专利名称：照明器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种主要适于用作防蛾灯的照明器具。
背景技术：
从前，在果园及农田中用防蛾灯来防止和消除夜蛾。夜蛾在夜间飞到果园，用嘴把果实穿孔、吸汁。因此果实以该处为中心腐烂，商品价值变差。另外，在农田里，夜蛾的幼虫将蔬菜或花卉的花芽或叶子吃光，从而收获量减少。另一方面，夜蛾因其夜行性而在周围都变暗的夜间活动，而在周围明亮的白天则基本上不活动。因此，用防蛾灯防除夜蛾的原理是在夜间用防蛾灯将果园或农田照亮，如同白昼一般，使夜蛾的复眼适应明亮，从而抑制吸汁或交尾、产卵等活动。另外，上述效果并不仅限于夜蛾，已经确认对部分椿象类昆虫也有效。
防蛾灯的光源一般使用在波长580nm处具有光谱辐射能量峰值的黄色荧光灯，这是基于已经判明用黄色荧光灯抑制夜蛾活动的效果好的缘故。图1 2示出了光源的波长与夜蛾的明亮适应化所需时间的关系，如该图所示，在波长460nm处具有峰值的蓝色光和在波长580nm处具有峰值的黄色光所需时间短。明亮适应化所需时间短就意味着在短时间内就可以抑制夜蛾的活动，所以可以说效果很好。
但是，对农作物的损害并不限于夜蛾，昆虫类聚集在照明光下，也可能对农作物产生损害。图13是针对部分昆虫和人类调查光谱视觉效率的例子，昆虫的光谱视觉效率是在365nm处具有最大峰值，若考虑峰值的1/10以上的范围，则在280～520nm的波段内光谱视觉效率较高。显示正行走性的昆虫相对于该波段的光更容易聚集，所以较理想的是最好尽可能减小该波段内的辐射能量。所以，这样的照明器具已经被实用化，即将作为光可以使人感知到的波段380～780nm的下限380nm以下截止，就不会损害人所见到的明亮度，而又难以聚集昆虫。
虽然防蛾灯在防除夜蛾方面发挥着很大的效果，但与之相反，就对光敏感的植物而言，会对花芽的形成产生坏的影响。多数植物具有相应于昼长(白天的时间)的变化而形成花芽的光周期性，一般昼长短于一定时间(界限昼长)而形成花芽的植物称为短日植物，相反，长于一定时间而形成花芽的植物称为长日植物。在菊花或草莓等短日植物的情况下，使防蛾灯整夜照明，会推迟花芽的形成或者无法形成花芽，从而减少收获量。相反，在菠菜等长日植物的情况下，会促进花芽的形成(抽苔)，作为蔬菜食用部分的叶子变硬，而降低了商品价值。
发明内容
鉴于上述事实，本发明的目的在于提供一种可以减少对植物形成花芽的影响的照明器具。
在此，公知植物色素这样的色素与植物的光周期性有关系，植物色素有Pr(红色光吸收型)和Pfr(远红色光吸收型)两种类型，若对Pr照射红色光，就转换成Pfr，相反，若远红色光照射Pfr，则转换成Pr。另外，若遮住光的照射，则Pfr就慢慢地转换成Pr(暗转换)。白天在有太阳光的照射时，根据Pr和Pfr吸收特性的差，而从Pr向Pfr进行转换，但是在夜间没有太阳光的照射时，根据暗转换则从Pfr向Pr进行转换。所以，所有植物色素中的Pfr的量根据昼长而变化，该Pfr的量控制植物的开花时期。
即，在本来植物色素必须进行暗转换的夜间，包含在照明光中的红色光作用于植物色素，使植物色素不进行暗转换，而可以认为是对植物形成花芽产生影响的原因。
图14是植物色素的吸收光谱。Pr的吸收光谱是在660nm附近具有峰值，若在峰值的1/10以上的范围内考虑，则从黄色光引起的红色光波段560～700nm的吸收率高，即该波段的光对植物形成花芽具有很强的影响。
根据电照菊花的实验，与白炽灯泡(主波长660nm)或日光色荧光灯(主波长480～650nm)相比，蓝色荧光灯(主波长450nm)、绿色荧光灯(主波长540nm)基本上不具有花芽抑制效果。
图15示出黄色荧光灯的光谱辐射特性，大部分包含上述波段，可以认为这是对花芽形成产生影响的原因。
另一方面，从前述图12所示的光源波长与夜蛾的“明亮适应”化所需时间的关系可知，在波长580nm处具有峰值的黄色光和在波长460nm处具有峰值的蓝色光所需时间较短，与此相比，无论是长波长一侧还是短波长一侧所需时间都有变长的倾向。即，为了得到高的抑制夜蛾活动的效果，最好使用在460～580nm的波段内具有光谱辐射能量的峰值的光源。
接着，叙述为了获得防蛾效果而需要多少光量，以及为了减低对植物形成花芽的影响而必须把光量控制在多大。根据以往的研究，将持续发挥防蛾效果而又尽可能地对秋菊的开花不产生影响的垄面照度设定为1～3[Lx](勒克司)。即，在使用黄色荧光灯的情况下，为了发挥防蛾效果而需要确保1[Lx]以上的照度，而为了尽可能的不对秋菊的开花产生影响而需要控制在3[Lx]以下。
但是，照度的单位[Lx]是指每1m2入射的光通量[1m](流明)。[1m]是光通量的单位，考虑了人眼的视觉灵敏度。因此，如图16所示，把配合人眼灵敏度的[1m]适用于防蛾效果并不合适，可以用纯粹的辐射能量的量即放射通量[W]来表示。
如前面所述，在460～580nm波段具有高的防蛾效果。所以，包含在该波段的辐射通量(参照图17，以下记述为防蛾有效辐射通量)与防蛾效果相关性最大。在图17中，光通量(光谱辐射能量φe(λ)与相对视觉灵敏度V(λ)的乘积在380～780nm的区间积分，再乘以系数683)为1970[1m]，防蛾有效辐射通量(光谱辐射能量φe(λ)在460～580nm的区间积分)为1741000[μW]。由此，每1[1m]光通量的防蛾有效辐射通量为884[μW]。换句话说，为了发挥上述的防蛾效果，需要1[Lx]以上的照度。这就是说，每1m2需要884[μW]以上的防蛾有效辐射通量。
接着，考虑对秋菊开花的影响。如前所述，植物色素的光吸收量与植物形成花芽有关。如图18所示，植物色素的光吸收量的相对值可以用光源的光谱辐射能量φe(λ)与植物色素的光谱吸收度Pr(λ)的乘积在560～700nm的区间积分的值来表示(以下记为相对植物色素光吸收量)。在该图中，光通量(光谱辐射能量φe(λ)与相对视觉灵敏度V(λ)的乘积在380～780nm的区间积分，再乘以系数683)为1970[1m]，相对植物色素光吸收量(光谱辐射能量φe(λ)与植物色素的光谱吸收度Pr(λ)的乘积在560～700nm的区间积分)在将光谱辐射能量的单位设定为[μW]的情况下，为1319000。所以每1[1m]光通量的相对植物色素光吸收量为669。换句话说，为了尽可能的不对上述秋菊的开花产生影响，需要在3[Lx]以下。这就是说，需要将相对植物色素光吸收量控制在每1m2669×3＝2007以下。
在此，为了评价光源的好坏，考虑相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射通量的比。若分别适用前述的界限值，则成为2007/884＝2.27。即，若使用相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射通量的比在2.27以下的光源，在持续发挥防蛾效果的同时，可以减少对秋菊的开花的影响。其中，必要条件是防蛾有效辐射通量884μW/m2完全均匀地照亮整个垄面。但是，在实际的照明条件下，垄面的最大光量是最小光量的约30倍。而且光量随着时间而减少，所以考虑到该减少部分而进行设计的话，初期的光量是寿命末期的约1.5倍。若考虑两方面则产生约45倍的差距，在这种条件下，既要持续发挥防蛾效果，同时又要降低对秋菊开花的影响，就必须使用相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射通量的比为2.27/45＝0.05以下的光源。而用图17、图18所示的现有技术的黄色荧光灯，相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射通量的比为0.76，而达不到0.05以下，所以不能降低对秋菊开花的影响。
另外，在上述的计算根据中列举了秋菊为例，秋菊是短日性植物中对光最敏感的植物之一，其他多种植物也可适用相同的考虑方法。
按照本发明的照明器具，其特征在于其光源在对植物形成花芽影响强的波段560～700nm的下限560nm与防蛾效果高的波段460～580nm的下限460nm之间具有光谱辐射能量的峰值，同时光谱辐射能量φe(λ)与植物色素的光谱吸收度Pr(λ)的乘积在560～700nm的区间积分的值与包含在460～580nm的波段中的辐射通量的比在0.05以下。
由此，在发挥防蛾效果的同时，可以减少对植物形成花芽的影响。
可是，多种昆虫具有被光引诱的特性。因此，点亮防蛾灯会将夜蛾以外的昆虫聚集在一起，有可能使农作物遭受损害。这样，作为防蛾灯发出的光，最好具有尽可能难以聚集昆虫的特性。
图19示出了相对于使用白色荧光灯的照明器具所引诱的虫数，在同类灯上罩上了各种短波长的截止滤色器的照明器具所引诱的虫数的比例，图20是在该实验中所使用的白色荧光灯和在其上罩上440nm的截止滤色器的情况下的光谱特性。
如上述图19所示，随着短波长侧的光的减少，被引诱的虫的数量不断减少，所以最好尽可能把光减少到长波长侧，其中最好尽力维持抑制夜蛾活动效果好的460nm以上的光。
从上述图19可知，在使用440nm以下的截止滤色器的情况下，被引诱的虫的数量也减少至0到1/10，并且，460nm以上的光几乎原样射出。在图20中，460nm以下的辐射能量的峰值(b)是全波段的辐射能量的峰值的约15％。由此，460nm以下的辐射能量的峰值只要下降到全波段的辐射能量的峰值的10％左右，就可以使夜蛾以外的昆虫难以聚集。
按照本发明的照明器具，具有460nm以下的辐射能量为峰值辐射能量的10％以下的光源。由此，能够维持高的抑制夜蛾活动的效果，而且难以聚集昆虫。
现有技术的防蛾灯使用主波长处于580nm附近的黄色荧光灯。如图12所示，使用在300nm、460nm、580nm、680nm处具有峰值的彩色荧光灯和在600nm处具有峰值的白色荧光灯来调查夜蛾的明亮适应化所需时间的结果，峰值波长为580nm的彩色荧光灯所需时间最短。但是，峰值波长为460nm的灯也以接近最短时间明亮适应化，即使在两者间的波长也能预测到充分的效果。
但是，棉铃虫、斜纹夜蛾这样的夜蛾的复眼视网膜的光谱灵敏度为图21那样，在540nm的附近最高，与现有技术的防蛾灯的主波长580nm附近相比，具有约1.6倍的灵敏度。而视网膜灵敏度比现有技术的主波长580nm高的波段是475nm～575nm。由此，与现有技术的防蛾灯相比，可更高效地使夜蛾复眼明亮适应化，为了得到更好的防除效果，可以使用增大该波段的光的比例的防蛾灯。
现有技术的防蛾灯所发出的光的光谱分布中，上述波段的辐射能量占全辐射能量的比例，如下面表1所示最大为53％左右。由此，为了与现有技术的防蛾灯相比，可确实提高防除效率，上述波段的辐射能量所占比例最好在60％以上。
表1
按照本发明的照明器具，其特征在于475nm以上575nm以下的辐射能量是全辐射能量的60％以上。由此，与现有技术的防蛾灯相比，既能减少所设置的照明器具的灯数、耗电等成本，还可以得到与现有技术同等以上的防蛾效果。
按照本发明，在发挥防蛾效果的同时，还可以减少对植物形成花芽的影响。另外，在维持夜蛾的高的抑制活动效果的同时，还能够难以聚集昆虫类。与现有技术的防蛾灯相比，既能减少所设置的照明器具的灯数、耗电等成本，还可以得到与现有技术同等以上的防蛾效果。
图1(a)是本发明实施例1及2的照明器具的斜视图；图1(b)是本发明实施例1及2的照明器具的剖面图；图2是示出本发明照明器具的绿色荧光灯的光谱辐射特性和滤色器的光谱透射率、透过滤色器后的光谱辐射特性的一例的曲线图；图3是示出本发明照明器具的透过滤色器后的绿色荧光灯的光谱辐射特性与相对植物色素光吸收量的曲线图；图4是示出本发明照明器具的透过滤色器后的绿色荧光灯的光谱辐射特性与防蛾有效辐射通量的曲线图；图5是示出本发明照明器具的白色荧光灯的光谱辐射特性和滤色器的光谱透射率、透过滤色器后的光谱辐射特性的一例的曲线图；图6是示出本发明照明器具的透过滤色器后的白色荧光灯的光谱辐射特性与相对植物色素光吸收量的曲线图；图7是示出本发明照明器具的透过滤色器后的白色荧光灯的光谱辐射特性与防蛾有效辐射通量的曲线图；图8(a)是本发明实施例3的照明器具的斜视图；图8(b)是本发明实施例3的照明器具的概略剖面图；图9是示出本发明照明器具的绿色HID灯的光谱辐射特性和滤色器的光谱透射率、透过滤色器后的光谱辐射特性的一例的曲线图；图10是示出本发明照明器具的透过滤色器后的绿色HID灯的光谱辐射特性与相对植物色素光吸收量的曲线图；图11是示出本发明照明器具的透过滤色器后的绿色HID灯的光谱辐射特性与防蛾有效辐射通量的曲线图；图12是示出现有技术的照明器具中的光源的波长与夜蛾的明亮适应化所需时间之间的关系的曲线图；图13是示出昆虫、人类的光谱视觉效率的曲线图；图14是示出植物色素的吸收光谱(Pr红色光吸收型、Pfr远红色光吸收型)的曲线图；图15是示出黄色荧光灯的光谱辐射特性的曲线图；图16是示出照明器具的辐射通量与光通量的关系的曲线图；图17是示出现有技术的照明器具的防蛾有效辐射通量的曲线图；图18是示出现有技术的照明器具的相对植物色素光吸收量的曲线图；图19是示出相对于使用白色荧光灯的照明器具所引诱的虫数，由在同类的灯上罩上了各种短波长的截止滤色器的照明器具所引诱的虫数的比例的曲线图；图20是示出白色荧光灯和在白色荧光灯上罩上440nm截止滤色器的情况下的光谱特性的曲线图；图21是示出斜纹夜蛾或棉铃虫这样的夜蛾等的波段和光谱灵敏度的关系的曲线图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的各个实施例。
(实施例1)本发明实施例1的照明器具如图1(a)、图1(b)所示。该照明器具是用来防止和灭除夜蛾的防蛾灯，主要由光源1、镇流器2、用于保护灯体及确保防湿性的筒套3、用于吊挂器具的挂钩4、波长选通性滤色器21构成。
作为本发明的特征，光源使用绿色荧光灯，滤色器21使用短波长截止滤色器。图2中示出了绿色荧光灯的光谱辐射特性和滤色器的光谱透射率、透过滤色器后的光谱辐射特性。绿色荧光灯在波长525nm处具有光谱辐射能量的最大峰值，而在405nm和435nm附近也具有小的峰值。后者是包含在荧光灯内的水银所发出的特有的光，在各种荧光灯中是通常所见到的。透过滤色器后，这些光被截止，460nm以下的光谱辐射能量达到峰值的10％以下。另外，根据图3，相对植物色素光吸收量为151，根据图4，防蛾有效辐射通量为4909mW，相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射通量的比为0.03。由此，在发挥防蛾效果的同时，可以减少对植物形成花芽的影响，并且还能够难以聚集昆虫类。另外，在475nm以上575nm以下的辐射能量为全辐射能量的94％。由此，与现有技术的防蛾灯相比，既能减少所设置的照明器具的灯数、耗电等成本，同时还可以得到与现有技术同等以上的防蛾效果。
(实施例2)本发明实施例2的照明器具与实施例1的不同是光源1使用白色荧光灯、滤色器21使用绿色滤色器。图5示出了白色荧光灯的光谱辐射特性和滤色器的光谱透射率、透过滤色器后的光谱辐射特性。透过滤色器后的光谱辐射特性是在波长545nm处具有光谱辐射能量的峰值，根据图6，相对植物色素光吸收量为49，根据图7，防蛾有效辐射通量为1101mW，相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射同量的比为0.04。460nm以下的光谱辐射能量是峰值的10％以下。由此，在发挥防蛾效果的同时，可以减少对植物形成花芽的影响，而且能够难以聚集昆虫类。另外，475nm以上575nm以下的辐射能量是全辐射能量的90％。由此，与现有技术的防蛾灯相比，既能减少所设置的照明器具的灯数、耗电等成本，同时还可以得到与现有技术同等以上的防蛾效果。
另外，实施例1和2中，例示了直管荧光灯，但形状并不限于此，也包含有环形荧光灯和小型荧光灯等。
(实施例3)本发明实施例3的照明器具如图8(a)、图8(b)所示。该照明器具是用来防止和灭除夜蛾的泛光灯，安装在设置有于农田周围的杆子上，适用于对大范围的照明。
在本实施例中，光源1使用HID灯8。在该HID灯8的周围安装有灯罩9，在灯罩9上形成有反射镜10，该反射镜10使HID灯8所发出的光更容易照射。另外，在前玻璃20内设置滤色器21。特别是光源1使用绿色HID灯，滤色器21使用绿色滤色片。图9中示出了绿色HID灯的光谱辐射特性和滤色器的光谱透射率、透过滤色器后的光谱辐射特性。透过滤色器后的光谱辐射特性是在波长535nm处具有光谱辐射能量的峰值，根据图10，相对植物色素光吸收量为74，根据图11，防蛾有效辐射通量为18787mW，相对植物色素光吸收量与防蛾有效辐射通量的比是0.004；460nm以下的光谱辐射能量是峰值的10％以下。由此，在发挥防蛾效果的同时，可以减少对植物形成花芽的影响，而且能够难以聚集昆虫类。另外，475nm以上575nm以下的辐射能量是全辐射能量的95％。由此，与现有技术的防蛾灯相比，既能减少所设置的照明器具的灯数、耗电等成本，同时还可以得到与现有技术同等以上的防蛾效果。
权利要求
1.一种照明器具，具有光源，其特征在于所述光源具有如下特性在对植物形成花芽影响强的波段560～700nm的下限560nm与防蛾效果高的波段460～580nm的下限460nm之间具有光谱辐射能量的峰值；光谱辐射能量φe(λ)与植物色素的光谱吸收度Pr(λ)的乘积在560～700nm的区间积分的值与包含在460～580nm的波段中的辐射通量的比在0.05以下；在460nm以下的波段中的光谱辐射能量为所述峰值的10％以下。
2.一种照明器具，具有光源和覆盖光源的滤色器，其特征在于光源和滤色器是组合在一起；从前述光源经滤色器射出的光在对植物形成花芽影响强的波段560～700nm的下限560nm与防蛾效果高的波段460～580nm的下限460nm之间具有光谱辐射能量的峰值；光谱辐射能量φe(λ)与植物色素的光谱吸收度Pr(λ)的乘积在560～700nm的区间积分的值与包含在460～580nm的波段中的辐射通量的比在0.05以下；在460nm以下的波段中的光谱辐射能量为所述峰值的10％以下。
3.如权利要求1或2所述的照明器具，其特征在于475nm以上575nm以下的波段的辐射能量为全辐射能量的60％以上。
全文摘要
一种照明器具，在具备防虫效果的同时可以减少对植物形成花芽产生的影响，该照明器具使用具有以下特性的光源，即在对植物形成花芽影响强的波段560～700nm的下限560nm与防蛾效果高的波段460～580nm的下限460nm之间具有光谱辐射能量的峰值，而且，光谱辐射能量φe(λ)与植物色素的光谱吸收度Pr(λ)的乘积在560～700nm的区间积分的值与包含在460～580nm的波段中的辐射通量的比在0.05以下。
文档编号F21V33/00GK1483316SQ03152399
公开日2004年3月24日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年7月31日
发明者西村唯史, 向阪信一, 内田达清, 山田真, 青木慎一, 仓光修, 蚁川谦太郎, 王藤章英, 一, 太郎, 清, 英 申请人:松下电工株式会社