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_4

文档序号:8267969阅读:来源:国知局
轨布线是相邻的并且相比于第一电力轨布线是在第二电力轨布线的相对侧上。
[0069]多个LED可以被嵌在透明箔片中。尤其地,透明箔片包括从箔片的第一侧到第二侧的通孔。这些通孔可以基本上与上文提到的栅格的通孔一致,或可以甚至就是这些通孔。尤其地,箔片具有箔片面积,并且其中通孔具有横截面积,其中通孔的横截面积的总面积在箔片面积的50-95%的范围内。再次地,这可以有益于气候控制,因为例如空气流动可以比利用封闭的照明设备基本上更少地受阻。
[0070]本发明提供用来刺激植物生长和发育的新的方式的人工照明,被公认为园艺照明的技术。特别地,存在其中使用人工照明的两个主要的园艺环境。第一,除了日光之外,其中使用顶部照明和蓬内部照明来增加作物产量的温室。第二,其中作物主要在无日光条件下生长,并且因而严重地依靠人工照明的多层系统。在本发明公开中,我们考虑用于温室中的比如番茄、黄瓜和甜椒(红椒)的高挂线作物以及用于植物工厂中的多层作物种植的优化的基于LED的补充照明发光体。
[0071]本文中的术语“基本上”(例如在“基本上所有的发射”中或在“基本上由......构成”中)将被本领域技术人员理解。术语“基本上”还可包括采用“整个地”、“完全地”、“所有”等的实施例。因此,在这些实施例中,形容词“基本上”也可被移除。在适用的情况下,术语“基本上”还可涉及90%或更高,例如95%或更高,尤其99%或更高,甚至更尤其99.5%或更高,包括100%。术语“包括”还包括其中该术语“包括”意指“由……构成”的实施例。
[0072]此外,本说明书中和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等被用于区分相似的元件,并且不一定用于描述有顺序的或者按照时间排序的次序。将能够被理解的是,这样使用的术语在合适的条件下是可以互换的,并且本文所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或图示的顺序的顺序操作。
[0073]本文中的设备是在操作期间被描述的设备其中之一。如对本领域技术人员将是清楚的,本发明不限于用于操作的方法或操作中的设备。
[0074]应当注意的是,上文提到的实施例图示本发明而非限制本发明,并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求范围的情况下设计出许多替代性的实施例。在权利要求中,任何放置在括号之间的附图标记都不应被解释为对权利要求的限制。动词“包括”及其连词的使用不排除除权利要求所陈述的那些之外的元件或步骤的存在。位于元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于可适当地编程的计算机来实施。在列举了若干构件的设备权利要求中,这些构件中的若干个可通过一个并且同一硬件项目被体现。某些措施被记载于相互不同的从属权利要求中的单纯事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。
[0075]本发明进一步适用于包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征的一个或多个的设备。本发明进一步涉及包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征的一个或多个的方法或者过程。
[0076]本专利中讨论的各个方面可以组合起来以便提供附加的优点。而且,特征中的一些可以构成一个或多个分案申请的基础。
【附图说明】
[0077]现将参考示意性附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例,在附图中,对应的附图标记指示对应的部件,并且其中:
图1-2示意性地绘出一些应用;
图3不出根据本发明的LED栅格的第一不例,同时图4不出针对图3的LED布置的等效电路;
图5示出根据本发明的LED栅格的第二示例,同时图6示出针对图5的LED布置的等效电路;
图7a-7i示意性地绘出一些示例;
图8a-8c示意性地绘出本发明的一些方面;以及图9a_9d示意性地绘出一些另外的示例。
[0078]这些附图不一定按比例绘制。
[0079]图10示出针对若干个LED电功率(P),根据LED节距的由LED栅格发射的光子通量(F)。这里,假设LED被布置成方形栅格并且仅朝一侧发射。LED的效率被认定为2 μ mol/Sec/Wele。的PAR辐射(对蓝、红和远红LED而言,虽然有些高却合理的值)。
[0080]图11绘出绿色植物中的一些常见感光器的相对吸收光谱。
【具体实施方式】
[0081]图1示意性地绘出用于例如番茄生长的园艺应用。用附图标记I指示园艺作物。附图标记2指示可能的(多个)果实(在这种情况下是番茄)。仅用番茄作物作为示例来说明一些方面。
[0082]作物或番茄植物被布置成行。行之间、并且因此植物之间的中间距离(interdistance)用附图标记LI指示并且可以例如在1-2m的范围内,比如1.5m。用附图标记H指示的距地平面的总高度可例如在2-4m的范围内,比如约3m。该总高度对园艺照明尤其相关的部分可覆盖高度Hl并且是在0.5-lm的范围内,并且在地面上方大约为高度H2,该高度H2可在0.5-1.5m的范围内,尤其约lm。用附图标记500指示的照明设备可尤其对在所述高度Hl上的园艺作物进行处理;然而,在左侧,只是通过示例的方式示出相对较高的照明设备500。附图标记d指示照明设备500 (的(多个)光发射表面)和作物I之间的距离。附图标记511指示可以由照明设备500生成的园艺光。如上文所指示的,在照明设备500的高度和/或长度上,园艺光511在强度和光谱分布方面可以有所不同。
[0083]附图标记1000指示园艺应用,在此以温室为例。多行作物I可以被指示为园艺布置。
[0084]设备500可以包括多个发光二极管。在实施例中,该多个发光二极管可以包括两个或更多的可独立地控制的发光二极管子组(见下文)。所述子组的两个或更多个可被布置在不同的高度处。这样,园艺光511可以由所述子组的一个或多个作为例如作物I的高度的函数被提供给(多个)作物I。
[0085]照明设备包括LED的栅格或2D布置,这将在下文中作进一步阐明。栅格用附图标记530指示。栅格具有栅格平面580,在该附图中栅格平面580垂直于附图的平面。如图9A-9D中图示的,栅格530的第一侧531和第二侧532平行于栅格平面580。注意,第一侧和/或第二侧不一定是平坦的,因为栅格可以例如包括具有被布置于其上的LED的线网(wire mesh)。
[0086]如可以从图9A-9D看出的,园艺光511从栅格530的第一和/或第二侧发出。设备的LED (其在另外的附图中被更详细地绘出)发射用附图标记511a指示的光束。这些光束具有光轴581。如在附图中可以看出的,光轴垂直于栅格平面。
[0087]接下来将参考图2讨论另一个实施例。在该实施例中,如本文所描述的照明设备500用于多层种植。用附图标记1010指示多个层。在这种情况下,有益的是所有的LED在朝向植物的相同方向上发射。在这种情况下,将LED栅格夹在两个箔片之间可能是有利的。这能够实现在机械方面更鲁棒并且更好地被遮蔽于植物工厂中存在的潮湿环境的LED栅格。优选地,通过并入含有基于诸如T12的微粒的白色涂料的层使得LED的背面处的箔片能够漫反射。优点在于被植物反射回到光源的光得以回收。箔片用附图标记360指示。在实施例中,箔片360可以包括通孔(亦见下文)。
[0088]本发明还提供其中LED被布置成矩阵的LED布置。矩阵被连接到至少三条电力轨布线。所述LED被形成作为被布置在第一电力轨布线和第二电力轨布线之间的第一 LED子组以及被布置在第二电力轨布线和与第一电力轨布线的电压相同的第三电力轨布线之间的第二 LED子组。这意味着存在用LED的矩阵点缀的交替的电力轨线。这能够使得驱动电压保持低并且它改进了设计的可缩放性(scalability)。根据本发明的第一示例在图3中被示出。
[0089]LED布置再次包括布置成矩阵的LED 510 (或LED封装)的栅格530,其中每个LED(或LED封装)由连接线连接在矩阵内,并且矩阵被连接到电压轨10、12。
[0090]电压轨连接至用于LED 510的电力轨布线以供应电力。术语“电力”轨布线仅仅用来区分(唯一的)两个“电压”轨10、12,所有的电力轨布线连接这两个电压轨。“电力轨布线”仅仅是施加有电压并且被用来将电力(即,电流)输送至所连接的LED的布线。
[0091]这些电力轨布线跨矩阵分布,以使存在连接至两个电压轨10、12的至少三条电力轨布线。存在用LED的矩阵点缀的交替的电力轨布线。在所示出的示例中,存在三条(较高电压)电力轨布线30被连接到高压轨10以及三条(较低电压)电力轨布线32被连接到低压轨12。LED被形成为被布置在相邻的电力轨布线之间的单独的LED子组,其中所述相邻的电力轨布线为一条较高电压的电力轨布线和一条较低电压的电力轨布线。
[0092]本发明可以用三条电力轨布线来实施,例如图3中靠左侧的前两条高电力轨布线30和第一低电力轨布线32。在这种情况下,仅存在第一电力轨布线30和第二电力轨布线32之间的第一 LED子组510a以及第二电力轨布线32和与第一电力轨布线的电压相同的第三电力轨布线30之间的第二 LED子组510b。
[0093]每个LED子组根本上可以是单个的LED。它反而可以是可包括多个LED的LED封装。它还可以是LED的串联连接、LED的并联堆、或并联堆的串联连接(如在图3中的)。
[0094]图3示出其中每个LED子组具有由2个并联的LED构成的3个堆的串联连接的示例。因而,每个LED子组中的LED被置于3*2的矩阵中:“并联”方向上2和“串联”方向上3。
[0095]使用该方式,对于3V的LED电压降,驱动电压10被固定为3*3V=9V。
[0096]该布置使得LED矩阵在两个正交的方向上尺寸能够被缩放。在图3所示的示例中,电力轨布线在列的方向上铺设(run)并且它们的极性在行的方向上交替。
[0097]在这种情况下,LED矩阵在行的方向上可以通过增加或减少电力轨布线的数量被缩放。LED矩阵在列的方向上可以通过增加或减少LED子组510a、510b的每个堆中的并联的LED的数量被缩放。
[0098]该缩放使得LED矩阵能够被制成如所期望的一样大,同时仍然保持相同的驱动电压。
[0099]当然,LED矩阵越大,驱动电流越大。然而,这可以仅仅通过起始于具有固定的驱动电压范围和固定的驱动电流范围的驱动源(driver supply)、并且使用与为整个阵列供电所需的一样多的这些源(sup
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