JPH08228598A

JPH08228598A - 植物生育方法

Info

Publication number: JPH08228598A
Application number: JP6011595A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Matsuno; 博光松野; Shiro Sugata; 史朗菅田; Tatsumi Hiramoto; 立躬平本
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1995-02-24
Filing date: 1995-02-24
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】生育効率が高く、光源の寿命が長く、かつ、
光源装置の保守が容易で安価な植物生育方法を提供す
る。【構成】人工的な光源装置からの光を被生育植物に照
射して植物を生育する植物生育方法において、該光源装
置は、誘電体バリア放電によってエキシマを形成するガ
スが充填された放電容器と、該ガスを放電用ガスとした
誘電体バリア放電を行うための電極と、該誘電体バリア
放電によって発生した紫外エキシマ光を長波長の光に変
換する蛍光体とを有する少なくとも１個の誘電体バリア
放電ランプと、該誘電体バリア放電を行うための少なく
とも１個の交流電源装置とからなる誘電体バリア放電ラ
ンプ装置であって、その場合、該蛍光体の残光時間が該
交流電源の周期の０．２倍以下にした装置を使用した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人工的な光源装置、例
えば放電ランプからの光を被生育植物、例えばメロン、
レタスなどに照射して植物を生育する植物生育方法の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本発明に関連した技術としては、例え
ば、昭和６０年１１月発行の照明学会誌第６９巻第１１
号の５９１ページにおいて「植物工場における照明」と
いう題目で、植物の生育に対する照明の効果について記
載されている。また、そこには、植物の生育に対して
は、必ずしも連続的な照明が必要ではなく、点灯と消灯
の繰り返しでランプを動作させる間欠的な照明で良い事
が記載されている。

【０００３】また、公開特許公報平２−７３５３号があ
り、そこには、放電容器にエキシマ分子を形成する放電
用ガスを充填し、誘電体バリア放電（別名オゾナイザ放
電あるいは無声放電。電気学会発行改定新版「放電ハン
ドブック」平成１年６月再版７刷発行第２６３ページ参
照）によってエキシマ分子を形成せしめ、該エキシマ分
子から放射される紫外線で蛍光体を励起させるランプ、
すなわち誘電体バリア放電を利用した蛍光ランプ装置に
ついて記載されおり、該放電容器は中空円筒状であり、
該放電容器の少なくとも一部は該誘電体バリア放電の誘
電体を兼ねており、該誘電体は光透過性であり、該誘電
体の少なくとも一部に蛍光体が設けられた誘電体バリア
放電蛍光ランプ装置が記載されている。

【０００４】以下、円筒状誘電体バリア放電蛍光ランプ
の概略図である図４を使用して、一般的な誘電体バリア
放電の概要について説明する。放電容器１は誘電体であ
るガラス製で、内側管２、外側管３を同軸に配置して中
空円筒状にしたものである。内側管２および外側管３の
内面には蛍光体１０，１１が設けられている。また、内
側管２の外面には光反射板を兼ねた誘電体バリア放電用
の内側電極４が、外側管３の外面には光通過性の外側電
極５がそれぞれ設けられている。電極５に対面した外側
管３の内表面と電極４に対面した内側管２の内表面の間
には放電空間８が形成される。また放電容器１の一端に
は、ゲッタ６を収納するゲッタ室７が設けられている。
ゲッタ６は放電空間８における不純ガス（例えばＨ₂Ｏ
等）を除去し、放電を安定にする機能を持つ。

【０００５】放電空間８に、誘電体バリア放電によって
エキシマ分子を形成する放電用ガスを充填し、交流電源
９によって電極４，５に電圧を印加すると、放電空間８
に誘電体バリア放電が安定に発生し、エキシマ光が放出
される。そして該内側管２および外側管３の内面に設け
られた蛍光体１１および１０を該エキシマ光が励起し、
該蛍光体から可視光が放出される。

【０００６】ところで、数十トール以上の中気圧または
高気圧のアーク放電ランプなどで発生する通常のグロー
放電やアーク放電においては、放電空間に放電プラズマ
が一条だけ存在し、電極面上には一個の電極輝点が生じ
ている。すなわち、電極の面積を大きくしても実質的に
電極としての役割をしている部分は一か所であり、放電
プラズマは一条だけ存在する。他方、前記放電ハンドブ
ックに記載されているように、誘電体バリア放電におい
ては、その放電路に誘電体が挿入されている。この誘電
体は放電プラズマが一条に収斂するのを阻止し、かつ、
放電が持続するのを阻止する機能を有するので、プラズ
マの直径が非常に小さく、かつ、放電の持続時間が非常
に短い（例えば数十ｎｓ）微小な放電プラズマ（以後こ
れをマイクロプラズマと記す）が放電空間に均一に多数
存在することになる。

【０００７】また、誘電体バリア放電は、電源電圧の全
ての位相で発生しているのではなく、印加電圧の特定の
位相でのみ発生している。すなわち、放電が完全に休止
している位相が存在する。すなわち、正弦波状の電圧を
印加したとしても自動的に間欠的な発光が得られる事に
なる。この現象も従来の放電ランプの放電と大きく異な
る特徴である。更に、上記したように、円筒状誘電体バ
リア放電ランプには多条のマイクロプラズマが均一に、
多数存在するという特長があるので、複数個の円筒状誘
電体バリア放電ランプを並列に接続し、一個の電源で均
一に点灯することが可能になる。これは、従来の放電ラ
ンプでは不可能な事である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光源を使用し
た、間欠照明による植物生育方法には以下に記す問題が
あった。

【０００９】（１）間欠照明を行う手段としてシャッタ
ーを使用する方式について。シャッターが閉じている間の光を使用できないので、生
育効率が改善できない。

【００１０】（２）高圧アーク放電ランプを点滅させる
方式について。従来から植物生育に使用されている高圧ナトリウムラン
プ、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどを点滅
させる方式であるが、これらのランプのプラズマは、局
所熱平衡プラズマであり、すなわち、放電用気体、蒸
気、イオンの温度と電子の温度がほとんど等しく、数千
度である。したがって、ランプへの電気入力の注入と遮
断を繰り返したとしても、放出される光は電気入力に追
随出来ず、数μｓから数百μｓの時間の遅れを生じてし
まい、必ずしも生育効率を改善できない。

【００１１】また、該高圧アーク放電ランプは、ランプ
への電気入力の注入と遮断の繰り返し周期や、電力の注
入量によって、光出力のスペクトルが変化するという問
題があり、育苗や生育促進等の状況に応じてランプへの
電気入力の注入と遮断の繰り返し周期や、電力の注入量
を変化させるのが困難である。さらに、上記の高圧アー
ク放電ランプは、放電空間内に一対の金属電極を有して
いるが、これらの電極はランプの点灯開始時に著しく消
耗するので、ランプへの電気入力の注入と遮断を繰り返
すと、ランプの寿命が著しく短くなり、したがって生育
費用が高価になるという欠点が生じる。

【００１２】（３）蛍光ランプを点滅させる方式につい
て。蛍光ランプは、水銀原子の共鳴線である波長２５４ｎｍ
の紫外線を蛍光体を使用して可視光に変換する方式のラ
ンプであるが、水銀原子の共鳴線である波長２５４ｎｍ
の水銀原子による吸収が著しく大きい。したがって、ラ
ンプへの電気入力の注入・遮断を繰り返したとしても、
放出される光は電気入力に追随出来ず、数十μｓの時間
の遅れを生じてしまい、必ずしも生育効率を改善できな
い。

【００１３】また、蛍光ランプの電極はランプの点灯開
始時に著しく消耗するので、ランプへの電気入力の注入
と遮断を繰り返すと、ランプの寿命が著しく短くなり、
したがって生育費用が高価になるという欠点が生じる。
さらに、蛍光ランプは、大電力で点灯することが出来な
いので、大きな面積を照明するためには多数本のランプ
が必要になり、ランプの交換等の保守費が大きくなると
いう欠点が生じる。

【００１４】また、上記した全ての従来ランプに共通し
ていることであるが、一個の電源で複数本のランプを均
一に並列点灯することが出来ないので、一個のランプに
一個の電源が必要になる。従って、複数本のランプを使
用して被生育植物を間欠的に照明するためには、複数個
の電源において点灯と消灯の位相を合致させなければな
らない。これは、著しく困難で、高価な電源装置になっ
てしまうという欠点が生じる。

【００１５】すなわち、従来の光源装置を使用する限
り、生育効率、光源の寿命および光源装置の保守の面か
ら、必ずしも安価な植物生育方法が得られていない。本
発明は、以上のような事情に基づいてなされたもので、
その課題は、生育効率が高く、光源の寿命が長く、か
つ、光源装置の保守が容易で安価な植物生育方法を提供
することである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の請求項１の発明は、人工的な光源装置から
の光を被生育植物に照射して植物を生育する植物生育方
法において、該光源装置は、誘電体バリア放電によって
エキシマを形成するガスが充填された放電容器と、該ガ
スを放電用ガスとした誘電体バリア放電を行うための電
極と、該誘電体バリア放電によって発生した紫外エキシ
マ光を長波長の光に変換する蛍光体とを有する少なくと
も１個の誘電体バリア放電ランプと、該誘電体バリア放
電を行うための少なくとも１個の交流電源装置とからな
る誘電体バリア放電ランプ装置であって、その場合、該
蛍光体の残光時間が該交流電源の周期の０．２倍以下に
した装置を使用したものである。

【００１７】本発明の請求項２の発明においては、人工
的な光源装置からの光を被生育植物に照射して植物を生
育する植物生育方法において、該光源装置は、誘電体バ
リア放電によってエキシマを形成するガスが充填された
放電容器と、該ガスを放電用ガスとした誘電体バリア放
電を行うための電極と、該誘電体バリア放電によって発
生した紫外エキシマ光を長波長の光に変換する蛍光体と
を有する少なくとも１個の誘電体バリア放電ランプと、
該誘電体バリア放電を行うための少なくとも１個の交流
電源装置とからなる誘電体バリア放電ランプ装置であっ
て、その場合、該誘電体バリア放電ランプを点灯と消灯
の繰り返しで動作させ、かつ、該繰り返し１回当たりの
消灯時間を該蛍光体の残光時間の２倍以上にした装置を
使用したものである。

【００１８】本発明の請求項３の発明においては、請求
項１または請求項２の発明において、該交流電源に複数
個の該誘電体バリア放電ランプを並列に接続した装置を
使用したものである。

【００１９】

【作用】本発明の請求項１の発明においては、人工的な
光源装置からの光を被生育植物に照射して植物を生育す
る植物生育方法において、該光源装置は、誘電体バリア
放電によってエキシマを形成するガスが充填された放電
容器と、該ガスを放電用ガスとした誘電体バリア放電を
行うための電極と、該誘電体バリア放電によって発生し
た紫外エキシマ光を長波長の光に変換する蛍光体とを有
する少なくとも１個の誘電体バリア放電ランプと、該誘
電体バリア放電を行うための少なくとも１個の交流電源
装置とからなる誘電体バリア放電ランプ装置にしたの
で、放電は印加電圧の特定の位相でのみ発生し、放電が
休止している期間が存在し、さらに、該蛍光体の残光時
間を該交流電源の周期の０．２倍以下にしたので、該特
定の位相で該放電が休止すると、該蛍光体の発光も急速
に減衰して該蛍光体の発光が生じていない位相が存在す
ることになる。その結果、特別な装置を設けることな
く、間欠的な照明が可能になる。なお、本発明における
残光時間とは、励起光が遮断されてから、励起光が照射
されているときの値の１０％に蛍光が減衰するまでの時
間である。

【００２０】また、蛍光体励起用として誘電体バリア放
電によるエキシマ光を利用しているので、エキシマ光は
放電電力密度によってそのスペクトル分布が変化するこ
とがなく、その結果、ランプへの入力電力を変えること
により、光出力の分光分布を変えることなく光出力を変
えることができる。

【００２１】本発明の請求項２の発明においては、人工
的な光源装置からの光を被生育植物に照射して植物を生
育する植物生育方法において、該光源装置は、誘電体バ
リア放電によってエキシマを形成するガスが充填された
放電容器と、該ガスを放電用ガスとした誘電体バリア放
電を行うための電極と、該誘電体バリア放電によって発
生した紫外エキシマ光を長波長の光に変換する蛍光体と
を有する少なくとも１個の誘電体バリア放電ランプと、
該誘電体バリア放電を行うための少なくとも１個の交流
電源装置とからなる誘電体バリア放電ランプ装置であ
り、その場合、該誘電体バリア放電ランプを点灯と消灯
の繰り返しで動作させ、かつ、該繰り返し１回当たりの
消灯時間を該蛍光体の残光時間の２倍以上にしたので、
該蛍光体の発光が生じていない期間を確実に存在させる
ことが出来、かつ、点灯時間と消灯時間の比を任意に調
整出来るので生育効率を最適に出来る。なお、該繰り返
し１回当たりの点灯時間が１ｍｓ以上では生育効率が十
分に大きくならない。

【００２２】また、本発明者等は、誘電体バリア放電ラ
ンプは点灯と消灯を繰り返しても、ランプの寿命が短く
ならないことを発見した。すなわち、上記したような間
欠照明を行っても、誘電体バリア放電ランプを使用した
ので長寿命の照明装置が得られる。

【００２３】本発明の請求項３の発明においては、請求
項１の発明および請求項２の発明において、該交流電源
に複数個の該誘電体バリア放電ランプを並列に接続した
ので、該複数個の該誘電体バリア放電ランプから放出さ
れる光が発光と消滅の位相が一致している光になり、従
って、該装置で植物を照射することによって高効率で植
物生育が出来る。また、該装置によって、広い面積に植
えつけられている植物を高効率で植物生育が出来る。

【００２４】

【実施例】本発明の第１の実施例である植物生育方法の
概略図を図１に示し、第１の実施例に使用した誘電体バ
リア放電ランプの概略図を図２に示す。図２において、
放電容器１は全長約６００ｍｍのソーダ石灰ガラス製
で、外径が２０ｍｍ、肉厚１ｍｍの外側管３、内径が約
２ｍｍ、肉厚１ｍｍの内側管２１を同軸に配置して中空
円筒状の放電空間８を形成したものである。外側管３は
誘電体バリア放電の誘電体と光取り出し窓部材を兼用し
ており、その外面に光を透過する導電性網からなる電極
５が設けられている。内側管２１の一端２２は閉じられ
ており、他端は端部２３において外側管３と溶着されて
いる。内側管２１内には、棒状の内側電極２０が設けら
れている。２４は、排気管のシールオフ部分である。外
側管３および内側管２１の内面には、それぞれ、蛍光体
１０，１１が設けられている。この蛍光体は、残光時間
が０．０８μｓ、発光中心波長が４１０ｎｍであるＹ₂
ＳｉＯ₅：Ｃｅである。放電容器の放電空間８に放電用
ガスとして２５０トール（２５℃基準）のキセノンガス
を封入した。

【００２５】上記した誘電体バリア放電ランプ１２，１
３，１４を並列に接続し、周波数約２０ｋＨｚの概略正
弦波状の電圧を発生する電源９に接続し、該誘電体バリ
ア放電ランプの表面積１平方センチメートルあたりの入
力電力を０．２５ワットにして点灯した。その結果、波
長１７２ｎｍに最大値を有し、半値幅が約１４ｎｍであ
るキセノンエキシマ光によって、該蛍光体１０，１１が
励起され、蛍光が放出された。該蛍光は、該電源９の電
圧の半周期、すなわち２５μｓ毎に発生し、発光の時間
は約１５μｓ、発光の無い期間は約１５μｓであった。
また、該蛍光は、該誘電体バリア放電ランプ１２，１
３，１４において同位相で発生するので、生育床１６上
の被生育植物１５は間欠的に照明される。その結果、高
効率の生育が可能になる。

【００２６】本発明の第２の実施例においては、第１の
実施例における誘電体バリア放電ランプを図３に示した
誘電体バリア放電ランプで置き換えたものである。第１
の実施例における誘電体バリア放電ランプと図３の誘電
体バリア放電ランプの違いは、（１）内側電極２０が放
電用ガスに接していること、（２）内側電極２０の両端
１００，１０１が外側管３の両端２６，２５に気密に取
り付けられていること、（３）電極２０の一部にチタニ
ウムとジルコニウムの合金からなるゲッタ２７が設けら
れていること、（４）ランプの全長が１２００ｍｍであ
ることである。

【００２７】この実施例においては、誘電体が一枚なの
で低い電源電圧で点灯することが出来、従って、電源が
安価になるという利点が生じる。また、ゲッタ２７を設
けたので、点灯中に生じる不純ガスの影響が無くなり、
長時間に渡って安定な点灯が可能になる。さらに、内側
電極の両端１００，１０１を固定しているので、ランプ
の機械的な強度が増大するという利点も生じる。

【００２８】本発明の第３の実施例である植物生育方法
の概略図を図１を用いて説明する。第２の実施例におけ
る誘電体バリア放電ランプ装置との違いは、（１）該誘
電体バリア放電ランプに間欠的に電圧を印加するための
装置である点滅器１７を、電源９に付加したこと、
（２）該蛍光体を、発光中心波長が４５３ｎｍで残光時
間が６０μｓである（ＳｒＣａＢａＭｇ）₅（ＰＯ₄）
₃Ｃｌ：Ｅｕと発光中心波長が６１１ｎｍで残光時間が
約１ｍｓであるＹ₂Ｏ₃：Ｅｕとの混合物にしたことで
ある。該誘電体バリア放電ランプに電圧を印加する時
間、すなわちランプの点灯時間を２ｍｓ、ランプの消灯
時間を、該蛍光体の残光時間である１ｍｓの２倍以上で
ある８ｍｓにして繰り返し点灯を行い、間欠照明を行っ
た。その結果、高効率の生育が可能になった。

【００２９】上記した実施例においては、光透過性の電
極としては金属網を使用したが、酸化インジウムなどの
透明電極を使用してもよい。また、誘電体バリア放電ラ
ンプの形状は同軸円筒型であったが、平板型など任意の
形でも良いことは自明である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明においては
次の効果を得ることが出来る。本発明の請求項１の発明
においては、人工的な光源装置からの光を被生育植物に
照射して植物を生育する植物生育方法において、該光源
装置は、誘電体バリア放電によってエキシマを形成する
ガスが充填された放電容器と、該ガスを放電用ガスとし
た誘電体バリア放電を行うための電極と、該誘電体バリ
ア放電によって発生した紫外エキシマ光を長波長の光に
変換する蛍光体とを有する少なくとも１個の誘電体バリ
ア放電ランプと、該誘電体バリア放電を行うための少な
くとも１個の交流電源装置とからなる誘電体バリア放電
ランプ装置であり、かつ、該蛍光体の残光時間が該交流
電源の周期の０．２倍以下に規定して該誘電体バリア放
電ランプ装置を使用した植物生育方法にしたので、生育
効率が高く、かつ、光源装置の保守が容易で安価な植物
生育方法を提供できる。

【００３１】本発明の請求項２の発明においては、人工
的な光源装置からの光を被生育植物に照射して植物を生
育する植物生育方法において、該光源装置は、誘電体バ
リア放電によってエキシマを形成するガスが充填された
放電容器と、該ガスを放電用ガスとした誘電体バリア放
電を行うための電極と、該誘電体バリア放電によって発
生した紫外エキシマ光を長波長の光に変換する蛍光体と
を有する少なくとも１個の誘電体バリア放電ランプと、
該誘電体バリア放電を行うための少なくとも１個の交流
電源装置とからなる誘電体バリア放電ランプ装置であ
り、かつ、該誘電体バリア放電ランプを点灯と消灯の繰
り返しで動作させ、かつ、該繰り返し１回当たりの消灯
時間を該蛍光体の残光時間の２倍以上にして該誘電体バ
リア放電ランプ装置を使用した植物生育方法にしたの
で、請求項１の発明の効果に加えて、長寿命の装置が得
られると言う利点が生じる。

【００３２】本発明の請求項３の発明においては、請求
項１の発明および請求項２の発明において、該交流電源
に複数個の該誘電体バリア放電ランプを並列に接続した
ので、請求項１の発明および請求項２の発明の利点に加
えて、大面積の被生育植物を照明できるという利点が生
じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の植物生育方法の実施例の説明図であ
る。

【図２】本発明に使用する誘電体バリア放電ランプの実
施例の説明図である。

【図３】本発明に使用する誘電体バリア放電ランプの他
の実施例の説明図である。

【図４】誘電体バリア放電ランプの説明図である。

【符号の説明】

１放電容器２，２１内側管３外側管４，２０内側電極５光透過性電極６，２７ゲッター８放電空間９電源１０，１１蛍光体１２，１３，１４誘電体バリア放電ランプ１５被生育植物１６生育床１７点滅器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人工的な光源装置からの光を被生育植物
に照射して植物を生育する植物生育方法において、該光源装置は、誘電体バリア放電によってエキシマを形
成するガスが充填された放電容器と、該ガスを放電用ガ
スとした誘電体バリア放電を行うための電極と、該誘電
体バリア放電によって発生した紫外エキシマ光を長波長
の光に変換する蛍光体とを有する誘電体バリア放電ラン
プと、該誘電体バリア放電を行うための交流電源装置と
からなる誘電体バリア放電ランプ装置であり、該蛍光体
の残光時間が該交流電源の周期の０．２倍以下に規定し
て該誘電体バリア放電ランプ装置を使用したことを特徴
とする植物生育方法。
【請求項２】人工的な光源装置からの光を被生育植物
に照射して植物を生育する植物生育方法において、該光源装置は、誘電体バリア放電によってエキシマを形
成するガスが充填された放電容器と、該ガスを放電用ガ
スとした誘電体バリア放電を行うための電極と、該誘電
体バリア放電によって発生した紫外エキシマ光を長波長
の光に変換する蛍光体とを有する誘電体バリア放電ラン
プと、該誘電体バリア放電を行うための交流電源装置と
からなる誘電体バリア放電ランプ装置であり、該誘電体
バリア放電ランプを点灯と消灯の繰り返しで動作させ、
かつ、該繰り返し１回当たりの消灯時間を該蛍光体の残
光時間の２倍以上に規定して該誘電体バリア放電ランプ
装置を使用したことを特徴とする植物生育方法。
【請求項３】該交流電源に複数個の該誘電体バリア放
電ランプを並列に接続した事を特徴とする請求項１もし
くは請求項２に記載の植物生育方法。