
照明光源についての光害回避性の評価と、夜間照明としての特性の評価とをフローとして示す図である。 （ａ）～（ｆ）：種々の波長の光源についてデューティ比１０％の場合のパルス発光周波数に応じて求められた光害回避割合を示す図である。 青色ＬＥＤについてパルス発光周波数およびデューティ比による光害回避割合を示す図である。 緑色ＬＥＤについてパルス発光周波数およびデューティ比による光害回避割合を示す図である。 黄緑色ＬＥＤについてパルス発光周波数およびデューティ比による光害回避割合を示す図である。 連続発光時の各色の光源についての光害回避割合を示す図である。 光害回避照明装置の例による発光スペクトルを白色光源、緑色単色光源の発光スペクトルとともに示した図である。 青色、緑色、黄緑色のＬＥＤをそれぞれ複数組み合わせて構成した光害回避ＬＥＤ照明光源の例、水銀灯照明光源、蛍光灯照明光源の発光スペクトルを示す図である。 光害回避照明装置の光害回避を確認する試験の結果を示す図である。 イネを栽培している屋外水田圃場に設置した光害回避ＬＥＤ照明、蛍光灯照明、水銀灯照明についての開花遅延日数を示す図である。
　本発明では、夜間照明による光害への評価を行うに際し、夜間照明を行う人工気象器内で栽培した植物から採取された試料についてデータを取得し、開花誘導遺伝子発現について解析して夜間照明が光害回避性か否かの評価を行うことについて検討し、また、植生地域に近接して設置される夜間照明装置に関して、光源の動作形態と植物への光害の影響との関係について検討した上で、特に光源としてパルス発光型の光源を用い、パルス発光の周波数及びデューティ比を種々変化させた場合における開花誘導遺伝子の発現量を求めることによる植物への光害の評価を行い、光害回避照明装置としての条件について検討を行っている。
　最初に、短日性植物であるイネを評価の対象となる植物として用い、夜間照明が植物に及ぼす光害の評価について説明する。試料の採取、開花誘導遺伝子発現量の解析は次のような過程を経るものである。
（１）イネ試料の育成、処理、採取
　人工気象器内でイネの開花を促進する短日条件（昼間８時間／夜間１６時間）で開花誘導遺伝子の発現が確認される状態（出芽後約５週間）まで育成した。その際、人工気象器内には、波長、パルス発光周波数、デューティ比を任意の値に制御可能なＬＥＤあるいは有機ＥＬによる夜間照明装置を設置し、照明時の照度設定は、社団法人日本防犯設備協会による防犯灯の照度基準（ＳＥＳ　Ｅ１９０１－１　クラスＡ）の平均水平面照度５ルクス以上とした。
　夜間照明をした人工気象器と、設置していない人工気象器とを用意し、開花誘導遺伝子が確認されたイネを２組に分け、夜間照明を設置した人工気象器に一方の組のイネを入れ、また、夜間照明を設置していない人工気象器に他方の組のイネを入れ、１回以上の夜間に遭遇させるようにした。夜間終了の直前にイネの葉身を採取し、液体窒素で凍結し、５０ｍＬサンプルチューブに採取し、液体窒素で冷却した解剖鋏で数ｍｍ角程度に破砕し－８０度で保存した。
（２）ＲＮＡ抽出
　冷凍保存しておいた葉身を２ｍＬサンプルチューブに５０～６５ｍｇ秤量し、液体窒素で凍結した状態で粉砕機（オートミル：株式会社トッケン）を用いて粉砕した。ＲＮＡ抽出にはＲＮイージープラント・ミニキット（RNeasy　Plant　Mini　Kit：株式会社キアゲン）を用い、自動抽出装置（ＱＩＡｃｕｂｅ：株式会社キアゲン）により試薬および装置のプロトコルにしたがって全ＲＮＡの抽出を行った。抽出したＲＮＡは吸光度計（Ｎａｎｏｄｒｏｐ　ＮＤ－１０００：サーモ・フィッシャー・サイアンティフィク社）により純度および濃度を測定した。
（３）ｃＤＮＡ合成
　（２）より得られたＲＮＡからクァンティテクト・リバース・トランスクリプション・キット（Quantitect　Reverse　Transcription　Kit：株式会社キアゲン）を用い、試薬のプロトコルに従いゲノム由来のＤＮＡの除去とｃＤＮＡの合成を行った。合成したｃＤＮＡは上記の吸光度計により純度および濃度を測定した。
（４）リアルタイムＰＣＲ
　（３）により得られたｃＤＮＡおよびローター・ジーンＳＹＢＲグリーン・キット（Rotor－Gene　SYBR　Green　Kit：株式会社キアゲン）と以下のプライマーセットを用いて３ローター・ジーンＱ（Rotor－Gene Q：株式会社キアゲン）によりリアルタイムＰＣＲを行い、イネ開花誘導遺伝子（Ｈｄ３ａ）のｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）の発現量を定量した。
　　フォワードプライマー　5’－GCTCACTATCATCATCCAGCATG－3’(配列番号１)
　　リバースプライマー　5’－CCTTGCTCAGCTATTTAATTGCATAA－3’(配列番号２)
　その際、Ｈｄ３ａのｍＲＮＡの発現量は、ユビキチン（ｕｂｑ）のｍＲＮＡを内部標準遺伝子として使用し、相対定量法で示した。ユビキチンのｍＲＮＡの発現量を定量するためのプライマーセットは、以下に示した通りであった。
　　フォワードプライマー　5’－AACCAGCTGAGGCCCAAGA－3’(配列番号３)
　　リバースプライマー　5’－ACGATTGATTTAACCAGTCCATGA－3’(配列番号４)
　以上から、ｕｂｑ－ｍＲＮＡ発現量に対するＨｄ３ａ－ｍＲＮＡ発現量の比をＨｄ３ａ－ｍＲＮＡの相対発現量とした。
　上述の（１）～（４）の過程で求められた遺伝子発現量について、夜間照明下での遺伝子発現量をＡ、夜間照明のない条件下での遺伝子発現量をＢとし、Ａ／Ｂを光害回避割合とする。光害回避割合が高いほど光害を受ける可能性が低いものと考えられる。上述（１）～（４）の過程でのイネの試料が得られた人工気象器に用いられた夜間照明の光源の波長、パルス発光周波数、デューティ比の各組み合わせごとに光害回避割合を求める。
　このような過程により、照明光源についての光害回避性についての評価がなされる。
　続いて、夜間照明の光源の色に対して分光的方法により平均演色評価数Ｒａを求める。演色性評価については、ＪＩＳ　Ｚ　８７２６に規定されているが、人にとって自然な色彩であるかという程度として平均演色評価数を用いて判断するものであり、最も自然な色彩とする基準光の場合にＲａ＝１００とし、評価対象光源と基準光との合致程度をスコア化する。
　試料光の色と基準光による試験色との色空間上の距離（ΔＥ）を求め、１５の試験色について特殊演色評価数Ｒｉを
　　　　　Ｒｉ＝１００－４．６・ΔＥ　　（ｉ＝１～１５）
により求める。平均演色評価数Ｒａは
　　　　　Ｒａ＝（Ｒ１＋Ｒ２＋・・・・＋Ｒ８）／８
により求められるものである。
　本発明の光害回避照明装置の光源としては、光害を回避することから、光害回避割合を高くするとともに、なるべく自然な照明の感覚が得られるように平均演色評価数も高くなるようにするものである。照明の使用用途に応じて適合する演色性Ｒａの数値範囲は一般的に表１のようになるとされる。右欄は対応するランプの種類を示したものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料の採取から光害回避割合の評価に至る照明光源についての光害回避割合の評価の過程と、照明光源について求めた平均演色評価数を合わせて行う夜間照明としての特性の評価とを全体的にフローとして示すと図１のようになる。図１にフローとして示した光害回避割合の評価の過程において、人工気象器内で短日条件のもとに栽培されたイネの場合に、開花誘導遺伝子の発現が確認されるまでの期間が約５週間となっているが、同じ種類の植物についてこの期間はほぼ一定であると言えるので、１度この開花誘導遺伝子の発現を確認した後は、同一種植物に関しては再度開花誘導遺伝子の発現の確認をすることなく、その期間（イネの場合について約５週間）を経過後に図１のフローでの次の段階に移行してもよい。図１のフローにおいて、「開花誘導遺伝子の発現が確認されるまで」としているのは、このような蓋然性の上で発現したものとみなすということを含めた意味合いのものである。
　また、評価対象となる遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析するために、図１のフローにおいてはリアルタイムＰＣＲを用いているが、ｍＲＮＡを定量的に解析する手法としては、例えばノーザンブロットのような他の解析手法を用いてもよい。
　実際の例として、水平面照度を５ｌｘ、デューティ比を１０％としパルス発光周波数を種々変化させた照明光源ＬＥＤのもとでイネ（コシヒカリ）について実施した測定結果について、種々の波長の光源についてパルス発光周波数に応じて求められた光害回避割合を示すと図２のようになった。このうち（ｂ）青色、（ｃ）緑色、（ｄ）黄緑色で光害回避割合が比較的高く、（ｅ）黄色ではそれらより低い値になり、それぞれパルス発光周波数により光害回避割合がある程度異なってくることがわかる。また、（ａ）紫色と（ｆ）赤色の場合には光害回避割合が非常に低い値になっている。
　さらに、水平面照度を５ｌｘとし、デューティ比とパルス発光周波数とを変化させた時の測定結果から求められた光害回避割合を示すと、青色ＬＥＤ光源の場合が図３、緑色ＬＥＤ光源の場合が図４，黄緑色ＬＥＤの場合が図５のようになった。図３の青色ではパルス発光周波数７００Ｈｚ、デューティ比６０％で光害回避割合が特に高くなり、図４の緑色ではパルス発光周波数５０Ｈｚ付近、デューティ比６０％、９０％で特に光害回避割合が高くなり、また、図５の黄緑色ではパルス発光周波数７００Ｈｚ、デューティ比７０％付近で特に光害回避割合が高くなっている。
　前述したように、光害回避割合は夜間照明下での遺伝子発現量（Ａ）と、夜間照明のない条件下での遺伝子発現量（Ｂ）とから、Ａ／Ｂの形で規定される量であり、試料に関し光害を回避するものの割合に対応するものとして表すための指標として用いられるが、全体に対する割合そのものとして表現される数量となっているのではない。このことから、図２～５に示される結果として、光害回避割合として高い数値は１．０を超えるようにもなる。絶対的割合というより、相対的割合としての指標となる数量を表している。
　照明光源の光害回避割合の値として望ましいのは１．０以上の値であるが、実際的には光害回避割合が０．８以上であれば実用に供するものと考えられる。緑色光の場合は連続光では光害回避割合が０．７０程度であり、５０Ｈｚ，デューティ比６０％のパルス発光で１．３４であるが、図３～５のような結果からすれば、青色光や黄緑色光についてもパルス発光周波数、デューティ比を適宜選択することにより光害回避割合として適合するものが得られる。
　光害回避割合の面から好ましい発光光源を考えると、図３から、青色発光ダイオードの場合についてはパルス発光周波数３００～２７００Ｈｚ、デューティ比１０～９０％で駆動するものとし、図４から、緑色発光ダイオードの場合についてはパルス発光周波数５０～１０００Ｈｚ、デューティ比２０～９０％で駆動するものとし、図５から、黄緑色発光ダイオードの場合についてはパルス発光周波数５００～２７００Ｈｚ、デューティ比１０～９０％で駆動するものとするのがよい。
　本発明においては、光源としてパルス発光型の光源を用いているが、光害回避割合について対比するという意味で、照度５ルクスで連続発光時の各色の光源についての光害回避割合を図６に示す。図中の数値は光害回避割合、誤差棒は標準偏差をそれぞれ示している。光害回避割合が０．８以上となっているのは青色のみであり、特に特許文献３記載の開花への影響が強いフィトクロムの吸収波長域５６０ｎｍ～７００ｎｍの範囲内にある黄緑色、黄色、赤色はともに連続光条件では光害回避割合が低いことがわかる。また、図６を図３～５の場合と対比すると、パルス発光周波数およびデューティ比による青色、緑色、黄緑色の光害回避割合の向上効果がより顕著になることがわかる。
　単色光源の場合には、光害回避割合を高い値にすることができても、平均演色評価数Ｒａはそれほど高くならない。演色性を高めるために、例として、青色、緑色、黄緑色のＬＥＤを組み合わせた照明装置を構成し、それに基づいて同じ条件で測定を行った。
　図７は青色、緑色、黄緑色のＬＥＤをそれぞれ複数組み合わせ配置して構成した光害回避照明装置の例による発光スペクトルを実線で示し、白色光スペクトルを点線で、また、緑色ＬＥＤのスペクトルを鎖線で示したものである。この光害回避照明装置は、青色ＬＥＤの発光周波数を２５０Ｈｚ、緑色ＬＥＤを発光周波数が２５０Ｈｚ、黄緑色ＬＥＤの発光周波数を１０００Ｈｚとし、デューティ比はいずれも１０％としたものであり、一般的に屋外で利用されている白色ＬＥＤ（Ｒａ＝８８）と比較すると、５８０ｎｍより長い波長域の光を含まないが、青色と黄緑色の補色作用により白色に近い感覚になり、人の視感度の高い緑色が照度に寄与するものとなり、演色評価数Ｒａが６６となり、単色緑色の場合のＲａ＝３３に比較して十分に高く、表１での演色性グループ２に相当し、一般的に夜間照明に使用されている水銀灯と同等になると言える。
　図８において、青色、緑色、黄緑色のＬＥＤをそれぞれ複数組み合わせ配置して構成した光害回避ＬＥＤ照明光源の例による発光スペクトルを実線で示し、一般に夜間照明に使用される水銀灯照明光源の発光スペクトルを点線で示し、また、蛍光灯照明光源の発光スペクトルを鎖線で示している。この光害回避ＬＥＤ照明光源は、図３から図５において各色の光源が最も高い光害回避割合を示したパルス発光周波数とデューティ比の組み合わせを用いており、実際の設定は、青色ＬＥＤの発光周波数を７００Ｈｚ、デューティ比を６０％、緑色ＬＥＤの発光周波数を５０Ｈｚ、デューティ比を６０％、黄緑色ＬＥＤの発光周波数を７００Ｈｚ、デューティ比を７０％としたものである。光害回避ＬＥＤ照明光源の平均演色評価数はＲａ＝６９となり、蛍光灯のＲａ＝９３よりは低いが、水銀灯のＲａ＝６６よりは高く、演色性グループ２の照明として一般照明として利用可能な性能を備えていることがわかる。
　図９は前述の光害回避照明装置の光害回避効果を確認する意味で行った試験の結果を示すものであり、３台の人工気象器内の各々を、光害回避照明装置を設置したもの（混色区：パルス発光）、光害回避照明装置と分光スペクトルは等しいが連続発光とした照明装置を設置したもの（混色区：連続発光）、照明装置を設置しないもの（対象区：夜間照明なし）とし、それぞれでイネ（１２株）を栽培し、開花到達日数を観察した。
　図９に示される結果では、光害回避照明装置を設置した場合のイネは夜間照明のないイネに比べ、開花開始で２日の遅延を示しているが、開花率５０％では１日の遅延に改善され、開花終期では遅延を示さない。連続発光の照明装置の場合、開花開始が５日、開花５０％で４日の遅延を示し、１株は出芽後８８日でも開花しなかった。ここで、開花率５０％到達日数は生産者、研究者の間でイネ開花の指標とされるものである。
　光害回避照明装置を設置した場合の１日の遅延の影響による収量減少は２．７％となりわずかであって、等級品質に変化はなかった。連続発光の照明装置を設置した場合の４日の遅延の影響により収量減少が２０．３％となったが、その主要因は全収穫籾のうちの食用となる籾（比重１．０６以上）の割合である登熟歩合が１９．２％ほど減少したためであった。登熟歩合の低下は等級品質のランクを下げることにもつながっている。
　図１０に実際にイネ（コシヒカリ）を栽培している屋外水田圃場に設置した光害回避ＬＥＤ照明、蛍光灯照明、水銀灯照明についての開花遅延日数を示す。これは、社団法人日本防犯設備協会による防犯灯の照度基準クラスＢである平均水平面照度３ルクス、同じくクラスＡである平均水平面照度５ルクス、国際照明委員会Ｐｕｂ．１１５による「歩行者エリアに対する照明条件」の「夜間の利用度の高い道路」における平均水平面照度１０ルクスでの開花遅延日数を示すものであり、３ルクスでの遅延日数を濃い灰色、５ルクスでの遅延日数を白色、１０ルクスでの遅延日数を薄い灰色で示し、誤差棒は標準偏差を示している。光害回避ＬＥＤ照明では１０ルクスにおいても遅延日数は約２日にとどまっている。一方、蛍光灯照明は３ルクスにおいても５日以上遅延しており、１０ルクスで約１０日遅延している。水銀灯照明は３ルクスで４日、５ルクスで１０日、１０ルクスで１２日以上遅延している。
　全ての実施結果はイネ品種にコシヒカリを使用したものであり、これは、この品種が東北の一部から九州まで全国で栽培されており、全国収穫量の３５％以上を占めている最多作付品種であり、かつ、夜間照明による光害を起こし易い性質をもっていることが理由となっている。
　光害回避照明装置として、図７に発光スペクトルを示した青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄緑色ＬＥＤの組み合わせによる光源は一例をなすものであり、光害回避照明装置としては、他の光源要素を用い組み合わせて構成することができる。光害回避照明装置の光源要素としては、パルス発光型で波長選択性のあるＬＥＤのような光源を用いる。
　光害回避照明装置としては光害回避割合が０．８以上になることを条件として光源要素を選択すればよく、図３～５に光害回避割合を示した青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、黄緑色ＬＥＤに関して、光害回避割合が０．８以上となるようなパルス発光周波数、デューティ比の単色ＬＥＤのみを複数配置したものでもよいのであるが、人に対し自然な感覚が与えられる照明装置とするという要請から、夜間照明として平均演色評価数が６０以上となるように異なる色光のＬＥＤを組み合わせた照明装置とすることが望ましい。
　図７に発光スペクトルを示した光害回避照明装置の場合、青色ＬＥＤの発光周波数を２５０Ｈｚ、緑色ＬＥＤを発光周波数が２５０Ｈｚ、黄緑色ＬＥＤの発光周波数を１０００Ｈｚとし、デューティ比はいずれも１０％としたＬＥＤを組み合わせて構成したものであるが、例えば図８に示すように各色のＬＥＤについて他の発光周波数を有しデューティ比が異なるものとしてもよく、さらに、他の発光周波数、デューティ比のものを組み合わせてもよい。
　照明装置としては、ＬＥＤ等による要素光源と、これを駆動するパルス発光駆動装置とを備えることになり、パルス発光駆動装置は発光周波数、デューティ比に応じた分だけ備えることになる。したがって装置の簡易性という面から言えば、発光周波数、デューティ比の種類をなるべく少なく、できれば１種類とするのが有利になる。また、ＬＥＤについて、パルス発光させる場合は連続発光の場合より素子の寿命を長くすることができる。ただし、発光周波数としては、対人照明であることから、人が照明のちらつきを感じない下限となる臨界融合周波数である約３０Ｈｚ以上とすべきである。
　各色のＬＥＤのうち、いずれかが光害回避割合の０．８以上の条件を満たさなくても、組み合わせた照明装置として光害回避割合の条件を満たせばよく、平均演色評価数Ｒａに関しては、単色のＬＥＤでは低くなるので、複数色を組み合わせた照明装置としてＲａが６０以上とするのが望ましい。
　本発明によるパルス発光による光源要素を組み合わせた光害回避照明装置は、光害回避割合を０．８以上、望ましくは１．０以上とすることにより光害を回避するとともに、平均演色評価数Ｒａを６０以上とすることにより、人に対して自然な感触が得られるものになる。光害によっては、イネのような作物の場合等級低下による価格減少とともに収量減少をもきたすことになるが、これは本発明による光害回避照明装置を使用することにより解消され、生産者の光害に対する懸念を払拭するに十分な性能を備えるものと言える。また、植物としては短日性植物であるイネについて検討しているが、光害についてはイネのみに特有な事項というわけではなく、他の短日性植物、長日性植物の場合にも光害としては同様に考えられると言えよう。

Claims (11)

  1. 　植生地域に近接して設置される照明装置が植物に及ぼす光害を評価する方法であって、
    　夜間照明を行うための人工気象器と夜間照明を行わない人工気象器とを用意することと、
    　開花誘導遺伝子の発現時まで人工気象器内で複数株の植物を育成することと、
    　開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行うための人工気象器内に一部の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａを求めることと、
    　開花誘導遺伝子の発現後に前記夜間照明を行わない人工気象器内に他の株の植物を入れて１回以上の夜間期間を経過させた後に葉身を採取し処理して全ＲＮＡを抽出し、目的とする遺伝子の発現量について該遺伝子のｍＲＮＡ量を定量的に解析することにより夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂを求めることと、
    　前記夜間照明条件下での遺伝子発現量Ａと夜間照明なしの条件下での遺伝子発現量Ｂとの比としての光害回避割合を求めることと、
    からなることを特徴とする夜間照明による植物への光害の評価方法。
  2. 　前記植物がイネであり、開花誘導遺伝子がＨｄ３ａであることを特徴とする請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法。
  3. 　前記夜間照明に用いられる光源についての平均演色評価数を求めることをさらに含み、
    　請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた前記光害回避割合と前記平均演色評価数とから夜間照明の光源の特性を評価することを特徴とする夜間照明の特性評価方法。
  4. 　前記植物がイネであり、開花誘導遺伝子がＨｄ３ａであることを特徴とする請求項３に記載の夜間照明の特性評価方法。
  5. 　パルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした特定色成分のパルス発光光源またはそれぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記特定色成分のパルス発光光源または複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定してなることを特徴とする光害回避照明装置。
  6. 　前記特定色成分のパルス発光光源が青色発光ダイオードであり、該青色発光ダイオードをパルス発光周波数３００～２７００Ｈｚ、デューティ比１０～９０％で駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
  7. 　前記特定色成分のパルス発光光源が緑色発光ダイオードであり、該緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５０～１０００Ｈｚ、デューティ比２０～９０％で駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
  8. 　前記特定色成分のパルス発光光源が黄緑色発光ダイオードであり、該黄緑色発光ダイオードをパルス発光周波数５００～２７００Ｈｚ、デューティ比１０～９０％で駆動するものであることを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
  9. 　それぞれ異なる色成分を有しパルス駆動装置により所定のパルス発光周波数およびデューティ比で駆動されるようにした複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源を用いた照明装置であって、前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源に対して請求項１に記載の夜間照明による植物への光害の評価方法により求められた光害回避割合が０．８以上になるように前記複数種類のパルス発光光源を組み合わせた光源における各々の種類のパルス発光光源のパルス発光周波数及びデューティ比を設定するとともに、光源全体としての平均演色評価数が６０以上となるような前記複数種類のパルス発光光源の組み合わせとしたことを特徴とする請求項５に記載の光害回避照明装置。
  10. 　前記複数種類のパルス発光光源が青色発光ダイオードと黄緑色発光ダイオードを少なくとも含むことを特徴とする請求項９に記載の光害回避照明装置。
  11. 　前記複数種類のパルス発光光源が青色発光ダイオード、緑色発光ダイオードおよび黄緑色発光ダイオードからなることを特徴とする請求項９に記載の光害回避照明装置。
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