防虫効果を備えた植物栽培用照明装置および植物の照明栽培方法
【課題】キクなどの短日植物の開花抑制を制御しつつ、防蛾などの防虫効果を備えた植物栽培用照明装置、及び該照明装置を用いた植物の照明栽培方法を提供する。
【解決手段】植物栽培用照明装置は発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のＬＥＤチップを備える。前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、前記駆動部は前記ＬＥＤチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、前記点滅は、デューティ＝明期幅／（明期幅＋暗期幅）が９％以上５０％以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする。
【解決手段】植物栽培用照明装置は発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のＬＥＤチップを備える。前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、前記駆動部は前記ＬＥＤチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、前記点滅は、デューティ＝明期幅／（明期幅＋暗期幅）が９％以上５０％以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、害虫を忌避する効果を備えた植物の照明栽培方法（物を生産する方法）及び植物栽培用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
花きを食害するオオタバコガやハスモンヨトウ等の夜蛾類は薬剤抵抗性を獲得したために、殺虫剤による防除が非常に難しい。カーネーションやバラでは、これに代わる防除法として、産卵のために圃場に飛来する成虫に対して、高い防蛾効果がある防蛾用黄色蛍光灯による夜間照明の利用が進んでいる。
【０００３】
また、黄色蛍光灯に代わり黄色発光ダイオード（以下、黄色ＬＥＤと記載する）を備えた、黄色ＬＥＤ防虫灯システムであって、黄色ＬＥＤを点滅させることにより害虫忌避効果を高めたものがある（特許文献１）。
【０００４】
また、キク、カランコエ、シャコバサボテン、ポインセチア、リーガースベゴニア、シュッコンカスミソウ、シソ、イチゴ等の短日植物に対して、赤色ＬＥＤ光を照射して開花時期を遅らせる技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８４４８２号公報
【特許文献２】特開平８−２２８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような防蛾用照明は、短日植物に対して意図しない開花抑制を生じる場合がある。黄色ＬＥＤの出射光をキクに照射することにより害虫忌避効果が得られ、照射時間が長いほど効果は高い。一方、短日植物であるキクは、その照明によって開花が抑制され開花時期が遅延する問題があり、照射時間が長いほど開花抑制を招く度合いが高い。このように、害虫忌避効果と開花抑制効果とは、通常は伴って生じる関係にある。
【０００７】
本発明の課題は、キクなどの短日植物の開花抑制を制御しつつ、防蛾などの防虫効果を備えた栽培方法を提供すること、及びそのような栽培に適した照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の植物栽培用照明装置は、発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のＬＥＤチップを備える植物栽培用照明装置であって、前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、前記駆動部は前記ＬＥＤチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、前記点滅は、デューティ＝明期幅／（明期幅＋暗期幅）が９％以上５０％以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする植物栽培用照明装置である。
【０００９】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記デューティが３０％以下であることが好ましい。
本発明の植物栽培用照明装置は、前記暗期幅が２００ｍｓ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記ＬＥＤチップはＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであることが好ましい。
【００１１】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記発光部は、窒化物半導体よりなるＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから出射される光の一部を吸収し、黄色光を出射する蛍光体とを備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記点滅パターンの波形は、前記明期幅内がさらにパルス幅変調されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の植物の照明栽培方法は、上記のいずれかの植物栽培用照明装置を用いて、夜間あるいは光の当たらない環境下において植物を照明する栽培方法であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えた植物の照明栽培方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の栽培方法によれば、キク科の植物などの短日植物の照明栽培による開花抑制を制御しつつ、防蛾効果などの防虫効果を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の植物栽培用照明装置をキク科の植物などの短日植物の栽培に用いることにより、その開花抑制を制御しつつ、防蛾効果などの防虫効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を示す構成図である。
【図２】キクの開花に対する波長依存性を実験する照明装置の出射光のスペクトル分布図である。
【図３】分光分布の異なるＬＥＤによる電照が秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。
【図４】実施の形態１における黄色ＬＥＤ及び比較用の黄色蛍光灯の照明装置のスペクトル分布図である。
【図５】実施の形態１における照明装置の出射光のパルス波形を示す図である。
【図６】実施の形態１における照明装置の回路構成図である。
【図７】実施の形態１における発光部の上面図及び断面図である。
【図８】実施の形態１における黄色ＬＥＤによる夜間照明での点滅パターンと照度の違いが秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。
【図９】実施の形態１における黄色ＬＥＤによる夜間照明でのデューティと到花日数の関係を示すグラフである。
【図１０】実施の形態２におけるキクの栽培方法を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるキクの栽培手順を示す図である。
【図１２】実施の形態２における他のキクの栽培手順を示す図である。
【図１３】実施の形態２における照明装置の回路構成図である。
【図１４】実施の形態３における照明装置の発光パルスの波形を示す図である。
【図１５】実施の形態４におけるキクの成長を表わす模式図である。
【図１６】実施の形態４の照明装置の回路構成図である。
【図１７】実施の形態４の照明装置における変換テーブルの説明図である。
【図１８】実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤの上面図および断面図である。
【図１９】実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用の黄色ＬＥＤのスペクトル分布図である。
【図２０】実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの出射光の応答特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（照明に対する蛾の視覚特性の評価）
蛾の照明に対する視覚特性として、以下の報告がなされている。夜蛾類成虫の複眼に光を照射すると微弱な電圧が発生する。この電圧を増幅して解析する網膜電位計測システムにより、夜蛾類成虫がその光を強く認識しているか否かを測定できる。この網膜電位計測システムにより、夜蛾類成虫の視認可能な波長及び視認可能な点滅の周波数を解析したところ、波長は４５０から６００ｎｍ、周波数は４０から６０Ｈｚであることが示されている（ＪＳＡＭ６４（５）：７６−８２，２００２、植物環境工学１９（１），２００７）。
【００１８】
夜蛾類は照明によって複眼が明適応すると活動が抑制され、逆に暗黒下では暗適応すると活動が活発になる。網膜電位計測システムにより、照明によって発生する網膜電位の大きさと、その持続時間に着目して、明適応状態を長く持続させるのに有効な照明方法について検討された。その結果、点滅パターンについては概ね２０ｍｓの点灯期間、光強度については、１ルクス以上の照度という条件で効果が有ることが確認されている。
【００１９】
さらにキャベツの露地圃場において黄色ＬＥＤを用いた夜間照明による防蛾効果を調査し、連続光及び７Ｈｚの点滅光下において、オオタバコガ及びハスモンヨトウなどの夜蛾類の寄生幼虫数が、ともに無照明下の１／７から１／８に抑制されることが示されている（植物環境工学１９（１），２００７）。これが連続光と同様に点滅光でも夜蛾類の行動が抑制できる根拠となる知見である。
【００２０】
（キクの開花反応特性の波長依存性評価）
波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を図１に示す。秋ギク”神馬”６０が定植されたプランター５０上１７０ｃｍの位置に照明装置１００を設置し、照明装置１００の放射照度及び波長がキクに及ぼす影響を調査した。
【００２１】
実験のため照明装置１００の波長を変化させた。図２はキクが有する波長依存性を実験する照明装置の出射光のスペクトル分布図である。各照明装置はＬＥＤを光源とし、それぞれの発光色とピーク波長は、青（４６３ｎｍ）、緑（５１９ｎｍ）、黄緑（５７６ｎｍ）、黄（５９７ｎｍ）、赤（６４６ｎｍ）である。
【００２２】
表１に示す各処理区毎に異なる条件で２２時から２時までの間を夜間照明し、放射照度と波長が開花に及ぼす影響を調査した。
【００２３】
表１に処理区の構成を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
処理区は、１区３株３反復、すなわち１プランター当たり３株のキクが定植されたもの３台一組を１区とし、無摘心栽培とした。なお、各プランター５０の容積は６リットル（幅１５ｃｍ×長さ３２ｃｍ×深さ１３ｃｍ）である。
【００２６】
照明期間は２００７年１１月２０日から２００８年１月７日、定植８日後から夜間照明終了まで、毎週１回、生育に合わせて生長点直近が所定の放射照度になるように調節した。また比較評価するために、上記と同等のプランターを、夜間照明を行わず、自然日長下に置いたもの（無処理）を用意した。
【００２７】
図３は、分光分布の異なるＬＥＤによる電照が秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。これによると、到花日数（夜間照明終了日から開花日までの日数）は、無処理と比べて、青−１００および緑−１０以外の全ての処理区で多く、放射照度の設定値が高いほど多かった。青を除くＬＥＤでは、放射照度が同じであれば、概ね赤の到花日数が最も多く、次いで、黄、黄緑、緑の順に小さくなった。
【００２８】
すなわち、キクの開花抑制作用は、赤が最も強く、次いで黄、黄緑、緑および青の順で弱いこと、また、青以外（緑色〜赤色）では、放射照度の設定値が大きいほど同作用が強いことが検証された。
【００２９】
＜実施の形態１＞
本実施の形態は、キクの開花が制御された照明栽培方法およびそのための黄色ＬＥＤを用いた照明装置に関するものである。
【００３０】
（キク照明装置）
波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を図１に示す。秋ギク”神馬”６０が定植されたプランター５０上１７０ｃｍの位置に、半導体発光装置として黄色ＬＥＤを備えた照明装置１００を設置し、照明装置１００の放射照度及びパルス点灯条件がキクに及ぼす影響を調査した。
【００３１】
図４は本照明装置に用いたＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤ及び比較用の黄色蛍光灯の照明装置のスペクトル分布図である。以下、本実施の形態においては、ＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤを単に黄色ＬＥＤと言う。これによると、黄色ＬＥＤの出射光はピーク波長が５９７ｎｍ、半値幅が２０ｎｍ以下の狭帯域であって、キクの開花抑制作用が最も強いとされる、波長が６００から７００ｎｍの赤色光成分が黄色蛍光灯に対し少ないため、開花の抑制が少ない。
【００３２】
図５は、本照明装置の出射光のパルス波形を示す図である。本照明装置は黄色ＬＥＤを矩形波のパルス電流で駆動するが、出射光は駆動電流に追従して、明期幅と暗期幅からなる矩形波で点滅し、デューティは、明期幅／（明期幅＋暗期幅）で表わされる。
【００３３】
図６は、照明装置の回路構成図である。照明装置１００は発光部１１０と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部１２０と、該駆動部へ電力を供給する電源部１４０を備え、発光部１１０よりパルス状の出射光が得られるように構成されている。駆動部１２０は電源部１４０から供給された電力を所定のパルス状の電力へ変換するパルス発生回路１２１と、リレー１２２とタイマ１２３とを備え、予めタイマ１２３に設定された時刻にリレー１２２の接点が開閉し、パルス発生回路１２１で生成された駆動電力を所定の期間、発光部１１０へ供給するように構成されている。
【００３４】
図７は、発光部１１０の上面図及び断面図である。発光部１１０は基板１１１と、該基板上に縦８個、横４個の合計３２個が格子状に実装された黄色ＬＥＤ１１２を備える。基板上には予め電極と配線パターン（図示しない）が形成されており、それぞれの黄色ＬＥＤ１１２は直列に接続されるように構成される。
【００３５】
本照明装置によると、黄色ＬＥＤ１１２は防蛾に必要なスペクトルを主に発光し、不要なスペクトルの発光が少ない。
【００３６】
なお、本実施形態に示す照明装置の構成は一例を示したものであって、上記の発光波長やパルス状の出射光が得られるものであれば良く、必ずしも上記の構成に限定されない。例えば、パルスやタイマの設定条件をマイクロコンピュータにより制御する構成や、リレー１２２やタイマ１２３は、無接点であるソリッドステートリレーを備える構成でもよい。黄色ＬＥＤ１１２の個数や配列方法、あるいは配線を適宜選択することができる。また発光パルスは、振幅やパルス幅を一定とせず、変化させるものであってもよい。また発光部に供給する電力の波形については、矩形波に限定されるものではなく、三角波や正弦波などを選択することができる。
【００３７】
（夜間の点滅照明に対するキクの開花反応特性の評価）
次いで、表１に示す各処理区毎に異なる条件で１６時半から７時半までの間を夜間照明栽培し、照度と暗期幅が開花に及ぼす影響を調査した。
【００３８】
表２に処理区の構成を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
処理区は、１区３株３反復、すなわち１プランター当たり３株のキクが定植されたもの３台一組を１区とし、無摘心栽培とした。なお、各プランター５０の容積は６リットル（幅１５ｃｍ×長さ３２ｃｍ×深さ１３ｃｍ）である。
【００４１】
照明期間は２００７年１１月２０日から２００８年３月４日、定植８日後から実験終了まで、毎週１回、生育に合わせて生長点直近が所定の照度になるように調節した。なお、照度は黄色ＬＥＤを一時的に連続点灯させ、照度計により測定した値である。また比較評価するために、上記と同等のプランターを、夜間照明を行わず、自然日長下に置いたもの（無処理）を用意した。
【００４２】
図８は、黄色ＬＥＤによる夜間照明での点滅パターンと照度の違いが秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。これによると、到花日数（定植日から開花日までの日数）は、無処理と比べて、全ての連続照明区（３−０、５−０、１０−０）で多く、設定照度が高いほど多かった。また、定植日からの到花日数は、同一の設定照度内では、連続照明した区と比べて点滅させた区で減少した。点滅による到花日数の減少程度は、設定照度が最も高い１０ルクスで最も大きく、次いで５ルクスとなり、３ルクスでは小幅な減少傾向となった。
【００４３】
図９は、図８の結果において１０ルクスの場合を横軸をデューティとしてまとめたグラフである。点線は無処理（照明なし）の到花日数である。この図より、デューティが１００％の場合に比べ、５０％以下で開花の抑制が少ないこと、デューティが３０％以下であれば開花の抑制はほぼ生じないことがわかる。
【００４４】
このように、黄色ＬＥＤによる夜間照明において、キクの生長点直近の照度を３、５、１０ルクスとした場合、何れも点滅照明とすることにより、連続照明と比べて到花日数への影響を低減できることが明らかとなった。
【００４５】
発明者らは、前述したような知見に基づき、ＬＥＤの備える有利な特性のひとつである、高速に点滅駆動させることが容易である点に着目し、本照明栽培方法および照明装置の発明に至った。
【００４６】
なお、従来の黄色蛍光灯による照明によって，生育に悪影響が認められなかったカーネーション、バラ、トルコギキョウ、トマト等の植物にも、本照明栽培方法は適応可能である。
【００４７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、圃場を幾つかのエリアに分割し、各エリア毎に異なる照射条件のもとで夜間照明をする栽培方法およびそのための照明装置に関するものである。キクは短日植物で、日の長さが短くならないと開花しない。この性質を利用して、キクの出荷日に合わせて開花日を制御する電照栽培が行われている。本実施の形態は、この電照栽培の夜間照明を黄色ＬＥＤにより行い、開花制御と蛾に対する防虫効果の両方の効果を兼ね備えた照明を提供するものであって、ＬＥＤは点滅制御が容易である点に着目してなされたものである。
【００４８】
以下、電照栽培の例を説明する。キクは定植後より所定の期間、夜間照明され、輪ギクでは背丈が５０から６０ｃｍまで成長したところで、スプレーギクでは背丈が２０から２５ｃｍまで成長したところで照明を止める。さらに５０日程度、無処理の条件（短日条件）で栽培が継続され、背丈が９０ｃｍ程度に成長したところで開花し、収穫される。従って、実際の栽培においては、先ず開花日が決定され、ここから逆算して定植日が決定されている。
【００４９】
図１０は、本実施の形態であるキクの栽培方法を示す図である。圃場７０の３列の畝にキクが定植されており、それぞれの畝をエリアＡ、Ｂ、Ｃと名付ける。各エリアに対応して、キクを上方から照射するように照明装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃの発光部２１０Ａ、２１０Ｂ，２１０Ｃが設置される。ＬＥＤの出射光の指向性は蛍光灯に比べ強い為、各照明装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃは、それぞれのエリアＡ、Ｂ、Ｃを独立に照射することができる。
【００５０】
図１１はキクの栽培手順を示す図である。通常は、定植後、夜間照明を実施し、開花予定日の約５０日前に無処理とする。無処理の場合は開花抑制がされないため、その約５０日後に開花する。
【００５１】
本実施の形態においては、定植後、第１の照明栽培期間において後述の開花制御モードによる照明栽培を行った後、第２の照明栽培期間において開花非抑制モード（後述）に切り替えることにより開花・収穫する。その際、エリアＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて第１の照明栽培期間における開花抑制の程度をデューティを変えることにより変化させ、開花・収穫時期をずらすことができる。
【００５２】
ここで、開花制御モードと開花非抑制モードについて説明する（広義の開花制御モードには開花非抑制モードも含まれる）。図９に示すように、キクの到花日数はデューティによって異なり、デューティが大きい程、開花抑制効果が高い傾向がある。この特性に着目し、エリア毎に異なるデューティを設定することにより、開花日を分散させることができる。
【００５３】
図１０の照明装置２００においては、夜間照明のデューティを切り替え可能な構成とする。例えば各照明装置２００は照度を１０ルクスとし、第１の照明栽培期間における開花制御モードの暗期幅はそれぞれ照明装置２００Ａが０（連続点灯）、照明装置２００Ｂが２０ｍｓ（デューティ５０％）、照明装置２００Ｃが１００ｍｓ（デューティ１７％）に設定する。なお何れの照明装置も明期幅は２０ｍｓとする。こうすると図９に示すように、暗期幅の短い方、すなわちデューティが大きい方が到花日数が長くなるため、エリア毎に開花日を変えることができる。
【００５４】
または、各エリア毎で、夜間照明のモードを切り替える時期を順次後送りすることによっても開花日を後送りすることができる。図１２（ａ）に示すように、後述する照明装置４００により夜間照明を実施し、開花予定日の約５０日前に開花制御モード（連続点灯）から開花非抑制モード（暗期幅２００ｍｓ（デューティ９％））に切り替える。このとき、モード切り替えの時期をエリアＡ、Ｂ、Ｃの順で時期をずらして行うことにより、エリア毎に開花日を後送りさせることができる。
【００５５】
また、単に定植日をエリア毎に後送りさせることによっても開花日を分散させることが出来る。図１２（ｂ）に示すように、各エリア毎の開花制御モードと開花非抑制モードの条件（明期幅、暗期幅、照明期間）を同一としておき、定植日を数日ずつ後送りすることにより、開花日も数日ずつ後送りすることができる。
【００５６】
開花日がエリア毎に制御可能になると、開花日が分散されるため、収穫時の利便性が高い。従来のように開花日が集中し収穫に多忙を極めるといった問題が解消される。
【００５７】
また従来は、夜間照明期間終了から開花までの期間は無処理であったため、夜蛾類成虫の飛来が避けられなかったが、本実施の形態によると、この期間であっても開花非抑制モードの照明により防蛾効果を得ることができる。また従来は、開花制御を行うために、各エリア間を遮光幕で仕切る等の煩雑な作業を伴っていたが、本実施の形態によると、照明装置の設定切替えで済むため、利便性が高い。
【００５８】
図１３は照明装置４００の回路構成図である。照明装置４００は発光部４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃを備え、それぞれスイッチ４０１Ａ，４０１Ｂ，４０１Ｃを介して駆動部１２０に接続される。駆動部１２０は、開花制御モード用の駆動部１２０Ａと開花非抑制モード用の駆動部１２０Ｂとを備え、駆動部１２０Ａは連続点灯駆動、駆動部１２０Ｂの明期幅は２０ｍｓ、暗期幅は２００ｍｓ（デューティ９％）とする。この構成によれば、スイッチの切替により、モードを切り替えることができる。また、発光部を増設した場合であっても駆動部は２つで済み、照明装置の製造コスト低減において有利である。
【００５９】
なお、開花制御モードは連続点灯としたが、その照度を調整するため、実施の形態３で述べるように、連続点灯期間中においても防虫の対象となる虫及び栽培する植物にとって連続点灯と感じられるようなパルス幅変調を行ってもよい。
【００６０】
＜実施の形態３＞
本実施の形態は発光パルスの波形を明期幅内においてさらにパルス幅変調としたものである。
【００６１】
本実施の形態における発光パルスの波形は図１４に示すように、明期幅は２０ｍｓであって、この間は例えば１ｍｓの明期幅内点灯期間と１ｍｓの明期幅内消灯期間が交互に１０回繰返してなる、すなわち明期幅内デューティを５０％とするものである。なお、明期幅内デューティとは明期幅内点灯期間／（明期幅内点灯期間＋明期幅内消灯期間）のことを言う。
【００６２】
これによると夜蛾類成虫は明期幅において、明期幅内点灯期間と明期幅内消灯期間とを点滅として認識し難く、あたかも連続光のごとく認識するものと推定される。
【００６３】
本実施の形態によると、夜蛾類成虫の明適応状態を長く持続させるのに有効な明期幅を、その下限値である２０ｍｓを維持しつつ、トータルの点灯時間を小さくすることができる。従って、防蛾効果を大きく損なうことなく、消費電力の低減を図るとともに、キクの開花抑制効果を低くすることができる。
【００６４】
＜実施の形態４＞
本実施の形態はキクの高さにより照明の強度を変化させる構成を備えるものである。
【００６５】
図１５にキクの成長を表わす模式図を示す。床面から発光部１１０までの高さを一定とすると、キクが成長するに従ってキクの生長点から発光部１１０までの距離ｈは次第に接近する。この時、照明装置１００の出射光強度を一定とすると、前述の理由により、不必要に光量が高くなるおそれがある。この問題に鑑み、キクが成長するに従ってキクの生長点から発光部１１０までの距離ｈが接近した場合に照明装置１００の明期幅内デューティを小さくさせる手段を備え、光量が一定の範囲内に維持されるように構成したものである。
【００６６】
図１６は照明装置３００の回路構成図である。照明装置３００は、明期幅内デューティが可変であるパルス発生回路１２１と、発光部１１０の出射面からキクの生長点まで距離ｈを測定する距離センサ３１０と、距離ｈに応じて適切な明期幅内デューティを算出する、距離−明期幅内デューティ変換テーブル３１１（以下、変換テーブルと言う）を備え、距離ｈに対応した明期幅内デューティのパルスを出力するように構成されている。
【００６７】
距離センサ３１０としては例えば発光素子とＰＳＤ（位置検出用受光素子）を備え、三角測距により距離を測定するものなど、公知のセンサを用いることができる。また、発光部１１０からの出射光がキクに照射されて反射されて戻ってくる光の強度を測定する受光素子を備えたセンサなどを用いることができる。
【００６８】
図１７は変換テーブルの説明図である。予め発光部１１０から測定位置までの距離ｈと、これに対する測定位置での光量とを散布図にプロットしておき、その相関を求めておく。例えば図１７（ａ）に示すように、距離ｈがａ，ｂ，ｃの順に、徐々に減少した場合に対応して、光量がＡ，Ｂ，Ｃの順に、徐々に増加したとする。この相関を基に、図１７（ｂ）に示すように、距離ｈがａ，ｂ，ｃの場合に対応して、明期幅内デューティをＡ，Ａ／Ｂ，Ａ／Ｃと設定する。
【００６９】
これによると、キクの生長点から発光部１１０まで距離ｈは、キクの定植当初はａであるが、成長するに従ってｂ、ｃという具合に徐々に小さくなったとしても、光量を一定の範囲内に維持することができる。
【００７０】
キクの成長に合わせて光量を調節する際、人間が照度計を用いて調整する必要があり、また圃場内において一律に調整することが一般的と考えられるが、本実施の形態によると、圃場内のそれぞれのキクの成長に合わせて照明装置の光量を自動的に調整することが容易であるため、省エネルギー効果及び利便性が高い。
【００７１】
＜実施の形態５＞
本実施の形態は、実施の形態１における照明装置１００中のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤ１１２を黄色蛍光ＬＥＤ１１５に置き換えた植物栽培用照明装置に関するものである。
【００７２】
図１８は実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤ１１５の上面図および断面図である。黄色蛍光ＬＥＤ１１５は青色光を出射する窒化物半導体よりなるＬＥＤチップ１１６と、ＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）よりなる蛍光体１１８が分散されるとともに、ＬＥＤチップ１１６を封止する封止樹脂１１７を備える。蛍光体１１８は青色光の一部を吸
収し、大量の黄色光を出射する。従って、この黄色蛍光ＬＥＤ１１５によると、ＬＥＤチップ１１６が出射する青色光と蛍光体１１８が出射する大量の黄色光とが混合されることにより、黄色光を出射することができる。
【００７３】
表３に黄色蛍光ＬＥＤ及び実施の形態１に用いたＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの特性の比較を示す。
【００７４】
【表３】
【００７５】
なお、比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤは蛍光体を含まず、チップ自体が黄色光を出射するものである。表３の発光効率を比較すると、黄色蛍光ＬＥＤの発光効率がＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤに比べて優れていることがわかる。
【００７６】
図１９は本実施の形態における黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤのスペクトル分布図である。なお、黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用の黄色ＬＥＤは、ともに同一の電流値で駆動している。
【００７７】
図１９中、夜蛾類が視認可能である波長、すなわち４５０から６００ｎｍの領域において黄色蛍光ＬＥＤ１１５及び比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの発光効率を比較すると、黄色蛍光ＬＥＤ１１５の発光効率が高い。従って、照明装置１００が黄色蛍光ＬＥＤ１１５を備えることにより、省エネルギー化の効果を一層高くすることができる。
【００７８】
なお、図１９のスペクトル分布における約５００ｎｍ以下の青色光成分は夜蛾類の種類によっては誘引効果を生じる場合がある。この影響を除くため、この青色光成分の透過を抑制するフィルタ、例えば５００ｎｍ以下をカットするフィルタを、照明装置１００と秋キク６０との間に設けることが好ましい。
【００７９】
また、蛍光体１１８としてはＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）等を好適に用いることができる。また、ＬＥＤチップ１１６を青色発光のものから例えば発光ピーク波長が３９０ｎｍから４２０ｎｍの紫外（近紫外）ＬＥＤとすることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
【００８０】
図２０（ａ）は黄色蛍光ＬＥＤの出射光の応答特性を示す図であり、横軸は時間（１ｍｓ／ｄｉｖ）、縦軸は発光強度である。図２０（ａ）に示すように、明期幅２０ｍｓ、暗期幅２０ｍｓ（デューティ５０％）の場合はもとより、明期幅１ｍｓ、暗期幅１ｍｓの場合であっても、出射光はパルス駆動電流に追従する。蛍光体は励起光が消灯して暫くの期間は残光を発し、経過時間とともに徐々に減衰する性質を備えるが、暗期幅が１ｍｓより長ければ、駆動パルス電流の波形に対して蛍光体の残光時間が極めて短いため、出射光は駆動パルス電流に追従可能であると考えられる。
【００８１】
このように、黄色蛍光ＬＥＤを用い、実施の形態１に示すような点滅周期（明期幅２０ｍｓ、暗期幅２０ｍｓ（デューティ５０％）以上）において、所定の点滅を正確に得ることができる。
【００８２】
図２０（ｂ）は比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの出射光の応答特性を示す図である。ＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤについても、黄色蛍光ＬＥＤと同等（理論上はそれよりも高速応答）の応答波形が得られており、所定の点滅が正確に得られることはいうまでもない。
【００８３】
なお、本願記載の各実施の形態において照明装置の光源としてＬＥＤを搭載しているが、少なくとも出射光の発光スペクトル、高速応答性がＬＥＤと同等の特性を備える光源であれば、ＬＥＤの場合と同様に、防虫、開花制御の効果を得ることができる。そのような光源として例えば放電ランプ、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）などの光源を用いることができる。
【００８４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１００，３００，４００ 照明装置、４０１Ａ，４０１Ｂ，４０１Ｃ スイッチ、１１０，４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ 発光部、３１０ 距離センサ、３１１ 変換テーブ
ル、１１２ 黄色ＬＥＤ、１１５ 黄色蛍光ＬＥＤ、１１６ ＬＥＤチップ、１１７ 封止樹脂、１１８ 蛍光体、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ 駆動部、１２１ パルス発生回路、１２２ リレー、１２３ タイマー、１４０ 電源部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、害虫を忌避する効果を備えた植物の照明栽培方法（物を生産する方法）及び植物栽培用照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
花きを食害するオオタバコガやハスモンヨトウ等の夜蛾類は薬剤抵抗性を獲得したために、殺虫剤による防除が非常に難しい。カーネーションやバラでは、これに代わる防除法として、産卵のために圃場に飛来する成虫に対して、高い防蛾効果がある防蛾用黄色蛍光灯による夜間照明の利用が進んでいる。
【０００３】
また、黄色蛍光灯に代わり黄色発光ダイオード（以下、黄色ＬＥＤと記載する）を備えた、黄色ＬＥＤ防虫灯システムであって、黄色ＬＥＤを点滅させることにより害虫忌避効果を高めたものがある（特許文献１）。
【０００４】
また、キク、カランコエ、シャコバサボテン、ポインセチア、リーガースベゴニア、シュッコンカスミソウ、シソ、イチゴ等の短日植物に対して、赤色ＬＥＤ光を照射して開花時期を遅らせる技術が知られている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８４４８２号公報
【特許文献２】特開平８−２２８５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような防蛾用照明は、短日植物に対して意図しない開花抑制を生じる場合がある。黄色ＬＥＤの出射光をキクに照射することにより害虫忌避効果が得られ、照射時間が長いほど効果は高い。一方、短日植物であるキクは、その照明によって開花が抑制され開花時期が遅延する問題があり、照射時間が長いほど開花抑制を招く度合いが高い。このように、害虫忌避効果と開花抑制効果とは、通常は伴って生じる関係にある。
【０００７】
本発明の課題は、キクなどの短日植物の開花抑制を制御しつつ、防蛾などの防虫効果を備えた栽培方法を提供すること、及びそのような栽培に適した照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の植物栽培用照明装置は、発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のＬＥＤチップを備える植物栽培用照明装置であって、前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、前記駆動部は前記ＬＥＤチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、前記点滅は、デューティ＝明期幅／（明期幅＋暗期幅）が９％以上５０％以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする植物栽培用照明装置である。
【０００９】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記デューティが３０％以下であることが好ましい。
本発明の植物栽培用照明装置は、前記暗期幅が２００ｍｓ以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記ＬＥＤチップはＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであることが好ましい。
【００１１】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記発光部は、窒化物半導体よりなるＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから出射される光の一部を吸収し、黄色光を出射する蛍光体とを備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の植物栽培用照明装置は、前記点滅パターンの波形は、前記明期幅内がさらにパルス幅変調されていることが好ましい。
【００１３】
本発明の植物の照明栽培方法は、上記のいずれかの植物栽培用照明装置を用いて、夜間あるいは光の当たらない環境下において植物を照明する栽培方法であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えた植物の照明栽培方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の栽培方法によれば、キク科の植物などの短日植物の照明栽培による開花抑制を制御しつつ、防蛾効果などの防虫効果を得ることができる。
【００１５】
また、本発明の植物栽培用照明装置をキク科の植物などの短日植物の栽培に用いることにより、その開花抑制を制御しつつ、防蛾効果などの防虫効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を示す構成図である。
【図２】キクの開花に対する波長依存性を実験する照明装置の出射光のスペクトル分布図である。
【図３】分光分布の異なるＬＥＤによる電照が秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。
【図４】実施の形態１における黄色ＬＥＤ及び比較用の黄色蛍光灯の照明装置のスペクトル分布図である。
【図５】実施の形態１における照明装置の出射光のパルス波形を示す図である。
【図６】実施の形態１における照明装置の回路構成図である。
【図７】実施の形態１における発光部の上面図及び断面図である。
【図８】実施の形態１における黄色ＬＥＤによる夜間照明での点滅パターンと照度の違いが秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。
【図９】実施の形態１における黄色ＬＥＤによる夜間照明でのデューティと到花日数の関係を示すグラフである。
【図１０】実施の形態２におけるキクの栽培方法を示す図である。
【図１１】実施の形態２におけるキクの栽培手順を示す図である。
【図１２】実施の形態２における他のキクの栽培手順を示す図である。
【図１３】実施の形態２における照明装置の回路構成図である。
【図１４】実施の形態３における照明装置の発光パルスの波形を示す図である。
【図１５】実施の形態４におけるキクの成長を表わす模式図である。
【図１６】実施の形態４の照明装置の回路構成図である。
【図１７】実施の形態４の照明装置における変換テーブルの説明図である。
【図１８】実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤの上面図および断面図である。
【図１９】実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用の黄色ＬＥＤのスペクトル分布図である。
【図２０】実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの出射光の応答特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（照明に対する蛾の視覚特性の評価）
蛾の照明に対する視覚特性として、以下の報告がなされている。夜蛾類成虫の複眼に光を照射すると微弱な電圧が発生する。この電圧を増幅して解析する網膜電位計測システムにより、夜蛾類成虫がその光を強く認識しているか否かを測定できる。この網膜電位計測システムにより、夜蛾類成虫の視認可能な波長及び視認可能な点滅の周波数を解析したところ、波長は４５０から６００ｎｍ、周波数は４０から６０Ｈｚであることが示されている（ＪＳＡＭ６４（５）：７６−８２，２００２、植物環境工学１９（１），２００７）。
【００１８】
夜蛾類は照明によって複眼が明適応すると活動が抑制され、逆に暗黒下では暗適応すると活動が活発になる。網膜電位計測システムにより、照明によって発生する網膜電位の大きさと、その持続時間に着目して、明適応状態を長く持続させるのに有効な照明方法について検討された。その結果、点滅パターンについては概ね２０ｍｓの点灯期間、光強度については、１ルクス以上の照度という条件で効果が有ることが確認されている。
【００１９】
さらにキャベツの露地圃場において黄色ＬＥＤを用いた夜間照明による防蛾効果を調査し、連続光及び７Ｈｚの点滅光下において、オオタバコガ及びハスモンヨトウなどの夜蛾類の寄生幼虫数が、ともに無照明下の１／７から１／８に抑制されることが示されている（植物環境工学１９（１），２００７）。これが連続光と同様に点滅光でも夜蛾類の行動が抑制できる根拠となる知見である。
【００２０】
（キクの開花反応特性の波長依存性評価）
波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を図１に示す。秋ギク”神馬”６０が定植されたプランター５０上１７０ｃｍの位置に照明装置１００を設置し、照明装置１００の放射照度及び波長がキクに及ぼす影響を調査した。
【００２１】
実験のため照明装置１００の波長を変化させた。図２はキクが有する波長依存性を実験する照明装置の出射光のスペクトル分布図である。各照明装置はＬＥＤを光源とし、それぞれの発光色とピーク波長は、青（４６３ｎｍ）、緑（５１９ｎｍ）、黄緑（５７６ｎｍ）、黄（５９７ｎｍ）、赤（６４６ｎｍ）である。
【００２２】
表１に示す各処理区毎に異なる条件で２２時から２時までの間を夜間照明し、放射照度と波長が開花に及ぼす影響を調査した。
【００２３】
表１に処理区の構成を示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】
処理区は、１区３株３反復、すなわち１プランター当たり３株のキクが定植されたもの３台一組を１区とし、無摘心栽培とした。なお、各プランター５０の容積は６リットル（幅１５ｃｍ×長さ３２ｃｍ×深さ１３ｃｍ）である。
【００２６】
照明期間は２００７年１１月２０日から２００８年１月７日、定植８日後から夜間照明終了まで、毎週１回、生育に合わせて生長点直近が所定の放射照度になるように調節した。また比較評価するために、上記と同等のプランターを、夜間照明を行わず、自然日長下に置いたもの（無処理）を用意した。
【００２７】
図３は、分光分布の異なるＬＥＤによる電照が秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。これによると、到花日数（夜間照明終了日から開花日までの日数）は、無処理と比べて、青−１００および緑−１０以外の全ての処理区で多く、放射照度の設定値が高いほど多かった。青を除くＬＥＤでは、放射照度が同じであれば、概ね赤の到花日数が最も多く、次いで、黄、黄緑、緑の順に小さくなった。
【００２８】
すなわち、キクの開花抑制作用は、赤が最も強く、次いで黄、黄緑、緑および青の順で弱いこと、また、青以外（緑色〜赤色）では、放射照度の設定値が大きいほど同作用が強いことが検証された。
【００２９】
＜実施の形態１＞
本実施の形態は、キクの開花が制御された照明栽培方法およびそのための黄色ＬＥＤを用いた照明装置に関するものである。
【００３０】
（キク照明装置）
波長の異なる夜間照明に対するキクの開花反応特性を評価する方法を図１に示す。秋ギク”神馬”６０が定植されたプランター５０上１７０ｃｍの位置に、半導体発光装置として黄色ＬＥＤを備えた照明装置１００を設置し、照明装置１００の放射照度及びパルス点灯条件がキクに及ぼす影響を調査した。
【００３１】
図４は本照明装置に用いたＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤ及び比較用の黄色蛍光灯の照明装置のスペクトル分布図である。以下、本実施の形態においては、ＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤを単に黄色ＬＥＤと言う。これによると、黄色ＬＥＤの出射光はピーク波長が５９７ｎｍ、半値幅が２０ｎｍ以下の狭帯域であって、キクの開花抑制作用が最も強いとされる、波長が６００から７００ｎｍの赤色光成分が黄色蛍光灯に対し少ないため、開花の抑制が少ない。
【００３２】
図５は、本照明装置の出射光のパルス波形を示す図である。本照明装置は黄色ＬＥＤを矩形波のパルス電流で駆動するが、出射光は駆動電流に追従して、明期幅と暗期幅からなる矩形波で点滅し、デューティは、明期幅／（明期幅＋暗期幅）で表わされる。
【００３３】
図６は、照明装置の回路構成図である。照明装置１００は発光部１１０と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部１２０と、該駆動部へ電力を供給する電源部１４０を備え、発光部１１０よりパルス状の出射光が得られるように構成されている。駆動部１２０は電源部１４０から供給された電力を所定のパルス状の電力へ変換するパルス発生回路１２１と、リレー１２２とタイマ１２３とを備え、予めタイマ１２３に設定された時刻にリレー１２２の接点が開閉し、パルス発生回路１２１で生成された駆動電力を所定の期間、発光部１１０へ供給するように構成されている。
【００３４】
図７は、発光部１１０の上面図及び断面図である。発光部１１０は基板１１１と、該基板上に縦８個、横４個の合計３２個が格子状に実装された黄色ＬＥＤ１１２を備える。基板上には予め電極と配線パターン（図示しない）が形成されており、それぞれの黄色ＬＥＤ１１２は直列に接続されるように構成される。
【００３５】
本照明装置によると、黄色ＬＥＤ１１２は防蛾に必要なスペクトルを主に発光し、不要なスペクトルの発光が少ない。
【００３６】
なお、本実施形態に示す照明装置の構成は一例を示したものであって、上記の発光波長やパルス状の出射光が得られるものであれば良く、必ずしも上記の構成に限定されない。例えば、パルスやタイマの設定条件をマイクロコンピュータにより制御する構成や、リレー１２２やタイマ１２３は、無接点であるソリッドステートリレーを備える構成でもよい。黄色ＬＥＤ１１２の個数や配列方法、あるいは配線を適宜選択することができる。また発光パルスは、振幅やパルス幅を一定とせず、変化させるものであってもよい。また発光部に供給する電力の波形については、矩形波に限定されるものではなく、三角波や正弦波などを選択することができる。
【００３７】
（夜間の点滅照明に対するキクの開花反応特性の評価）
次いで、表１に示す各処理区毎に異なる条件で１６時半から７時半までの間を夜間照明栽培し、照度と暗期幅が開花に及ぼす影響を調査した。
【００３８】
表２に処理区の構成を示す。
【００３９】
【表２】
【００４０】
処理区は、１区３株３反復、すなわち１プランター当たり３株のキクが定植されたもの３台一組を１区とし、無摘心栽培とした。なお、各プランター５０の容積は６リットル（幅１５ｃｍ×長さ３２ｃｍ×深さ１３ｃｍ）である。
【００４１】
照明期間は２００７年１１月２０日から２００８年３月４日、定植８日後から実験終了まで、毎週１回、生育に合わせて生長点直近が所定の照度になるように調節した。なお、照度は黄色ＬＥＤを一時的に連続点灯させ、照度計により測定した値である。また比較評価するために、上記と同等のプランターを、夜間照明を行わず、自然日長下に置いたもの（無処理）を用意した。
【００４２】
図８は、黄色ＬＥＤによる夜間照明での点滅パターンと照度の違いが秋ギクの到花日数に及ぼす影響を示す図である。これによると、到花日数（定植日から開花日までの日数）は、無処理と比べて、全ての連続照明区（３−０、５−０、１０−０）で多く、設定照度が高いほど多かった。また、定植日からの到花日数は、同一の設定照度内では、連続照明した区と比べて点滅させた区で減少した。点滅による到花日数の減少程度は、設定照度が最も高い１０ルクスで最も大きく、次いで５ルクスとなり、３ルクスでは小幅な減少傾向となった。
【００４３】
図９は、図８の結果において１０ルクスの場合を横軸をデューティとしてまとめたグラフである。点線は無処理（照明なし）の到花日数である。この図より、デューティが１００％の場合に比べ、５０％以下で開花の抑制が少ないこと、デューティが３０％以下であれば開花の抑制はほぼ生じないことがわかる。
【００４４】
このように、黄色ＬＥＤによる夜間照明において、キクの生長点直近の照度を３、５、１０ルクスとした場合、何れも点滅照明とすることにより、連続照明と比べて到花日数への影響を低減できることが明らかとなった。
【００４５】
発明者らは、前述したような知見に基づき、ＬＥＤの備える有利な特性のひとつである、高速に点滅駆動させることが容易である点に着目し、本照明栽培方法および照明装置の発明に至った。
【００４６】
なお、従来の黄色蛍光灯による照明によって，生育に悪影響が認められなかったカーネーション、バラ、トルコギキョウ、トマト等の植物にも、本照明栽培方法は適応可能である。
【００４７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態は、圃場を幾つかのエリアに分割し、各エリア毎に異なる照射条件のもとで夜間照明をする栽培方法およびそのための照明装置に関するものである。キクは短日植物で、日の長さが短くならないと開花しない。この性質を利用して、キクの出荷日に合わせて開花日を制御する電照栽培が行われている。本実施の形態は、この電照栽培の夜間照明を黄色ＬＥＤにより行い、開花制御と蛾に対する防虫効果の両方の効果を兼ね備えた照明を提供するものであって、ＬＥＤは点滅制御が容易である点に着目してなされたものである。
【００４８】
以下、電照栽培の例を説明する。キクは定植後より所定の期間、夜間照明され、輪ギクでは背丈が５０から６０ｃｍまで成長したところで、スプレーギクでは背丈が２０から２５ｃｍまで成長したところで照明を止める。さらに５０日程度、無処理の条件（短日条件）で栽培が継続され、背丈が９０ｃｍ程度に成長したところで開花し、収穫される。従って、実際の栽培においては、先ず開花日が決定され、ここから逆算して定植日が決定されている。
【００４９】
図１０は、本実施の形態であるキクの栽培方法を示す図である。圃場７０の３列の畝にキクが定植されており、それぞれの畝をエリアＡ、Ｂ、Ｃと名付ける。各エリアに対応して、キクを上方から照射するように照明装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃの発光部２１０Ａ、２１０Ｂ，２１０Ｃが設置される。ＬＥＤの出射光の指向性は蛍光灯に比べ強い為、各照明装置２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃは、それぞれのエリアＡ、Ｂ、Ｃを独立に照射することができる。
【００５０】
図１１はキクの栽培手順を示す図である。通常は、定植後、夜間照明を実施し、開花予定日の約５０日前に無処理とする。無処理の場合は開花抑制がされないため、その約５０日後に開花する。
【００５１】
本実施の形態においては、定植後、第１の照明栽培期間において後述の開花制御モードによる照明栽培を行った後、第２の照明栽培期間において開花非抑制モード（後述）に切り替えることにより開花・収穫する。その際、エリアＡ，Ｂ，Ｃのそれぞれについて第１の照明栽培期間における開花抑制の程度をデューティを変えることにより変化させ、開花・収穫時期をずらすことができる。
【００５２】
ここで、開花制御モードと開花非抑制モードについて説明する（広義の開花制御モードには開花非抑制モードも含まれる）。図９に示すように、キクの到花日数はデューティによって異なり、デューティが大きい程、開花抑制効果が高い傾向がある。この特性に着目し、エリア毎に異なるデューティを設定することにより、開花日を分散させることができる。
【００５３】
図１０の照明装置２００においては、夜間照明のデューティを切り替え可能な構成とする。例えば各照明装置２００は照度を１０ルクスとし、第１の照明栽培期間における開花制御モードの暗期幅はそれぞれ照明装置２００Ａが０（連続点灯）、照明装置２００Ｂが２０ｍｓ（デューティ５０％）、照明装置２００Ｃが１００ｍｓ（デューティ１７％）に設定する。なお何れの照明装置も明期幅は２０ｍｓとする。こうすると図９に示すように、暗期幅の短い方、すなわちデューティが大きい方が到花日数が長くなるため、エリア毎に開花日を変えることができる。
【００５４】
または、各エリア毎で、夜間照明のモードを切り替える時期を順次後送りすることによっても開花日を後送りすることができる。図１２（ａ）に示すように、後述する照明装置４００により夜間照明を実施し、開花予定日の約５０日前に開花制御モード（連続点灯）から開花非抑制モード（暗期幅２００ｍｓ（デューティ９％））に切り替える。このとき、モード切り替えの時期をエリアＡ、Ｂ、Ｃの順で時期をずらして行うことにより、エリア毎に開花日を後送りさせることができる。
【００５５】
また、単に定植日をエリア毎に後送りさせることによっても開花日を分散させることが出来る。図１２（ｂ）に示すように、各エリア毎の開花制御モードと開花非抑制モードの条件（明期幅、暗期幅、照明期間）を同一としておき、定植日を数日ずつ後送りすることにより、開花日も数日ずつ後送りすることができる。
【００５６】
開花日がエリア毎に制御可能になると、開花日が分散されるため、収穫時の利便性が高い。従来のように開花日が集中し収穫に多忙を極めるといった問題が解消される。
【００５７】
また従来は、夜間照明期間終了から開花までの期間は無処理であったため、夜蛾類成虫の飛来が避けられなかったが、本実施の形態によると、この期間であっても開花非抑制モードの照明により防蛾効果を得ることができる。また従来は、開花制御を行うために、各エリア間を遮光幕で仕切る等の煩雑な作業を伴っていたが、本実施の形態によると、照明装置の設定切替えで済むため、利便性が高い。
【００５８】
図１３は照明装置４００の回路構成図である。照明装置４００は発光部４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃを備え、それぞれスイッチ４０１Ａ，４０１Ｂ，４０１Ｃを介して駆動部１２０に接続される。駆動部１２０は、開花制御モード用の駆動部１２０Ａと開花非抑制モード用の駆動部１２０Ｂとを備え、駆動部１２０Ａは連続点灯駆動、駆動部１２０Ｂの明期幅は２０ｍｓ、暗期幅は２００ｍｓ（デューティ９％）とする。この構成によれば、スイッチの切替により、モードを切り替えることができる。また、発光部を増設した場合であっても駆動部は２つで済み、照明装置の製造コスト低減において有利である。
【００５９】
なお、開花制御モードは連続点灯としたが、その照度を調整するため、実施の形態３で述べるように、連続点灯期間中においても防虫の対象となる虫及び栽培する植物にとって連続点灯と感じられるようなパルス幅変調を行ってもよい。
【００６０】
＜実施の形態３＞
本実施の形態は発光パルスの波形を明期幅内においてさらにパルス幅変調としたものである。
【００６１】
本実施の形態における発光パルスの波形は図１４に示すように、明期幅は２０ｍｓであって、この間は例えば１ｍｓの明期幅内点灯期間と１ｍｓの明期幅内消灯期間が交互に１０回繰返してなる、すなわち明期幅内デューティを５０％とするものである。なお、明期幅内デューティとは明期幅内点灯期間／（明期幅内点灯期間＋明期幅内消灯期間）のことを言う。
【００６２】
これによると夜蛾類成虫は明期幅において、明期幅内点灯期間と明期幅内消灯期間とを点滅として認識し難く、あたかも連続光のごとく認識するものと推定される。
【００６３】
本実施の形態によると、夜蛾類成虫の明適応状態を長く持続させるのに有効な明期幅を、その下限値である２０ｍｓを維持しつつ、トータルの点灯時間を小さくすることができる。従って、防蛾効果を大きく損なうことなく、消費電力の低減を図るとともに、キクの開花抑制効果を低くすることができる。
【００６４】
＜実施の形態４＞
本実施の形態はキクの高さにより照明の強度を変化させる構成を備えるものである。
【００６５】
図１５にキクの成長を表わす模式図を示す。床面から発光部１１０までの高さを一定とすると、キクが成長するに従ってキクの生長点から発光部１１０までの距離ｈは次第に接近する。この時、照明装置１００の出射光強度を一定とすると、前述の理由により、不必要に光量が高くなるおそれがある。この問題に鑑み、キクが成長するに従ってキクの生長点から発光部１１０までの距離ｈが接近した場合に照明装置１００の明期幅内デューティを小さくさせる手段を備え、光量が一定の範囲内に維持されるように構成したものである。
【００６６】
図１６は照明装置３００の回路構成図である。照明装置３００は、明期幅内デューティが可変であるパルス発生回路１２１と、発光部１１０の出射面からキクの生長点まで距離ｈを測定する距離センサ３１０と、距離ｈに応じて適切な明期幅内デューティを算出する、距離−明期幅内デューティ変換テーブル３１１（以下、変換テーブルと言う）を備え、距離ｈに対応した明期幅内デューティのパルスを出力するように構成されている。
【００６７】
距離センサ３１０としては例えば発光素子とＰＳＤ（位置検出用受光素子）を備え、三角測距により距離を測定するものなど、公知のセンサを用いることができる。また、発光部１１０からの出射光がキクに照射されて反射されて戻ってくる光の強度を測定する受光素子を備えたセンサなどを用いることができる。
【００６８】
図１７は変換テーブルの説明図である。予め発光部１１０から測定位置までの距離ｈと、これに対する測定位置での光量とを散布図にプロットしておき、その相関を求めておく。例えば図１７（ａ）に示すように、距離ｈがａ，ｂ，ｃの順に、徐々に減少した場合に対応して、光量がＡ，Ｂ，Ｃの順に、徐々に増加したとする。この相関を基に、図１７（ｂ）に示すように、距離ｈがａ，ｂ，ｃの場合に対応して、明期幅内デューティをＡ，Ａ／Ｂ，Ａ／Ｃと設定する。
【００６９】
これによると、キクの生長点から発光部１１０まで距離ｈは、キクの定植当初はａであるが、成長するに従ってｂ、ｃという具合に徐々に小さくなったとしても、光量を一定の範囲内に維持することができる。
【００７０】
キクの成長に合わせて光量を調節する際、人間が照度計を用いて調整する必要があり、また圃場内において一律に調整することが一般的と考えられるが、本実施の形態によると、圃場内のそれぞれのキクの成長に合わせて照明装置の光量を自動的に調整することが容易であるため、省エネルギー効果及び利便性が高い。
【００７１】
＜実施の形態５＞
本実施の形態は、実施の形態１における照明装置１００中のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤ１１２を黄色蛍光ＬＥＤ１１５に置き換えた植物栽培用照明装置に関するものである。
【００７２】
図１８は実施の形態５における黄色蛍光ＬＥＤ１１５の上面図および断面図である。黄色蛍光ＬＥＤ１１５は青色光を出射する窒化物半導体よりなるＬＥＤチップ１１６と、ＢＯＳＥ（Ｂａ、Ｏ、Ｓｒ、Ｓｉ、Ｅｕ）よりなる蛍光体１１８が分散されるとともに、ＬＥＤチップ１１６を封止する封止樹脂１１７を備える。蛍光体１１８は青色光の一部を吸
収し、大量の黄色光を出射する。従って、この黄色蛍光ＬＥＤ１１５によると、ＬＥＤチップ１１６が出射する青色光と蛍光体１１８が出射する大量の黄色光とが混合されることにより、黄色光を出射することができる。
【００７３】
表３に黄色蛍光ＬＥＤ及び実施の形態１に用いたＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの特性の比較を示す。
【００７４】
【表３】
【００７５】
なお、比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤは蛍光体を含まず、チップ自体が黄色光を出射するものである。表３の発光効率を比較すると、黄色蛍光ＬＥＤの発光効率がＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤに比べて優れていることがわかる。
【００７６】
図１９は本実施の形態における黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤのスペクトル分布図である。なお、黄色蛍光ＬＥＤ及び比較用の黄色ＬＥＤは、ともに同一の電流値で駆動している。
【００７７】
図１９中、夜蛾類が視認可能である波長、すなわち４５０から６００ｎｍの領域において黄色蛍光ＬＥＤ１１５及び比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの発光効率を比較すると、黄色蛍光ＬＥＤ１１５の発光効率が高い。従って、照明装置１００が黄色蛍光ＬＥＤ１１５を備えることにより、省エネルギー化の効果を一層高くすることができる。
【００７８】
なお、図１９のスペクトル分布における約５００ｎｍ以下の青色光成分は夜蛾類の種類によっては誘引効果を生じる場合がある。この影響を除くため、この青色光成分の透過を抑制するフィルタ、例えば５００ｎｍ以下をカットするフィルタを、照明装置１００と秋キク６０との間に設けることが好ましい。
【００７９】
また、蛍光体１１８としてはＢＯＳＥの他、ＳＯＳＥ（Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｉ、Ｏ、Ｅｕ）、ＹＡＧ（Ｃｅ賦活イットリウム・アルミニウム・ガーネット）、αサイアロン（（Ｃａ）、Ｓｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｎ、Ｅｕ）等を好適に用いることができる。また、ＬＥＤチップ１１６を青色発光のものから例えば発光ピーク波長が３９０ｎｍから４２０ｎｍの紫外（近紫外）ＬＥＤとすることにより、さらなる発光効率の向上を図ることができる。
【００８０】
図２０（ａ）は黄色蛍光ＬＥＤの出射光の応答特性を示す図であり、横軸は時間（１ｍｓ／ｄｉｖ）、縦軸は発光強度である。図２０（ａ）に示すように、明期幅２０ｍｓ、暗期幅２０ｍｓ（デューティ５０％）の場合はもとより、明期幅１ｍｓ、暗期幅１ｍｓの場合であっても、出射光はパルス駆動電流に追従する。蛍光体は励起光が消灯して暫くの期間は残光を発し、経過時間とともに徐々に減衰する性質を備えるが、暗期幅が１ｍｓより長ければ、駆動パルス電流の波形に対して蛍光体の残光時間が極めて短いため、出射光は駆動パルス電流に追従可能であると考えられる。
【００８１】
このように、黄色蛍光ＬＥＤを用い、実施の形態１に示すような点滅周期（明期幅２０ｍｓ、暗期幅２０ｍｓ（デューティ５０％）以上）において、所定の点滅を正確に得ることができる。
【００８２】
図２０（ｂ）は比較用のＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤの出射光の応答特性を示す図である。ＡｌＧａＩｎＰ系黄色ＬＥＤについても、黄色蛍光ＬＥＤと同等（理論上はそれよりも高速応答）の応答波形が得られており、所定の点滅が正確に得られることはいうまでもない。
【００８３】
なお、本願記載の各実施の形態において照明装置の光源としてＬＥＤを搭載しているが、少なくとも出射光の発光スペクトル、高速応答性がＬＥＤと同等の特性を備える光源であれば、ＬＥＤの場合と同様に、防虫、開花制御の効果を得ることができる。そのような光源として例えば放電ランプ、ＥＬ（エレクトロルミネセンス）などの光源を用いることができる。
【００８４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１００，３００，４００ 照明装置、４０１Ａ，４０１Ｂ，４０１Ｃ スイッチ、１１０，４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ 発光部、３１０ 距離センサ、３１１ 変換テーブ
ル、１１２ 黄色ＬＥＤ、１１５ 黄色蛍光ＬＥＤ、１１６ ＬＥＤチップ、１１７ 封止樹脂、１１８ 蛍光体、１２０，１２０Ａ，１２０Ｂ 駆動部、１２１ パルス発生回路、１２２ リレー、１２３ タイマー、１４０ 電源部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のＬＥＤチップを備える植物栽培用照明装置であって、
前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、
前記駆動部は前記ＬＥＤチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、
前記点滅は、デューティ＝明期幅／（明期幅＋暗期幅）が９％以上５０％以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする植物栽培用照明装置。
【請求項２】
前記デューティが３０％以下である、請求項１に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項３】
前記暗期幅が２００ｍｓ以下である、請求項１または２に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップはＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項５】
前記発光部は、窒化物半導体よりなるＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから出射される光の一部を吸収し、黄色光を出射する蛍光体とを備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項６】
前記点滅パターンの波形は、前記明期幅内がさらにパルス幅変調されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置を用いて、夜間あるいは光の当たらない環境下において植物を照明する栽培方法であって、
短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えた植物の照明栽培方法。
【請求項１】
発光部と、該発光部に接続されるとともに、所定のパルス状の電力を供給する駆動部と、該駆動部へ電力を供給する電源部とを備え、前記発光部は複数のＬＥＤチップを備える植物栽培用照明装置であって、
前記発光部から出射する光は緑色から黄色の領域に発光ピーク波長を有し、
前記駆動部は前記ＬＥＤチップを所定の明期幅と暗期幅との点滅パターンで点滅させ、
前記点滅は、デューティ＝明期幅／（明期幅＋暗期幅）が９％以上５０％以下であって、短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えることを特徴とする植物栽培用照明装置。
【請求項２】
前記デューティが３０％以下である、請求項１に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項３】
前記暗期幅が２００ｍｓ以下である、請求項１または２に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項４】
前記ＬＥＤチップはＡｌＧａＩｎＰ系ＬＥＤであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項５】
前記発光部は、窒化物半導体よりなるＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップから出射される光の一部を吸収し、黄色光を出射する蛍光体とを備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項６】
前記点滅パターンの波形は、前記明期幅内がさらにパルス幅変調されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の植物栽培用照明装置を用いて、夜間あるいは光の当たらない環境下において植物を照明する栽培方法であって、
短日植物の開花抑制をほぼ生じないで防虫効果を備えた植物の照明栽培方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１２−１５２２２６（Ｐ２０１２−１５２２２６Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１１５４３９（Ｐ２０１２−１１５４３９）
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【分割の表示】特願２００８−２３９７１６（Ｐ２００８−２３９７１６）の分割
【原出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５９１０７９４８７）広島県 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２１日（２０１２．５．２１）
【分割の表示】特願２００８−２３９７１６（Ｐ２００８−２３９７１６）の分割
【原出願日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５９１０７９４８７）広島県 (101)
【Ｆターム（参考）】
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