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LIGHT CONTROL APPARATUS FOR PLANT GROWTH, LIGHT CONTROL METHOD, LIGHT CONTROL PROGRAM AND DATA COLLECTION APPARATUS FOR LIGHT CONTROL

Patent code P130008622
File No. FU507
Posted date Mar 6, 2013
Application number P2012-289219
Publication number P2014-128252A
Patent number P6233623
Date of filing Dec 29, 2012
Date of publication of application Jul 10, 2014
Date of registration Nov 2, 2017
Inventor
  • (In Japanese)明石 行生
  • (In Japanese)田中 紘一
  • (In Japanese)畑下 昌範
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人福井大学
  • (In Japanese)公益財団法人若狭湾エネルギー研究センター
Title LIGHT CONTROL APPARATUS FOR PLANT GROWTH, LIGHT CONTROL METHOD, LIGHT CONTROL PROGRAM AND DATA COLLECTION APPARATUS FOR LIGHT CONTROL
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light control apparatus capable of combination with external light which is changed as natural light and photomorphogenesis suitable for a plant growth condition.
SOLUTION: A light control apparatus 1 for plant growth which promotes plant growth by irradiating a plant with light comprises: a light detection part 11 for detecting spectral radiation intensity of light with which the plant irradiates; a control part 13 for storing a light control model previously prepared according to the plant, and obtaining spectral radiation intensity of shortage from a calculation result of the spectral radiation intensity detected by the light detection part and the light control model; and a light supplement part 12 for supplying light to the spectral radiation intensity of shortage on the basis of a command signal from the control part 13. The light detection part 11 detects spectral radiation intensity of light supplied by the light supplement part 12, and the detection result is fed back to the control part 13.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

例えば植物の生産現場においては、短日植物や長日植物の花芽の形成時期を調整するために、前記植物に照射する光の時間や分光放射強度を調整することが行われている(例えば、特許文献1、2参照)。

ところで、光と植物との関係においては、「赤色光・遠赤色光」は「発芽誘導、発芽阻害、成長調節、茎伸張・葉面積拡大というような形態形成、発芽形成、色素合成」に関係することが知られている。また、「青色光」は「茎伸張・出葉速度・葉厚というような形態形成、光屈性、気孔開口、葉緑体の運動、花成というような花芽形成、既日リズムの同調、色素合成」に関係することが知られている。

LEDは、RGB(赤緑青)の発光色の組合せにより、あらゆる色の照明光を作り出すことが容易なうえ、低消費電力や低発熱の点で他の照明装置に優れることから、LEDを利用して分光放射強度(周波数ごとの光強度)の調整を行い、植物工場等における植物生産性を高めようとする提案もなされている。

例えば、特許文献2に記載の育成方法では、赤と青の二種類のLEDを隣接して配置し、予め定められたタイミングで赤と青のLEDを交互に発光させたり同時に発光させたりすることで、植物の光合成に加えて光形態形成を促進さようとしている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、植物の育成に必要な光を制御する光制御装置及び光制御方法並びに光制御プログラムに関し、特に、育成の対象となる植物に適した光形態を形成して前記植物に照射することのできる光制御装置、光制御方法及びこの方法に使用される光制御プログラム並びに光制御のためのデータ収集装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
植物に光を照射することで前記植物の成長を促進させる植物育成のための光制御装置において、
前記植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、
前記光検出器によって植物ごとに検出された分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から、前記光制御モデルを作成する光モデル作成部と、
前記光モデル作成部によって作成された前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶する記憶部と、
前記光検出部によって検出された分光放射強度に基づき前記光制御モデルを用いて得られた結果と前記値とから不足分の分光放射強度を求める制御部と、
この制御部からの指令信号に基づいて、不足分の分光放射強度を補光する補光部と、
を有し、
補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を前記光検出部で検出し、検出された結果を前記制御部にフィードバックすること、
を特徴とする植物育成のための光制御装置。

【請求項2】
 
前記光制御モデルが、分光放射強度と、光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感度を用いて以下の式で表されることを特徴とする請求項1に記載の植物育成のための光制御装置。
(式省略)
(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m2)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b1,b2,c:係数、α1~α2:光合成の有効感度波長領域、β1~β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3~β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1~γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)

【請求項3】
 
請求項2に記載の植物育成のための光制御装置における式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、
(式省略)
(b3:係数、δ1~δ2:青色光の波長領域、δ3~δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えることを特徴とする植物育成のための光制御装置。

【請求項4】
 
植物に光を照射することで前記植物の成長を促進する植物育成のための光制御方法において、
前記植物に照射される光の分光放射強度を検出するステップと、
前記植物ごとに検出された分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から光制御モデルを作成するステップと、
前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶部に記憶させるステップと、
検出された前記分光放射強度と前記記憶部から読み出した前記光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップと、
前記不足分の分光放射強度を補光する指令を出力するステップと、
補光後に前記植物に照射される光の分光放射強度を検出し、検出された結果を前記不足分の分光放射強度を求めるステップまでフィードバックするステップと、
を有することを特徴とする植物育成のための光制御方法。

【請求項5】
 
請求項4に記載の植物育成のための光制御方法において、前記光制御モデルの光合成に関する作用分光感度と、フィトクロムの作用分光感度と、クリプトクロムの作用分光感度とを含む部分が以下の式で表されることを特徴とする植物育成のための光制御方法。
(式省略)
(PPE:光合成・光形態形成効果、λ:波長、φ(λ):分光放射強度(W/m2)、P(λ):光合成の作用分光感度、Pr(λ):フィトクロムPr型の作用分光感度、Pfr(λ):フィトクロムPfr型の作用分光感度、Cry(λ):クリプトクロムの作用分光感度、a,b,b1,b2,c:係数、α1~α2:光合成の有効感度波長領域、β1~β2:フィトクロムPr型の有効感度波長領域、β3~β4:フィトクロムPfr型の有効感度波長領域、γ1~γ2:クリプトクロムの有効感度波長領域)

【請求項6】
 
式(1)のクリプトクロムの作用分光感度の項において、赤色光と青色光との割合によって以下の式(2)に当てはめ、
(式省略)
(b3:係数、δ1~δ2:青色光の波長領域、δ3~δ4:赤色光の波長領域)
BR≧0のときとBR<0のときとで係数cを切り替えることを特徴とする請求項5に記載の植物育成のための光制御方法。

【請求項7】
 
コンピュータに、
植物ごとに求められた分光放射強度と、前記植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度との関係から光制御モデルを作成するステップ、
前記光制御モデル及び予め定められた値を記憶部に記憶させるステップ、
植物ごとに求められた前記分光放射強度と前記記憶部から読み出した前記光制御モデルとから不足分の分光放射強度を求めるステップ、
前記不足分の分光放射強度を補光する指令を出力するステップ、
補光後に検出された前記植物に照射される光の分光放射強度を前記不足分の分光放射強度を求めるステップまでフィードバックするステップ、
の各ステップを実行させるための植物育成のための光制御プログラム。

【請求項8】
 
請求項4~6のいずれかに記載の植物育成のための光制御方法に用いられる光制御モデルを作成するためのデータ収集装置であって、植物に照射される光の分光放射強度を検出する光検出部と、この光検出部によって検出された分光放射強度、植物ごとの光合成に関する作用分光感度、フィトクロムの作用分光感度及びクリプトクロムの作用分光感度の関係から光制御モデルを作成する光モデル作成部と、作成された前記光制御モデルを記憶する記憶部とを有することを特徴とする光制御のためのデータ収集装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2012289219thum.jpg
State of application right Registered
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