用于向作物提供园艺光的方法和用于园艺照明的照明设备的制造方法_2

文档序号:8267969阅读:来源:国知局
_800nm的范围,尤其至少625-675nm的第二波长处的光强度。这并不暗示当照明设备被接通时来自该照明设备的光将总是包括两个区域内的强度。照明设备可暂时性地提供具有仅其中一个光谱范围内的强度的光,比如蓝光或(远)红光。进一步地,由于设备包括多个LED这一事实,因此十分可行的是一个或多个LED主要给出蓝光,而一个或多个其他LED可主要给出(远)红光(亦见下文)。术语“园艺光”还可以附加地或替代性地包括具有光谱分布的光,所述光谱分布至少具有选自PAR范围的第一波长处的光强度(以及还可选地超出PAR,即超过700nm,亦进一步见下文)。“选自范围的波长”的说法还可以包括带发射器(band emitter)的使用,甚至是尽管至少在所述范围内的波长处发射但还在所述范围之外发射的带发射器。此说法可以尤其地但排他地包括具有该范围中的主发射波长的发射器。
[0026]可以应用自身生成这里所指示的波长的LED和/或可以应用与诸如有机或无机染料的转换材料相组合、提供具有所指示的(多个)波长的光的LED。例如,(多个)LED可以被配置成作为蓝色发射器生成具有选自400-475nm的范围的发射波长的光,并且这样的(多个)LED还可以被应用来基于由有机或无机染料将LED光的部分或全部转换成另一或交叠(overlaping)的波长或波长范围(比如这里所指示的625_800nm的范围内)而生成LED光。术语“染料”还可以涉及多种染料。
[0027]术语“园艺”涉及用于人类使用的(集约的)植物栽培并且在其行为方面十分多样化,其中包括食用类植物(水果、蔬菜、菌类、药膳)和非食用类作物(花、树木和灌木、草坪草、蛇麻草、葡萄藤、医用药草)。术语“作物”在本文中用来指示被种植或已经被种植的园艺植物。用于食物、衣装等的大规模种植的同种植物可被称为作物。作物是长成后将作为例如食物、牲畜饲料、燃料而被收获的或用于任何其他的经济用途的非动物类物种或品种。术语“作物”还可涉及多个作物。园艺作物可尤其指食物类作物(番茄、胡椒、黄瓜和生菜)以及指(潜在地)孕育这些作物的植物,例如番茄植物、胡椒植物、黄瓜植物等。园艺在本文中可大体上涉及例如作物和非作物植物。作物植物的示例有水稻、小麦、大麦、燕麦、鹰嘴豆、豌豆、豆工豆、扁豆、绿豆、黑豆、黄豆、菜豆、蛾豆、亚麻籽、芝麻、黧豆(khesari)、大麻、辣椒、茄子、番茄、黄瓜、秋葵、花生、马铃薯、玉米、珍珠粟、黑麦、苜蓿、萝卜、卷心菜、生菜、胡椒、向日葵、甜菜、蓖麻、红三叶草、白三叶草、红花、菠菜、洋葱、大蒜、大头菜、西葫芦、香瓜、西瓜、黄瓜、南瓜、洋麻、油棕、胡萝卜、椰子、木瓜、甘鹿、咖啡、可可、茶叶、苹果、梨、桃、楼桃、葡萄、杏、草莓、菠萝、香蕉、腰果、朝天椒、木薯、芋头、橡胶、高粱、棉花、黑小麦、木豆和烟草。尤其受关注的有番茄、黄瓜、胡椒、生菜、西瓜、木瓜、苹果、梨、桃、樱桃、葡萄和草莓。
[0028]园艺作物可以尤其在温室中种植。因此,本发明尤其涉及设备和/或方法在温室中的应用。设备可布置在植物之间,或将成为的植物之间,这被称作“中间照明”。比如番茄植物的在挂线上(on wires)上的园艺种植可以是可利用本设备和方法来处理的针对中间照明的应用的具体的领域。设备还可布置在植物或将成为的植物的上方。尤其当园艺作物是在彼此重合(on top of each other)的层中种植的时候,人工照明是必要的。分层种植园艺作物被指示为“多层种植”并且可在植物工厂中进行。所述设备和/或方法同样可被应用在多层种植中。
[0029]因此,在另一方面,本发明还提供一种园艺应用,其也可被称作园艺站点(site),尤其选自包括温室和植物工厂的组,其中该园艺应用进一步包括诸如本文中所描述的照明设备。在实施例中,这样的园艺应用包括多个所述照明设备,其中所述照明设备可选地被配置成在所述园艺应用内侧向地照射作物。在另一个实施例中,该园艺应用包括用于多层作物种植的多个层,该园艺应用进一步包括多个所述照明设备,其被配置用于为所述多个层中的作物进行照明。在其中使用中间照明的实施例中,LED栅格将被大体上竖直地布置,而在具备多层作物种植的实施例中,LED栅格将被大体上水平地布置,尽管(较小大小的)中间照明还可能被应用于多层种植中。
[0030]尤其在其中园艺作物被种植成行(这可以被指示为园艺布置)的温室中,本发明的方法可以被应用来实现对作物的侧向照射,这也可以被称作侧面照明。“对作物的侧向照射”的说法尤其指示照明设备的这样的配置,即使得在作物生长过程的至少部分期间,作物从侧面被照射。这并不排除(附加的)顶部照明,而是至少本发明的方法的照明设备以这样的方式配置,即在作物生长过程的至少部分期间作物是从作物的侧面被照明。假设是成行的作物种植,则照明设备的至少部分(尤其是其光发射表面的至少部分)可以被布置在作物的行之间。因此,在根据本发明的实施例的方法中使用的照明设备的园艺光的至少部分可以具有水平的传播组分并且照射一个或多个作物。利用当前温室中的已知的顶部照明布置,这是不可能的。侧面照明的优点在于作物可以被更佳地(更完整地)照射,能量使用是更有效率的并且因而总体能耗可以被降低,而且,尤其利用本发明的设备,选择性地驱动设备的一部分来照射作物的全体或部分(例如,取决于作物的高度和/或将被照射的作物的部分)和/或选择具体的颜色来满足具体的龄期中的作物的需求可以是可能的。
[0031]术语“栅格”尤其涉及网络(network)。在LED栅格中,LED被布置于该网络内或网络上,或者LED总数中的部分被布置于网络中或网络上。因此,术语“栅格”也可以涉及电路或LED电路。栅格尤其包括LED的2D布置、阵列或矩阵。因此,所述栅格还可以被指示为2D栅格或矩阵。在具体的实施例中,栅格包括或是线网。“栅格”在本文中也被指示为“LED栅格”。
[0032]术语“栅格”还可以指示具有比宽度充分地更大(比如大10倍以上)的长度和高度的系统。如下文所指示的,栅格可以具有0.5m2或大更多的面积(S卩,被栅格覆盖的面积或栅格表面面积),而其厚度可以仅为几毫米(_),或上至几厘米(cm)。栅格可以是柔性的(亦见下文)。栅格具有第一侧(正面)和第二侧(背面),它们彼此相对地布置,并且(在照明设备使用期间)园艺光可以从一侧或两侧发出。正面和背面侧的表面面积与栅格的覆盖面积(在栅格的平面中)大体上相同。栅格还定义出(虚拟的)栅格平面,其因而将大体上与第一侧和第二侧平行,第一侧和第二侧在本文中也被指示为正面(侧)和背面(侧)。栅格因此也可以被称作“平面栅格”,但不限于是平坦的或刚性的。通孔是从所述第一侧到所述第二侧。
[0033]尤其地,LED可以被配置成提供具有光轴的光束中的所述园艺光,,其中优选地所述光轴被配置为垂直于所述栅格平面。这可能尤其适用于设备的LED总数的至少75%,比如多个LED的至少90%。
[0034]因此,LED可以被配置成(在使用期间)提供具有垂直于所述栅格平面的光轴的光束中的所述园艺光。因此,竖直地布置的栅格可以提供水平地传播的光束。术语“垂直”还可以涉及“基本上垂直”。垂直因此可以涉及例如90° ±10%,例如尤其90° ±5%,例如90° ±1%。同样地,术语“水平”可以指“基本上水平”,具有从地表面的微小偏离,比如10°以内,尤其5°以内,例如1°以内。
[0035]如上文所指示的,在实施例中,LED总数中的部分可以提供从栅格的背面发出的光以及LED总数中的部分可以提供从栅格的正面发出的光。因此,尤其地,多个发光二极管可以包括两个或更多的LED子组,其中一个或多个所述子组的(多个)LED被配置成提供与一个或多个其他子组的(多个)LED的方向相反的光束。这两个或更多的子组是可独立地控制的。
[0036]因此,设备还可以包括用以从设备的第一侧提供光的多个子组,所述子组被配置成提供具有不同的光谱光分布的光,以及用以从设备的第二侧提供光的多个子组,所述子组被配置成提供具有不同的光谱光分布的光,其中所有这些(背面和正面)子组是可独立地控制的。另一参数可以是(多个)LED或(多个)LED的(多个)子组的位置,通过该参数可以控制光谱光的空间分布;进一步见下文。
[0037]照明设备(尤其地栅格)可跨越(span)例如0.5_400m2的面积,比如2_400m2。每m2的LED数量(LED密度)例如可大约为1-400,比如4-100,尽管可能存在具有更多或甚至具有更少LED (每平方米)的栅格。注意,栅格上的LED分布可以是规则的或者可以在栅格的不同区域内变化。一般而言,LED将以规则的图案被布置,尽管可能不排除其他的图案。设备可以包括例如至少16个LED。在实施例中,设备包括n x m个LED,其中η至少是4,以及m至少是4,例如至少10。
[0038]LED尤其是固态LED,但可选地也可以是有机LED。还可以应用固态和有机LED的组合。术语“LED”也可涉及多个LED管芯。因此,在实施例中,在单个的LED的位置处,可布置多个LED管芯,例如两个或更多的LED管芯的LED封装。术语“LED”也可以涉及LED封装。
[0039]基于LED的固态照明的出现为在园艺中的应用提供了机会。使用LED的主要优点源自控制光的光谱组成以紧密地匹配植物的感光器的敏感度的可能性。与比如改进的热量控制和分布LED的自由的附加的益处一起,这提供了更优化的生产并且使得能够影响植物的形态和组成。它还为减小能量消耗(和相关联的成本)带来了希望。
[0040]固态LED容易被集成在数字控制系统中,便利于例如“日累积光(daily lightintegral)”照明和日出及日落模拟等照明程序。LED比当前的灯操作起来更安全,因为它们不带有玻璃罩且不含汞。
[0041]LED能够让人将光更靠近目标分布,这可以导致穿过屋顶并且进入温室的地面的更少的损失。此外,可以实现作物中更佳的光分布。对于比如番前的高挂线(high-wire)作物,无疑是这种情形。
[0042]如上文所指示的,一个或多个LED可以包括(多种)转换材料,比如无机染料和有机染料中的一个或多个,其用于至少部分地将LED光转换成具有另一波长的光。
[0043]照明设备可以是柔性照明设备。例如,它可以是柔性(2D)线栅(wire grid)或柔性网。照明设备可以从屋顶或天花板悬挂下来,或者可以被提供于框架中(例如在也可以被用作电导体或包括电导体的轨之间),等等。
[0044]在实施例中,多个发光二极管包括两个或更多的可独立地控制的发光二极管子组,其中可选地所述子组中的两个或更多个被布置在不同的高度处,并且
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