(57)【要約】【課題】光の強度を調節するために多数の光源を用いなくてもよい。【解決手段】植物への光の照射のため、照明装置１６０に冷陰極蛍光ランプを使用する。冷陰極蛍光ランプは単体での強度調節が可能である。例えば、電力供給を一時的にオフにすることにより、光の強度が切り換えられる。制御装置１００は、スケジュール設定部１０３において設定されたスケジュールに従って、各照明装置群１５０への電力供給のオン・オフを切り換えるようにリレー回路１４０へと制御信号を送る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光の強度を複数段階で調節可能である冷陰極蛍光ランプと、
１日の時間経過、周辺環境の明るさ及び植物の成長の少なくともいずれかに応じて照射光の強度を複数段階で調節しつつ植物に光を照射するように、前記冷陰極蛍光ランプを制御する制御装置とを備えていることを特徴とする植物への照明システム。
【請求項２】
第１の色温度の光を照射する第１の冷陰極蛍光ランプと、
第１の色温度と異なる第２の色温度の光を照射する第２の冷陰極蛍光ランプとを備えており、
前記制御装置が、
前記第１及び第２の冷陰極蛍光ランプからの照射光を、１日の時間経過、周辺環境の明るさ及び植物の成長の少なくともいずれかに応じてそれぞれの強度を調節しつつ植物に照射するように、前記第１及び第２の冷陰極蛍光ランプを制御することを特徴とする請求項１に記載の植物への照明システム。
【請求項３】
複数の前記第１の冷陰極蛍光ランプが、一列に配列された植物に沿って配列されており、
複数の前記第２の冷陰極蛍光ランプが、その光の照射範囲が前記複数の第１の冷陰極蛍光ランプと重複するように植物に沿って配列されていることを特徴とする請求項２に記載の植物への照明システム。
【請求項４】
前記第１の冷陰極蛍光ランプと前記第２の冷陰極蛍光ランプとが交互に一直線に配列された第１及び第２の列が、前記第１及び第２の列同士で前記第１及び第２の冷陰極蛍光ランプが対向するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の植物への照明システム。
【請求項５】
前記制御装置が、
所定の変更スケジュールに基づいて照射光の強度を変更するように指示する信号を前記冷陰極蛍光ランプへと出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の植物への照明システム。
【請求項６】
前記冷陰極蛍光ランプからの照射光に遠赤外線が含まれていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の植物への照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光ランプを用いた植物への照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の育成を促進するためなどの目的で植物への照射光の強度を人為的に調節する照明システムが知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８２７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光の強度を単体の光源で調節するのは困難であることが多い。特許文献１では、複数のＬＥＤ光源を設けると共に、発光するＬＥＤの数を調節することにより、光の強度を調節している。しかし、複数の光源を用いて光の強度を調節する場合、細かく調節できるようにするほど光源を増やさなければならない。このため、調節に用いる光源の数が増えるほど使用しない光源も多くなりやすく、光源に無駄が生じる。また、一部の光源から光が照射されないと、照射光にむらが生じるおそれもある。
【０００５】
本発明の目的は、光の強度を調節するために多数の光源を用いなくてもよい植物への照明システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の植物への照明システムは、照射光の強度を複数段階で調節可能である冷陰極蛍光ランプと、１日の時間経過、周辺環境の明るさ及び植物の成長の少なくともいずれかに応じて照射光の強度を複数段階で調節しつつ植物に光を照射するように、前記冷陰極蛍光ランプを制御する制御装置とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
冷陰極蛍光ランプには、単体で、照射光の強度を調節可能なものがある。これを用いて照射光の強度を自動調節しつつ、植物を育成することで、植物を適切に成長させることができる。したがって、強度を調節するために多数の光源を用いる必要がない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明システムのブロック図である。
【図２】照明システムに用いられる照明装置のブロック図である。
【図３】照明装置のランプの配置を示す斜視図である。
【図４】照明装置の安定器とランプとの接続を示す模式図である。
【図５】ランプからの照射光を示す模式図である。
【図６】ランプからの照射光における赤外分光放射輝度を示すグラフである。所定の温度における黒体放射のグラフを含んでいる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る植物複合電源制御照明システムについて、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
植物複合電源制御照明システム１は、図１に示すように、電源１３０、制御装置１００、照度センサー１２０、リレー回路１４０、及び、複数の照明装置群１５０を備えている。照明装置群１５０は、１又は複数の照明装置１６０からなる。照明装置群１５０に属する照明装置１６０の数は、照明装置群１５０ごとに異なっていてもよいし、全ての群に共通であってもよい。各照明装置１６０は、安定器１６１とランプ１６２ａ又は１６２ｂとを有する。
【００１１】
ランプ１６２ａ及び１６２ｂは、一方向に長尺な円筒の形状を有している（図３参照）。ランプ１６２ａ及び１６２ｂには、冷陰極蛍光ランプ１６２が用いられる。冷陰極蛍光ランプ１６２は、内表面に蛍光体が塗布されたガラス管内に水銀やアルゴン、ネオンなどの気体を封入し、電極から気体に放電させることにより、気体を発光させ、紫外線を放射させる。この紫外線によりガラス管の内表面の蛍光体を蛍光させることで、ガラス管外に可視光を放射する。なお、紫外線は、ガラス管外にはほとんど放射されない。
【００１２】
ランプ１６２ａ及び１６２ｂは、単体で、照射光の強度を複数の段階で変更できるように構成されている。このような照明装置１６０の一例として、日本ガラストロニクス株式会社が製造している「ＢｅｅＺｅｉｌ」がある。この製品の場合、電源オン時に電力供給を所定の時間内で一時的にオフにすることにより、ランプ１６２ａ及び１６２ｂの照射強度を４段階に切り換えることができる。例えば、照射強度が最大になる状態を１００％とするとき、電力供給を一時的にオフにするごとに、１００％→５０％→３０％→０％（照明オフ）の各状態に順に切り替わる。以下、上記製品を使用する場合を想定する。
【００１３】
ランプ１６２ａとランプ１６２ｂとでは、放射光の色温度が異なる。ランプ１６２ａには、ランプ１６２ｂより高い色温度のものが用いられる。一例として、ランプ１６２ａには色温度６５００Ｋ（ケルビン）のものが用いられ、ランプ１６２ｂには色温度２７００Ｋのものが用いられる。本実施形態では、照明装置１６０ａには、１台の安定器１６１と２本のランプ１６２ａが組み合わされて用いられる。また、照明装置１６０ｂには、１台の安定器１６１と２本のランプ１６２ｂが組み合わされて用いられる。なお、照明装置１６０ａ及び１６０ｂは、安定器１６１がランプ１６２ａ及び１６２ｂの外部に配置されているが、安定器がランプに内蔵されている照明装置に本発明を適用してもよい。
【００１４】
色温度が異なるランプ１６２を用いるのは、植物の成長段階に応じ、照射された光による植物への作用が波長によって異なるためである。植物には、環境中の光の波長や強度の違いに応じ、発芽や茎の伸長を調節する、光形態形成と呼ばれる仕組みがある。例えば、発芽前後の時期には、比較的高い色温度の光を照射することが好ましい。これは、葉の正常な形態形成には４２０〜４７０ｎｍ（ナノメートル）の青色光が必要とされるためである。また、ある研究によれば、照射光に含まれる遠赤色光の成分が赤色光の成分に比べて多いと茎が伸びやすくなる。このように、植物への照射光における各色成分の適切な混合比は、植物の成長に応じて変化すると考えられる。色温度の異なるランプ１６２の組み合わせを適切に用いることで、植物の成長段階に応じた適切な光を照射することができる。
【００１５】
また、ランプ１６２ａ及び１６２ｂは、照射光に遠赤外線の波長領域の成分を含んでいる。ランプ１６２ａ及び１６２ｂの一実施例では、照射光の遠赤外線領域における分光放射輝度の分布が、図６に示すように理想的な黒体放射に近い。
【００１６】
リレー回路１４０は、電源１３０からの電力供給を受けると共に、この電力供給を各照明装置群１５０に分配する。リレー回路１４０は、制御装置１００からの制御信号に従って、照明装置群１５０ごとに電力供給のオン・オフを切り換える。つまり、リレー回路１４０は、各照明装置群１５０に含まれる全ての照明装置１６０に関して、一斉に電力供給をオンに切り換えたり、一斉にオフに切り換えたりする。
【００１７】
制御装置１００は、ランプ切換部１０２、リアルタイムクロック部１０１及びスケジュール設定部１０３を備えている。制御装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やメモリなどの記憶装置、インタフェース、特定の機能を果たすための専用の電子回路などを備えている。メモリなどの記憶装置には、ファームウェアなどのプログラムデータを含む各種データが格納されている。ＣＰＵやメモリなどのハードウェアとこのプログラムデータなどからなるソフトウェアとが協働して機能すると共に、さらにそこに、専用の電子回路や機器による特定の機能が加わることにより、ランプ切換部１０２などの各機能部が実現する。
【００１８】
以下、制御装置１００の各機能部について説明する。リアルタイムクロック部１０１は、現在時刻を、年月日時分秒の単位で保持している。スケジュール設定部１０３は、ランプ１６２の状態を切り換えるスケジュールを設定する。スケジュール設定部１０３は、時刻を入力するための入力部や入力した時刻を表示する表示部を有している。入力部は、照明装置群１５０ごとにスケジュールを入力できるように構成されている。また、入力部は、照度センサー１２０からの検出信号に基づいてランプ１６２を制御するモードのオン・オフを切り換えるモード切換スイッチ１０４も含んでいる。
【００１９】
ユーザは、入力部に設けられた各種スイッチを操作し、表示部に表示された時刻を確認しながら、ランプ１６２の照射強度を切り換える時刻を、照明装置群１５０ごとにスケジュール設定部１０３に入力する。スケジュール設定部１０３は、ユーザからの入力に基づき、ランプ１６２の照射強度を切り換える時刻を示すスケジュール情報を照明装置群１５０ごとに生成し、保持する。また、ユーザは、モード切換スイッチ１０４を操作することにより、システムの周辺環境の明るさに応じてランプ１６２を切り換えるモードのオン・オフを切り換える。
【００２０】
ランプ切換部１０２は、照明装置１６０の電力供給を一時的にオフにする制御信号をリレー回路１４０へと出力することにより、ランプ１６２の照射強度を切り換える。ランプ切換部１０２は、スケジュール設定部１０３からのスケジュール情報に従って、所定の時刻になるとランプ１６２の照射強度を切り換えるように、リレー回路１４０に制御信号を出力する。このように、１日の時刻に応じて照射強度を切り換えることにより、植物の光周性に応じた適切な強度の照射光を照射することができる。植物の光周性は、花芽の形成、塊根・塊茎の形成などと関係する。例えば、一日の日長に応じて花芽の形成を開始する光周性を有する植物に対しては、季節に応じた実際の日長より長い（又は、短い）時間、照射光の強度を高く保つことにより、花芽形成の時期を早めることができる。
【００２１】
また、ランプ切換部１０２は、モード切換スイッチ１０４の状態を確認する。そして、スイッチがオンの状態である場合には、ランプ切換部１０２は、スケジュールによる切り換えに加えて、あるいは代えて、照度センサー１２０からの検出信号に基づいてランプ１６２の照射強度を切り換える。スイッチがオフの状態である場合には、ランプ切換部１０２は、スケジュールのみに基づいてランプ１６２の照射強度を切り換える。照度センサー１２０は、制御装置１００の外部に設置され、本システム周辺の照度を示す信号をランプ切換部１０２へと出力する。このように、照度センサー１２０の検出結果に基づき、周辺環境の明るさに応じて照射強度を切り換えることにより、照射強度を、周辺環境の自然な明るさと同調させたり（つまり、自然と同様の明暗の周期に合わせて照射強度を調節したり）、逆に、意図的にこれと異ならせたりする調節が可能である。
【００２２】
次に、照明装置１６０の設置構成について、図３〜図５を参照しつつ説明する。本実施形態では、図３に示すように、植物が一列に配列される場合が想定される。これに応じ、複数本のランプ１６２ａ及び１６２ｂが植物の配列に沿って交互に、一直線に配列されている。このような列が、植物の配列方向に交差した交差方向に関して互いに水平に離隔しつつ、２本設けられている。２本の列同士では、ランプ１６２ａ及び１６２ｂが互いに交差方向に対向している。このように配置されることにより、図４（又は図５）の左側のランプ１６２ａ及び１６２ｂの交差方向に関する位置と、図４（又は図５）の右側のランプ１６２ａ及び１６２ｂの交差方向に関する位置とが逆転している。
【００２３】
ランプ１６２ａ及び１６２ｂは、図４に示すように各安定器１６１と接続されている。図４は、植物の配列方向及び交差方向のそれぞれに関して隣接した２組のランプ１６２ａ及び１６２ｂ（合計で４本）と、２つの安定器１６１との接続関係を示している。一方の安定器１６１は、植物の配列方向に関して互いに隣接した２本のランプ１６２ａと接続されている。他方の安定器１６１は、植物の配列方向に関して互いに隣接した２本のランプ１６２ｂと接続されている。
【００２４】
このような配列により、ランプ１６２ａ及び１６２ｂからの照射光の照射範囲が、図５に示すように重複することとなる。したがって、これらのランプ１６２ａ及び１６２ｂの下方であって、照射光の重複範囲に植物を配置することで、ランプ１６２ａ及び１６２ｂのいずれからも植物へと光を照射することができる。
【００２５】
また、図５の左側のランプ１６２ａ及び１６２ｂと右側のランプ１６２ａ及び１６２ｂとで、交差方向に関する位置が逆転しているのは、以下の理由による。仮に、左側のランプ１６２ａ及び１６２ｂと右側のランプ１６２ａ及び１６２ｂとで、交差方向に関する位置が逆転しておらず、位置が同じである場合、交差方向に一方側にはランプ１６２ａの光が、他方側にはランプ１６２ｂの光が、それぞれ偏って照射されることとなる。これに対して、左側のランプ１６２ａ及び１６２ｂと右側のランプ１６２ａ及び１６２ｂとで、交差方向に関する位置が逆転していると、ランプ１６２ａ及び１６２ｂのそれぞれからの光が比較的均一に照射される。
【００２６】
なお、安定器１６１がランプ１６２ａ及び１６２ｂの外部に配置されている本実施形態の照明装置１６０ａ及び１６０ｂでは、リレー回路１４０からの電力が安定器１６１を介してランプへと供給される。しかし、安定器がランプに内蔵されている照明装置に本発明を適用する場合は、リレー回路１４０とランプとを直接接続し、リレー回路１４０空の電力がランプに直接供給されるように構成すればよい。
【００２７】
次に、制御装置１００によるランプ１６２の照射強度の制御に係る一例について説明する。ある植物の種子を撒いた後、発芽の時期までは、ユーザは、以下のようなスケジュールをスケジュール設定部１０３に入力する。午前５時から午後２時ごろまでは、ランプ１６２ａからの光（６５００Ｋ）を、１００％の照射強度で植物に照射する。一方、ランプ１６２ｂからの光は照射しない。このように、発芽前後の時期には、葉の形態形成に必要な青色光を主に照射することにより、発芽や葉の形成を促進する。
【００２８】
これに対し、発芽後、葉が出始めてからは、ユーザは、ランプ１６２ｂの光（２７００Ｋ）を中心に照射するようなスケジュールをスケジュール設定部１０３に入力する。具体的には、ランプ１６２ａの光を２４時間、３０％の照射強度で照射する。一方、ランプ１６２ｂの光を午前５時から１００％の照射強度で照射し、午後２時から夕方にかけて徐々に照射強度を減少させる。このように、葉が出始めてからは、日中、光合成に主に必要と考えられる赤色光を比較的多く含むランプ１６２ｂの光を照射して光合成を促進する。また、葉の形成も進めるため、ランプ１６２ａからの光もある程度照射する。
【００２９】
以下、上述の実施形態に係る変形例について説明する。上述の実施形態では、スケジュール設定部１０３にランプ１６２の照射強度を切り換える時刻を入力することにより、１日のスケジュールを設定することができる。しかし、照射強度の切り換えの方法を月日に基づいて変更するように制御装置１００が構成されていてもよい。例えば、１日のスケジュールを複数設定できるようにしておき、その複数のスケジュールを月日に応じて切り換えるように制御装置１００が構成されていてもよい。この場合、複数のスケジュールの中から、月日の経過に応じて適切なスケジュールを選択するようにあらかじめ設定しておけば、成長段階に応じてスケジュールを設定しなおさなくても、成長に応じた適切なスケジュールが自動で選択される。また、月齢（潮汐サイクル）に応じた生態サイクルを有する植物に対しては、そのサイクルに合わせて適切な強度の照射光を照射するようにスケジュールすることが可能となる。
【００３０】
また、上述の実施形態では、冷陰極蛍光ランプ１６２のみを用いて植物に光を照射することとしている。しかし、発光ダイオードなどのその他の光源を用いてもよい。冷陰極蛍光ランプ１６２は紫外線をほとんど発しない。一方で、植物の成長にとって紫外線も一定の有利な効果を示す可能性が指摘されている。したがって、このような場合、照射光に紫外線を含む発光ダイオード等の光源も、冷陰極蛍光ランプ１６２と併用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本植物複合電源制御照明システムは、電源消費削減の一環として一般的に利用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１        照明システム
１００    制御装置
１６０    照明装置
１６１    安定器
１６２    冷陰極蛍光ランプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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