(57)【要約】植物を間欠照明（パルス照明）あるいは連続照明して陽斑現象と類似の効果を得て、光合成反応を促し得る植物育成用照明装置を与える点にある。植物育成用照明装置は、半導体光素子からなる光源を備え、該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音から抽出したリズム信号で変調して、被照明体である植物を照明するものである。具体的には、植物育成用照明装置は、半導体光素子からなる光源と、該光源の点灯タイミング信号を出力する制御部と、入力リズム信号をＡ／Ｄ変換するリズム信号検出部と、該リズム信号検出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を変調させるタイミング信号変調部と、該タイミング信号変調部から出力される変調した点灯タイミング信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給するパルス駆動部と、を備えてなる。
2001062070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体光素子からなる光源を備え、該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音から抽出したリズム信号で変調して、被照明体である植物を照明することを特徴とする植物育成用照明装置。
【請求項２】
前記人工的に作られたリズム信号が音楽から抽出したリズム信号である請求の範囲第１項記載の植物育成用照明装置。
【請求項３】
半導体光素子からなる光源と、該光源の点灯タイミング信号を生成する制御部と、入力リズム信号を取り込むリズム信号検出部と、該リズム信号検出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を変調させるタイミング信号変調部と、該タイミング信号変調部から出力された変調した点灯タイミング信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給するパルス駆動部と、を備えることにより、光源の光量を前記入力リズム信号に同調させて変化させ、被照明体である植物をパルス照明する請求の範囲第１または２項記載の植物育成用照明装置。
【請求項４】
前記タイミング信号変調部が、前記リズム信号検出部の出力信号に基づき電力信号のパルス幅又はパルス周期を変化させるように点灯タイミング信号を変調してなる請求の範囲第３項記載の植物育成用照明装置。
【請求項５】
前記リズム信号検出部の出力信号に基づき、前記パルス駆動部から光源へ供給する電力信号の振幅を変調するパルス高変調部を備え、光源から発生されるパルス光のパルス高を変調してなる請求の範囲第３項記載の植物育成用照明装置。
【請求項６】
前記光源が発光波長域の異なる複数の半導体光素子を有してなる請求の範囲第１〜５の何れか１項に記載の植物育成用照明装置。
【請求項７】
前記制御部が、発光波長域の異なる半導体光素子毎に点灯タイミング信号を生成し、前記タイミング信号変調部が、前記リズム信号検出部の出力信号に基づいて当該半導体光素子毎に前記点灯タイミング信号を変調させるとともに、前記パルス駆動部が、該タイミング信号変調部の出力信号に基づき当該半導体光素子毎に光源をパルス駆動してなる請求の範囲第６項記載の植物育成用照明装置。
【請求項８】
前記発光波長域の異なる半導体光素子として、赤色および青色の発光色のものを用いてなる請求の範囲第６または７項記載の植物育成用照明装置。
【請求項９】
前記半導体光素子の発光色のうち赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）とのスペクトル比（Ｒ／Ｂ比）を１〜１０の範囲に設定してなる請求の範囲第８項記載の植物育成用照明装置。
【請求項１０】
前記半導体光素子として白色発光ダイオードを用いてなる請求の範囲第１〜５項記載の植物育成用照明装置。
【請求項１１】
前記タイミング信号変調部が、前記リズム信号検出部の出力信号と前記制御部が生成した点灯タイミング信号とを乗算してリズム信号の振幅に同調した信号を生成し、該信号と前記点灯タイミング信号とを加算して前記点灯タイミング信号を変調してなる請求の範囲第１〜１０項の何れか１項に記載の植物育成用照明装置。
【請求項１２】
植物の電位などの植物状態をモニタリングするセンサーを配置し、植物をパルス照明する際、センサーによる測定データに基づき、前記点灯タイミング信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適なように設定し、あるいは予め記憶させておいた複数の前記調光パターンを植物の活性化に最適になるように切り替えてなる請求の範囲第１〜１１項の何れか１項に記載の植物育成用照明装置。
【請求項１３】
気温、二酸化炭素濃度、水温などの植物の周辺環境を測定する各種センサーを配置し、植物をパルス照明する際、センサーによる測定データに基づき、前記点灯タイミング信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適なように設定し、あるいは予め記憶させておいた複数の前記調光パターンを植物の活性化に最適になるように切り替えてなる請求の範囲第１〜１１項の何れか１項に記載の植物育成用照明装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、植物に発光ダイオードなどのパルス光あるいは強弱のある連続光を照射して光合成反応を促して植物を活性化させるための植物育成用照明装置に関するものである。
背景技術
近年、外的要因（天候、気候、害虫など）による影響を受けにくい、人工光源を利用した工場的植物育成システムの実用化が進められている。主要な人工光源としては、高圧ナトリウムランプ、低圧ナトリウムランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプおよびマイクロ波ランプなどがあるが、これらの中でも発光効率が比較的高い高圧ナトリウムランプが主流である。
しかしながら、高圧ナトリウムランプなどの人工光源は、光合成などに大切な赤色（波長域：６４０〜６９０ｎｍ）と青色（波長域：４２０〜４７０ｎｍ）とのバランスが悪く、このため植物を健全に育成するには出力を十分高くする必要があった。尚、低圧ナトリウムランプの発光効率は高圧ナトリウムランプと比べて高いが、ナトリウムＤ線の単波長光を出力するため光質に問題があり、また出力を高めることが難しい。
また、このような人工光源では、熱放射量が多いため空調負荷が大きく、同時にその熱放射による影響を避けるべく、植物と光源との距離を十分にとる必要があり装置の大型化を招きやすいという問題もあった。
以上の問題を考慮して、近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザー）の半導体光素子を用いた人工光源が採用されつつある。半導体光素子では、熱線を含まない発光波長域の素子を採用できるため空調負荷が小さくなり、またコンパクトに作製できるため照明効率が向上し、更には、半導体光素子の寿命が高圧ナトリウムランプの何倍も長いという利点がある。また、多数の半導体光素子を線状や面状に配列することで、照明器の形状を被照明体である植物に合わせて柔軟に決め易く、発光密度を制御し易い。
また、ＬＥＤやＬＤを用いる他の利点は、間欠照明（パルス照明）を通じて自然中で起こる陽斑（木漏れ日の強い光）効果が得やすいことである。植物は陽斑が当たっている短時間のうちに、光エネルギーを葉緑体チラコイド膜胞内外のプロトン濃度の差として蓄える。これをその後少しずつ使いながら、ＣＯ２の固定を行っている。この陽斑によって起こるＣＯ２の吸収量は、連続した同じ光強度下で起こる定常状態の光合成速度から予想されるＣＯ２の吸収量（光合成速度×陽斑の当たった時間、に比例）よりもかなり大きく、その差は陽斑の時間が短いほど著しく現れる。つまり、短時間陽斑が当たった時の光合成の効率は、同じ強さの光を連続的に当てた場合よりも高くなる。
発明の開示
前述のように、半導体光素子をパルス発振して植物を間欠照明し、植物に明期と暗期とをバランス良く与えることにより植物の成長を促すことは従来から知られていたが、植物を活性化させるにも限界があった。
以上の事情に鑑みて本発明が解決しようとするところは、植物を間欠照明（パルス照明）し、あるいは強弱のある連続光を照明し、陽斑現象と類似の効果を得て、光合成反応を促し得る植物育成用照明装置を与える点にある。
前記課題を解決すべく、本発明者らは、音楽などのリズム音を植物に聴かせると植物の光合成反応が促進されることに着目して鋭意研究した結果、本発明に到達するに至った。
すなわち、本発明の植物育成用照明装置は、半導体光素子からなる光源を備え、該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音から抽出したリズム信号で変調して、被照明体である植物を照明することを特徴とするものである。ここで、前記人工的に作られたリズム信号が音楽から抽出したリズム信号であることが実用的である。
更に、本発明の植物育成用照明装置は、半導体光素子からなる光源と、該光源の点灯タイミング信号を生成する制御部と、入力リズム信号を取り込むリズム信号検出部と、該リズム信号検出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を変調させるタイミング信号変調部と、該タイミング信号変調部から出力された変調した点灯タイミング信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給するパルス駆動部と、を備えることにより、光源の光量を前記入力リズム信号に同調させて変化させ、被照明体である植物をパルス照明することを特徴とするものである。
これにより、クラシック音楽や祈りなどのリズムをパルス照明に変換し、これを被照明体である植物に与えるので、植物を活性化させてその成長を促すことが可能となる。
より具体的には、前記タイミング信号変調部が、前記リズム信号検出部の出力信号に基づき電力信号のパルス幅又はパルス周期を変化させるように点灯タイミング信号を変調させることが好ましい。
あるいは、前記リズム信号検出部の出力信号に基づき、前記パルス駆動部から光源へ供給する電力信号の大きさを変調するパルス高変調部を備え、光源から発生されるパルス光のパルス高を変調してなることも好ましい。
また、上記光源は、発光波長域の異なる複数の半導体光素子を有することが望ましい。例えば、ＬＥＤやＬＤの半導体光素子には赤色、青色、緑色にそれぞれ対応した発光波長域を有するものが複数存在している。これらの中でも赤色と青色の発光波長域は、光合成のピーク（クロロフィルの吸収ピーク）に略一致する。よって、赤色光と青色光とをバランス良く配合して植物を健全に育成し且つその成長を促進させる観点からは、赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）のスペクトル比（Ｒ／Ｂ比）を１〜１０の範囲内に設定するのが望ましい。
また、このような発光波長域の異なる複数の半導体光素子毎にパルス駆動するのが好ましい。具体的には、前記制御部が、発光波長域の異なる半導体光素子毎に点灯タイミング信号を生成し、前記タイミング信号変調部が、前記リズム信号検出部の出力信号に基づいて当該半導体光素子毎に前記点灯タイミング信号を変調させるとともに、前記パルス駆動部が、該タイミング信号変調部の出力信号に基づき当該半導体光素子毎に光源をパルス駆動すればよい。
あるいは、前記半導体光素子として白色発光ダイオードを用いてなることも望ましい。
また、前記タイミング信号変調部は、具体的には、前記リズム信号検出部の出力信号と前記制御部が生成した点灯タイミング信号とを乗算してリズム信号の振幅に同調した信号を生成し、該信号と前記点灯タイミング信号とを加算して前記点灯タイミング信号を変調することが望ましい。
また、本発明に係る植物育成用照明装置は、前述の構成に加えて、植物の電位などの植物状態をモニタリングするセンサーを配置し、植物をパルス照明する際、センサーによる測定データに基づき、前記点灯タイミング信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適なように設定し、あるいは予め記憶させておいた複数の前記調光パターンを植物の活性化に最適になるように切り替えてなることがより望ましい。
また、本発明に係る植物育成用照明装置は、前述の構成に加えて、気温、二酸化炭素濃度、水温などの植物の周辺環境を測定する各種センサーを配置し、植物をパルス照明する際、センサーによる測定データに基づき、前記点灯タイミング信号を生成する調光パターンを植物の活性化に最適なように設定し、あるいは予め記憶させておいた複数の前記調光パターンを植物の活性化に最適になるように切り替えてなることがより望ましい。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明に係る植物育成用照明装置の種々の実施形態を図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明に係る植物育成用照明装置の一実施形態を示す概略構成図である。本発明の植物育成用照明装置は、半導体光素子からなる光源を備え、該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音から抽出したリズム信号で変調して、被照明体である植物を照明するものであり、光源としてはパルス光または連続光を用いることができる。以下の実施形態では、光源としてはパルス光を用いたものを中心に説明する。
第１図に示すように、本実施形態の植物育成照明装置は、被照明体である植物１，…，１を半導体光素子を備えた発光体２，…，２でパルス照明（間欠照明）するものであり、これら発光体２，…，２の点灯タイミング信号を生成する制御部３と、音楽信号などのリズム信号を出力する音源４と、前記音源４の出力信号を取り込むリズム信号検出部（シグナルコンディショナー）６と、このリズム信号検出部６の出力信号に基づき前記制御部３が出力した点灯タイミング信号を変調するタイミング信号変調部７と、このタイミング信号変調部７から出力された変調した点灯タイミング信号に基づいて発光体２，…，２をパルス駆動するパルス駆動部８と、を備えて構成されている。尚、本実施形態ではタイミング信号変調部６はハードウェアで構成されているが、本発明ではこれに限らず、前記制御部３で処理される制御プログラムに組み込まれたものでもよい。
尚、ＬＤ（半導体レーザ）の厳しい安全基準を避けるため、発光体としてはＬＥＤを用いることが望ましい。日本では、ＬＤの安全基準として、人体への影響に基づいてＪＩＳ　Ｃ６８０２（レーザ製品の照射安全基準）に準拠した各種安全クラス（１，２，３Ａ，３Ｂ，４）が規定されており、海外でも規制が厳しいのが現状である。例えば、ＬＤの６８０ｎｍの波長では視感性が低く、肉眼にあまり明るく感じられないが、そのレーザー出射点の直視は網膜を傷つける大変危険な行為となる。
発光体２，…，２は半導体光素子からなるが、全てが単一の発光波長域を有するものでもよいし、若しくは、赤色、青色、緑色、紫外線などの種々の発光波長域を有する半導体光素子の集合体でもよい。中でも赤色光（波長域：６４０〜６９０ｎｍ）と青色光（波長域：４２０〜４７０ｎｍ）は、光合成のピーク（クロロフィルの吸収ピーク）と略一致するので、両者をバランス良く配合して植物を活性化させるのが好ましい。また、紫外線は植物の成長速度を規制することが知られており、紫外線照射量により植物の成長速度をコントロールするのに有効であるから、紫外線発光素子を発光体２，…，２の中に含めて使用してもよい。尚、このような発光体２，…，２による照明と、自然光や紫外線ランプなどとを併用しても構わない。あるいは、前記半導体光素子として白色発光ダイオードを用いることも望ましい。白色発光ダイオードは、青色発光素子から発生した青色光の一部を蛍光物質に吸収させ、元の青色光と蛍光物質から放射される波長の長い広帯域光との混合によって白色光を発生するものである。ここで、白色発光ダイオードと、赤色、青色、緑色、紫外線などの種々の発光波長域を有する半導体光素子とを組み合わせても良い。
第２図は、本実施形態の植物育成用照明装置の各部の処理内容を示すフローチャートである。以下、第２図に示したフローチャートに従って、第１図に示した植物育成照明装置の各部を詳説する。
リズム音を生成する音源４から出力されたリズム信号は、第４図（ａ）に示すようなアナログ波形としてリズム信号検出部６に入力する（ＳＴ１）。音源４には公知の音響再生機器などを使用できる。尚、本発明においてリズムとは、一定の拍子や規則などに従った音の長短やアクセントの高低および強弱などをいい、例えば音楽や祈りの際に発生する音のパターン、小烏のさえずりや川のせせらぎなどの自然界に存在する音を指し、特に人の耳に心地良い音などを指す。
次いで、リズム信号検出部６は、このようなリズム信号を増幅してＡ／Ｄ変換し（ＳＴ２）、リズム信号の強さを示すリズム変動パルスを生成し（ＳＴ３）、シリアルデータとしてタイミング信号変調部７の乗算器９１，９２，…，９ｎへ出力する。
他方、前記制御部３は、ＣＰＵ１０、制御プログラムが格納される書き換え可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）１１およびＲＡＭ１２からなり、調光パターン記憶部１３に格納された発光体の調光パターンを参照してその点灯タイミング信号を後述するパルス駆動部８の駆動回路１４１，…，１４ｎ毎に生成し、各点灯タイミング信号をタイミング信号変調部７の各々の乗算器１５１，１５２，…，１５ｎへ送出する（ＳＴ４）。
後に詳述する第４図を例示して説明すると、制御部３から出力された点灯タイミング信号は、パルス駆動部８を指令して、例えば第４図（ｂ−１）に示すような電力信号（パルス周期Ｔ；パルス幅ｔＲ）を起こすものである。発光体の光量は、パルス周期、パルス幅および振幅で決定されるが、パルス周期は２μｓ〜１ｍｓ、デューティ比は２０〜７０％に設定するのが望ましい。ここで、デューティ比は、パルス光のパルス周期Ｔに対するパルス発生時間ｔの比（ｔ／Ｔ）をパーセントで表したものと定義される。パルス発生期間ｔＲ（明期）において発光体は点灯して植物に明反応を起こさせ、それ以外の期間（暗期）は発光体を消灯させ、陽斑効果を起こして植物の光合成効率を高めることができる。発光体のパルス周期とデューティ比を前述のように設定して十分な暗期をとれば、植物に強光を当てても光の飽和現象が起こらず、連続光を当てる場合に比べて光合成効率が向上することが確認されている。また、このような現象は、稲などの陽生植物よりも、観葉植物などの陰生植物で顕著である。陰生植物の葉緑体には、陽斑の当たった時にチラコイド内腔にプロトンをくみこんでおき、暗くなった後にもかなり長時間ＡＴＰ合成やＣＯ２の固定を行うという際立った特徴があるためである。
次に、タイミング信号変調部７の乗算器１６１，１６２，…，１６ｎにおいては、前記ＣＰＵ１０から送出した点灯タイミング信号と前記リズム信号検出部６から送出したリズム変動パルスとを乗算し（ＳＴ５）、その結果得られる変調パルスを加算器１６１，１６２，…，１６ｎへ出力する（ＳＴ６）。次いで、加算器１６１，１６２，…，１６ｎは、前記変調パルスと前記点灯タイミング信号とを加算し（ＳＴ７）、変調した点灯タイミング信号を生成する（ＳＴ８）。
第４図を例示して説明すると、同図（ａ）に示すようなリズム信号波形で時刻ｔ１における振幅Ｒは、リズム信号検出部６でデジタル化されると同時に正規化されて振幅Ｒ’を示すリズム変動パルスとして出力され（ＳＴ３）、乗算器９１においてリズム変動パルスと点灯タイミング信号とが乗算されて、電力信号のパルス幅の変動幅ΔｔＲ（＝Ｒ’×ｔＲ）を規定する変調パルスが生成される（ＳＴ６）。次に、加算器１６１において、前記変調パルスと点灯タイミング信号とが加算されて（ＳＴ７）、第４図（ｂ−２）に示すように、電力信号のパルス幅をｔＲ＋ΔｔＲに指令する変調した点灯タイミング信号が生成され出力される（ＳＴ８）。
尚、前述した例ではリズム信号は正の振幅Ｒを有していたが、リズム信号の振幅Ｒが負の場合、ΔｔＲは負の値を示し、電力信号のパルス幅は減少して当該発光体の光量は低減することとなる。
また、本実施形態では、タイミング信号変調部７において、リズム変動パルスに基づき電力信号のパルス幅を変化させるように点灯タイミング信号を変調していたが、本発明ではこれに限らず、リズム変動パルスに基づき電力信号の振幅やパルス周期も変化させるように点灯タイミング信号を変調しても良い。ここで、光源２から発生されるパルス光のパルス高を変調する場合、前記リズム信号検出部６の出力信号に基づき、前記パルス駆動部８から光源（発光体２）へ供給する電力信号の振幅を変調するパルス高変調部（図示せず）を備えさせることが好ましい。
そして、変調した点灯タイミング信号はそれぞれパルス駆動部８の駆動回路１４１，…，１４ｎに入力し、各々の点灯タイミング信号に従ってパルス幅制御回路１７１，１７２，…，１７ｎでＰＷＭ信号（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ　Ｓｉｇｎａｌ）を発生し、次いでＰＷＭ信号を受けたドライバ回路１８１，１８２，…，１８ｎはパワートランジスタなどを駆動することにより、所定のパルス周期、パルス幅および振幅をもつ電力信号を発光体２，…，２に供給して当該発光体を駆動し（ＳＴ９）、植物１，…，１はパルス照明を受ける（ＳＴ１０）。
尚、発光体２，…，２の調光量（パルス周期、パルス幅、振幅およびデューティ比など）を規定する調光パターンは、調光パターン設定部１９を通じて設定される。その調光値データは、インターフェース２０を通じてＣＰＵ１０に送出され、調光パターン記憶部１３の各記憶領域に格納される。また、調光パターン切替部２１を通じてリアルタイムに各種調光値を切り替えることが可能である。
また、植物をパルス照明する際、第１図に示したようにセンサー２２で当該植物の電位などを測定しその測定データをインターフェース２３を通じてＣＰＵ１０で認識して、当該植物状態をモニタリングしつつ（ＳＴ１１）、調光パターン設定部１９で調光パターンを設定したり（ＳＴ１２）、調光パターン切替部２１で調光パターンを切り替えたり（ＳＴ１３）することができる。
また、当該植物の周辺環境（気温、二酸化炭素濃度、水温など）を測定するセンサーも配置し、当該植物の活性化に最適な周辺環境および植物の状態（電位など）に対する調光パターンを予め調光パターン記憶部１３にデータベースとして格納しておき、ＣＰＵ１０は前記データベースを参照して、各種センサーから送られる測定データに基づき当該植物の活性化に最も有利な調光パターンを抽出して、その点灯タイミング信号をリアルタイムに発生して発光体をパルス駆動することが望ましい。
また、上述したように、パルス駆動部８は複数の駆動回路１４１，１４２，…，１４ｎを有しており、制御部３は駆動回路毎に点灯タイミング信号を生成する。発光体２，…，２は、複数個が一組となってセグメントを構成し、各々のセグメントに対して駆動回路はパルス化した電力信号を供給している。例えば、発光体を配設した複数の基板を立体的に組み立て、各々の基板に対して駆動回路を用意することにより、各基板毎にセグメントを構成してもよい。これにより、植物への光照射角度や照射量などを段階的に切り替えたり、調整したりすることが可能となる。また、発光体をその発光波長域毎もしくは中心発光波長毎にグループ分けし、各グループ毎にセグメントを構成してもよい。
発光体をその発光波長域毎にグループ分けしてセグメントを構成した例を第３図に示して詳説する。第３図は、発光波長域の異なる赤色、緑色、青色の発光体から構成される照明パネル３０と駆動回路１４１，１４２，１４３とを示す概略構成図である。赤色、緑色、青色の３種類の発光体に対応してそれぞれ駆動回路１４１，１４２，１４３が用意されている。
照明パネル２０は、赤色発光体１Ｒ，…，１Ｒ、緑色発光体１Ｇ，…，１Ｇおよび青色発光体１Ｂ，…，１Ｂをそれぞれ線状に配列し且つこれらを直列接続してなる線状照明部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを交互に並列して構成されるものである。また、赤色発光体駆動回路１４１、緑色発光体駆動回路１４２および青色発光体駆動回路１４３は、それぞれ、赤色発光体からなる線状照明部２１Ｒ、緑色発光体からなる線状照明部２１Ｇおよび青色発光体からなる線状照明部２１Ｂを駆動する。尚、本実施形態では、線状照明部２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを均等な割合で並列しているが、これに限らず線状照明部２１Ｒの数を増やして照明光の赤色成分を増してもよい。
すなわち、制御部１０は、駆動回路１４１，１４２，１４３に対して、それぞれ、第４図（ｂ−１）、同図（ｃ−１）、同図（ｄ−１）に示すようなパルス周期Ｔの電力信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）を生成し得る点灯タイミング信号をタイミング信号変調部７へ送出する。ここで、赤色発光体に対する電力信号（Ｒ）のパルス幅はｔＲ、緑色発光体に対する電力信号（Ｇ）のパルス幅はｔＧ、青色発光体に対する電力信号（Ｂ）のパルス幅はｔＢである。植物を健全に育成するには、パルス照明中、赤色（Ｒ）と青色（Ｂ）とのスペクトル比（Ｒ／Ｂ比）を１〜１０、特には１０近辺の範囲内に設定するためにパルス幅ｔＲとｔＢを規定するのが望ましい。
他方、第４図（ａ）に示すようなリズム信号がリズム信号検出部６に入力すると、リズム信号はＡ／Ｄ変換されて正規化された後にタイミング信号変調部７へ出力される。そして、上述のように、変調された点灯タイミング信号は、それぞれ、第４図（ｂ−２）、（ｃ−２）、（ｄ−２）に示すような変調した電力信号（Ｒ），（Ｇ），（Ｂ）を生成するようにパルス駆動部８を指令する。すなわち、変調した各点灯タイミング信号がそれぞれ赤色発光体駆動回路１４１、緑色発光体駆動回路１４２および青色発光体駆動回路１４３に出力されると、或る時刻におけるリズム信号の振幅に同調して、電力信号（Ｒ）のパルス幅をｔＲ＋ΔｔＲ、電力信号（Ｇ）のパルス幅をｔＧ＋ΔｔＧ、電力信号（Ｂ）のパルス幅をｔＢ＋ΔｔＢに変動させる。このようにして、リズム信号の変動に伴い、パルス幅の変動幅ΔｔＲ、ΔｔＧ、ΔｔＢは変動し、植物にリズム信号に同調したパルス照明を与えることが可能となる。
また、上述したように発光体をその発光波長域毎にグループ分けする代わりに、中心発光波長域毎にグループ分けしてセグメントを構成することもできる。例えば、赤色半導体光素子の発光波長域は、およそ６４０〜６９０ｎｍであり、この波長域中にピーク（中心発光波長）が存在するが、半導体光素子構造の若干の違いによってそのピーク位置は異なる。そこで、発光体として中心発光波長の異なるものを複数個用意し、植物の光合成ピークが周辺環境の変動により変化する場合に、光合成ピークの変化した位置に適合する中心発光波長を有する発光体を選択的にパルス駆動するように構成することも可能である。
好ましくは、当該植物の周辺環境や植物の電位などをセンサーを用いて検出し、当該周辺環境や植物電位などの変化に対応して変化する光合成ピークに合わせて、当該光合成ピークに適合する発光体をパルス駆動すればよい。更に、上記調光パターン記憶部１３に、予め周辺環境や植物電位などの条件に対応する光合成ピークをデータベースとして記憶しておき、センサー２２の測定値を検知した制御部１０が、前記データベースを参照して当該条件下で最適な調光パターンを抽出し、その点灯タイミング信号を自動的に生成することが望ましい。
尚、温度変化などにより半導体光素子の特性が変わりその中心発光波長が光合成ピークからずれた場合にも、中心発光波長のずれをセンサーで検知した制御部３が、以前のスペクトル分布に戻すべく、調光パターン記憶部１３に格納したデータベースを参照して点灯タイミング信号を生成して、当該光合成ピークに適合する中心発光波長を有する他の発光体を選択的にパルス駆動することも可能である。
また、光源として連続光を用いる場合は、連続光としてバイアスの直流成分にサイン波成分が重畳された強弱を有する光を用い、リズム信号でサイン波成分の周波数又は振幅を変調するのである。
以下に本発明の植物育成用照明装置を用いて実際に植物を育成した実施例を説明する。植物としてセントポーリアを選び、半導体光素子として白色ＬＥＤを用いた。ここで、植物の成長率は、実験前の葉の総面積に対する実験後の葉の総面積の比を％で表したものである。
（比較例）
２４時間（１日）を１サイクルとし、１４サイクル（２週間）後のセントポーリアの成長率を求めた。ここで、１サイクルは、周波数４０ｋＨｚ、デューティ比５０％で白色ＬＥＤパルス光を、変調せずに８時間照射し、その後１６時間を光照射しない暗期とした。この場合のセントポーリアの成長率は１６４．６％であった。
（実施例）
２４時間（１日）を１サイクルとし、１４サイクル（２週間）後のセントポーリアの成長率を求めた。ここで、１サイクルは、周波数４０ｋＨｚ、デューティ比５０％で白色ＬＥＤパルス光を、音楽から作成したリズム信号で点灯タイミングを変調して８時間照射し、その後１６時間を光照射しない暗期とした。尚、本実施例で使用した音楽は、バッハ作曲のＧ線上のアリアである。また、平均光量は、比較例と実施例とで同じである。この場合のセントポーリアの成長率は１９３．８％であった。
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この比較例と実施例とから、白色ＬＥＤパルス光の点灯タイミングをパルス変調しないで照射した場合より、パルス変調して照射した場合の方が、セントポーリアの成長率が約１８％も増加し、本発明の効果を確認できた。更に、別の実験によって、蛍光灯の光照射よりも白色ＬＥＤ連続光の方が植物の成長率が高く、白色ＬＥＤ連続光よりも、白色ＬＥＤパルス光の方が、周波数１〜５００ｋＨｚ（周期２μｓ〜１ｍｓ）、デューティ比２０〜７０％の範囲内において植物の成長率が高くなることを確認している。
産業上の利用可能性
本発明に係る植物育成用照明装置によれば、半導体光素子からなる光源を備え、該光源から発生される光を人工的に作られたリズム信号又は自然界に存在する音から抽出したリズム信号で変調して、被照明体である植物を照明することにより、植物の成長を促すことができる。
特に、半植物育成用照明装置は、導体光素子からなる光源と、該光源の点灯タイミング信号を生成する制御部と、入力リズム信号を取り込むリズム信号検出部と、該リズム信号検出部の出力信号に基づき前記点灯タイミング信号を変調させるタイミング信号変調部と、該タイミング信号変調部から出力された変調した点灯タイミング信号に基づき電力信号をパルス変調して前記光源へ供給するパルス駆動部と、を備えることにより、光源の光量を前記入力リズム信号に同調させて変化させ、被照明体である植物をパルス照明するので、種々の音楽や祈りなどのリズムをパルス照明に変換し、これを植物に与え、植物を活性化させてその成長を促すことが可能となり、その効果が顕著である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る植物育成用照明装置の一実施形態を示す概略ブロック図である。
第２図は、本発明に係る植物育成用照明装置の各部の処理内容を示すフローチャートである。
第３図は、本発明に係る照明パネルとパルス駆動部の一例を示す概略構成図である。
第４図は、入力リズム信号と点灯タイミング信号を示す概略波形図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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