專利名稱：具有冷卻配置的照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)光源以及它們?cè)诖龠M(jìn)溫室或生長(zhǎng)箱中的農(nóng)作物的生長(zhǎng)的用途。
背景技術(shù)：
在(使用日光的)溫室和(不具有日光的)生長(zhǎng)箱中，植物全年都在生長(zhǎng)。溫室或生長(zhǎng)箱的封閉環(huán)境要求不同的參數(shù)的良好控制，以便提供植物的最佳的光合作用?？刂乒夂献饔貌⑶乙虼丝刂浦参锷L(zhǎng)的三個(gè)最重要參數(shù)是環(huán)境光強(qiáng)度、溫度和二氧化碳(CO2)濃度。如今存在各種控制系統(tǒng)，用于通過例如使用用于增加溫室或生長(zhǎng)箱中的CO2濃度的CO2生成器和附加的照明配置來控制所述參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)，以監(jiān)視和/或控制植物的生長(zhǎng)。通常將溫室中的CO2的大體濃度升高到大約1300ppm來實(shí)現(xiàn)使用常規(guī)系統(tǒng)的CO2 增加。但是，該系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于靠近植物的樹葉位置(光合作用在這里發(fā)生)的CO2濃度可能較低(例如由于損耗)，并且不足以實(shí)現(xiàn)光合作用中希望的增加。為了對(duì)于溫室和生長(zhǎng)箱提供附加照明，高亮度、高度有效的發(fā)光二級(jí)管(LED)由于它們的低能量消耗、良好效率、低成本和調(diào)整顏色輸出的可能性而變得越來越引人注意。LED的光輸出取決于大量因子如LED的亮度、用于創(chuàng)建特定光圖案的任意光學(xué)元件、向LED傳遞的電流、LED的結(jié)溫(即LED的發(fā)光部分的溫度)。總而言之，對(duì)于具體的結(jié)溫報(bào)告LED的光輸出。光輸出隨著由LED的操作生成的溫度的增加而減小，并且因此對(duì)于更高的溫度降低LED的效率。此外，LED的壽命也受到結(jié)溫的影響，更高的結(jié)溫減小設(shè)備的壽命。在操作期間可以使用各種方法來冷卻LED。一種常用的技術(shù)是將LED熱耦合到散熱器，該散熱器將由LED生成的熱量散發(fā)到環(huán)境中。可選擇地，可以使用受迫空氣和液體來冷卻LED。這些方法可能導(dǎo)致足夠的結(jié)溫降低從而獲得希望的光輸出。但是，對(duì)于單獨(dú)LED光輸出的增加的不變希望引起了對(duì)于超出常規(guī)散熱器的能力的熱管理的需求。WO 2007/093607公開了一種用于刺激植物生長(zhǎng)的照明設(shè)備。該照明設(shè)備具有用于發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)的光的固態(tài)光源。該固態(tài)光源與冷卻介質(zhì)接觸，該冷卻介質(zhì)具有_50°C到0°C之間并且優(yōu)選地-50°C到_20°C之間的溫度范圍。但是，該冷卻介質(zhì)的使用是不利的，其需要將介質(zhì)封裝到至少兩個(gè)管道中。因此，顯然在本領(lǐng)域中需要改進(jìn)的基于LED的照明設(shè)備并且特別地在大規(guī)模溫室和生長(zhǎng)箱中用于促進(jìn)或控制植物生長(zhǎng)的照明設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)的問題并且提供一種用于LED的改進(jìn)的熱管理的策略，以促進(jìn)或控制植物的生長(zhǎng)，同時(shí)還提供對(duì)影響植物生長(zhǎng)的條件的改善控制。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于促進(jìn)植物的生長(zhǎng)的照明系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括被適配為發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光的固態(tài)光源的陣列；以及冷卻配置，其包括用于傳導(dǎo)冷卻介質(zhì)的導(dǎo)管，該導(dǎo)管具有至少一個(gè)用于接收氣態(tài)冷卻介質(zhì)的入口孔以及多個(gè)用于從所述冷卻配置釋放所述氣態(tài)冷卻介質(zhì)的出口孔，所述冷卻配置與所述光源機(jī)械接觸并且熱接觸。典型而言，該導(dǎo)管是導(dǎo)熱的。并且典型而言，所述導(dǎo)管的至少一部分與所述光源熱連接。典型而言，該冷卻配置可連接到CO2的源。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，將該冷卻配置連接到CO2的源，例如CO2生成器或CO2罐子。本發(fā)明允許照明和CO2劑量在單個(gè)系統(tǒng)中的集成?？梢詫⒃撓到y(tǒng)靠近植物放置，使得靠近植物的樹葉提供光和CO2,因而調(diào)節(jié)植物的局部周圍的條件(光強(qiáng)度、溫度、CO2濃度)，以便促進(jìn)光合作用。通過同時(shí)提供光合作用所需要的光和CO2，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以非常有效地被用于提供在植物的局部周圍特別是靠近樹葉處的必要條件?！ねㄟ^在植物所在地提供CO2，可以有利地避免生長(zhǎng)箱或溫室中的高的CO2環(huán)境濃度。此外，通過本發(fā)明，可以避免用于照明和CO2補(bǔ)充的獨(dú)立系統(tǒng)的使用，因此降低成本。本發(fā)明的照明系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的構(gòu)造?？梢詫⑵渲圃斓姆浅＠w細(xì)，從而很大程度上降低或避免了日光的阻擋(又被稱為日光攔截)。除了向植物提供光和CO2之外，根據(jù)本發(fā)明的該系統(tǒng)具有可以由LED將從該系統(tǒng)釋放的該冷卻介質(zhì)加熱到比溫室或生長(zhǎng)箱中的環(huán)境溫度更高的溫度的優(yōu)點(diǎn)，并且因此當(dāng)該冷卻介質(zhì)被釋放時(shí)可以進(jìn)一步增加植物局部周圍的溫度，這進(jìn)一步增加了光合作用。此外，在植物方向上釋放的暖流動(dòng)介質(zhì)可以防止已知的病原體(如真菌)生長(zhǎng)偏愛的高濕度水平。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該出口孔可以是可封閉的。具體而言，該孔可以是可變地封閉的，因而該出口孔的尺寸是可調(diào)整的。這樣，可以控制該冷卻介質(zhì)的釋放。為了對(duì)植物提供希望的CO2增加，能夠控制包含CO2的冷卻介質(zhì)的釋放是特別有利的。典型而言，該冷卻配置可以形成被適配為從該溫室或生長(zhǎng)箱外部吸收空氣并且將其釋放到該溫室或生長(zhǎng)箱內(nèi)的開放式系統(tǒng)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，將該固態(tài)光源的陣列配置在所述導(dǎo)管的外部之上。然后該出口孔可以典型地位于該導(dǎo)管的與該光源相同的一側(cè)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該系統(tǒng)還可以包括一個(gè)或多個(gè)以下設(shè)備和監(jiān)視器用于控制該出口孔的尺寸的封閉控制設(shè)備；光輸出控制設(shè)備；溫度監(jiān)視器；co2含量監(jiān)視器以及時(shí)鐘或定時(shí)器。因此，基于與有關(guān)參數(shù)之一(具體而言，溫度、冷卻配置中的該冷卻介質(zhì)的CO2濃度、植物周圍的CO2濃度、LED功率消耗和光強(qiáng)度)相關(guān)的信息，可以通過控制例如LED功率供應(yīng)、作為冷卻介質(zhì)的空氣的吸入、該冷卻介質(zhì)的CO2補(bǔ)充和/或該出口孔的尺寸來調(diào)整一個(gè)或多個(gè)其他參數(shù)，因而提供最佳條件。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明涉及一種用于控制溫室或生長(zhǎng)箱中的植物的生長(zhǎng)的方法，該方法包括以下步驟提供如上所述的系統(tǒng)，其中，所述光源的陣列和所述多個(gè)出口孔位于該溫室或生長(zhǎng)箱的內(nèi)部；經(jīng)由至少一個(gè)入口孔將包含CO2的冷卻介質(zhì)引入該導(dǎo)管中；經(jīng)過該導(dǎo)管傳導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)，從而該冷卻介質(zhì)可以吸收由所述光源的陣列生成的熱量；并且允許所述冷卻介質(zhì)從所述冷卻配置經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)該出口孔逃離到該溫室或生長(zhǎng)箱中。典型而言所述光源中的至少一個(gè)和所述多個(gè)出口孔中的至少一個(gè)位于將要被控制生長(zhǎng)的植物的附近。根據(jù)本發(fā)明的該方法有利地在該植物所在地處同時(shí)提供光和CO2，其中光和CO2在該植物所在地是最有用的。因此，通過控制植物局部周圍的CO2濃度，可以在該溫室或生長(zhǎng)箱中避免對(duì)于人類可能有害的高CO2環(huán)境濃度。此外，該冷卻介質(zhì)圍繞植物的流動(dòng)可以通 過保持植物周圍的濕度處于適度水平，阻止病原體微生物特別是真菌的生長(zhǎng)。上文描述了關(guān)于本發(fā)明的方法中所使用的照明系統(tǒng)的其他優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，該冷卻介質(zhì)是從該溫室或生長(zhǎng)箱的外部收集的環(huán)境空氣。這是非常有利的，因?yàn)榭諝馐潜阋说睦鋮s介質(zhì)并且當(dāng)使用外部空氣時(shí)通常不需要冷卻介質(zhì)的獨(dú)立冷卻。該方法因此是非常節(jié)能的?？諝獗旧戆梢杂糜诖龠M(jìn)光合作用的C02。然而，當(dāng)冷卻介質(zhì)具有比普通空氣的CO2含量更高的CO2含量時(shí)，該方法更有效。該方法因此可以包括在允許該冷卻介質(zhì)從該冷卻配置逃離到該溫室或生長(zhǎng)箱中之前向該冷卻介質(zhì)補(bǔ)充CO2的步驟。具體而言，當(dāng)使用外部空氣作為該冷卻介質(zhì)時(shí)，向該冷卻介質(zhì)補(bǔ)充CO2以便允許增加圍繞植物的CO2濃度因此是特別有利的，這是通過在植物的方向中從該冷卻配置釋放包含CO2的冷卻介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，冷卻介質(zhì)具有至少500ppm,優(yōu)選地至少IOOOppm或更優(yōu)選地至少1300ppm的CO2含量。注意到本發(fā)明涉及權(quán)利要求中所述的特征的全部可能的組合。


現(xiàn)在將參考示出本發(fā)明實(shí)施方式的附圖，更詳細(xì)地描述了本發(fā)明的這些以及其他方面。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的照明系統(tǒng)的橫截面長(zhǎng)側(cè)視圖。圖2a和2b示出了根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式的照明系統(tǒng)的橫截面?zhèn)韧敢晥D。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的照明系統(tǒng)的橫截面短側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出用于特別是在溫室或生長(zhǎng)箱中控制和/或促進(jìn)植物的生長(zhǎng)的照明系統(tǒng)的第一實(shí)施方式。圖I的實(shí)施方式特別適用于被配置(例如懸掛)在與要影響的植物相距短距離。照明系統(tǒng)100包括固態(tài)光源IOlaUOlb等等的陣列(101)(統(tǒng)稱為光源101)，這里是安裝在冷卻配置102上并且與冷卻配置102熱接觸的LED，該冷卻配置102包括導(dǎo)管103，導(dǎo)管103具有入口孔(未示出)和多個(gè)出口孔105a、105b等等。將光源101電耦合到電源(未示出)以便它們的操作。對(duì)于光合作用，植物主要使用波長(zhǎng)范圍為400-500nm (藍(lán)光)和600-700nm (紅光)的光。但是取決于農(nóng)作物的類型，植物可以使用整個(gè)可見頻譜(白光)的光。因此，LED101可以被適配成發(fā)射波長(zhǎng)范圍從400nm到800nm或者具有一個(gè)或多個(gè)它們的子范圍(如400-500nm 和 / 或 600_700nm)的光。冷卻配置102包括導(dǎo)管103，可以通過導(dǎo)管103傳導(dǎo)氣態(tài)冷卻介質(zhì)。導(dǎo)管103具有至少一個(gè)用于接收冷卻介質(zhì)的入口孔(未示出)。典型地借助可選擇地與空氣壓縮機(jī)(未示出)組合的泵(未示出)將該介質(zhì)抽吸到導(dǎo)管103中。冷卻配置102經(jīng)由被連接到散熱器104的LED印刷電路板(PCB)與LED 101熱接觸。該P(yáng)CB是至少部分地導(dǎo)熱的，并且可以包括陶瓷、玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹脂層壓板(如FR4或金屬核心PCB (MCPCB))。通過允許熱傳導(dǎo)的任意常規(guī)手段將LED 101貼附到散熱器104。還能夠經(jīng)由PCB將LED直接連接到導(dǎo)管103，即不使用散熱器。 LED 101被配置為在遠(yuǎn)離導(dǎo)管103的方向中發(fā)射光，該光適用于位于照明系統(tǒng)100附近的一個(gè)或多個(gè)植物P1、P2等等(統(tǒng)稱為植物P)。在沿導(dǎo)管103的長(zhǎng)度方向配置多個(gè)出口孔105a、105b等等(統(tǒng)稱為出口孔105)?？?05允許在導(dǎo)管103中傳導(dǎo)的冷卻介質(zhì)逃離到環(huán)境中。典型而言，全部出口孔105大體上位于導(dǎo)管103的相同的側(cè)面上，這也典型是在該導(dǎo)管上裝配LED 101的一側(cè)。由于出口孔典型地位于導(dǎo)管103的意圖面對(duì)植物的一側(cè)上，所以冷卻介質(zhì)將在植物P的方向中從導(dǎo)
管逃離。根據(jù)本發(fā)明，LED在操作期間生成的熱量經(jīng)由散熱器104向也是導(dǎo)熱的導(dǎo)管103傳導(dǎo)。導(dǎo)管103可以完全或部分地由導(dǎo)熱材料形成，導(dǎo)熱材料如金屬(例如鋁、銅)、具有足夠的導(dǎo)熱特性的塑料和陶瓷(例如具有礦物微粒的塑料)。然后通過輻射從導(dǎo)管103向在導(dǎo)管中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)傳遞熱量。冷卻介質(zhì)可以經(jīng)由孔105從冷卻配置102逃離。因此，從LED去除熱量并且因此可以將LED的溫度有效地保持在可接受的水平。經(jīng)由出口孔105釋放的被加熱的冷卻介質(zhì)可以改為或者另外在導(dǎo)管103之中進(jìn)一步傳導(dǎo)到末梢出口孔(未示出)，其中該冷卻介質(zhì)可以經(jīng)過該末梢出口孔從冷卻配置102釋放。該末梢出口孔可以位于溫室或生長(zhǎng)箱外部。系統(tǒng)100可以被放置為處于距植物數(shù)厘米到大約2米的距離。該距離典型而言取決于溫室或生長(zhǎng)箱的類型和/或植物的行配置。例如在使用多層植物行的非日光生長(zhǎng)箱中，該照明系統(tǒng)可以被放置為處于距植物短到中等距離，如從數(shù)厘米到大約I米。在溫室中，頂棚間(intercanopy)單元(見以下圖3)形式的照明系統(tǒng)可以被配置為處于距植物更大的距離，從數(shù)厘米到大約I米或更大或者甚至高達(dá)大約2米。該冷卻介質(zhì)典型地是空氣，優(yōu)選地是從溫室或生長(zhǎng)箱外部收集的環(huán)境空氣即室外空氣?？梢允褂贸Ｒ?guī)CO2的源向該空氣補(bǔ)充co2。空氣中CO2的正常含量是大約340ppm。封閉溫室中的生長(zhǎng)植物能夠在白天期間將CO2濃度降低到200ppm,在該濃度上相當(dāng)大地減小植物的光合作用。另一方面，已經(jīng)示出環(huán)境CO2濃度的增加確定光合作用的增加。對(duì)于Chysantemum植物，環(huán)境CO2從350ppm(空氣中的正常值)到IOOOppm的增加在21°C上導(dǎo)致光合作用40%的增加并且在30°C上導(dǎo)致光合作用 75% 的增加(E. Rosenqvist, Green Knowledge, 2000 年第 22 卷)。為了避免 CO2 損耗并且刺激農(nóng)作物的生長(zhǎng)，通常使用位于溫室中并且通過燃燒基于碳的燃料(如天然氣或丙烷)來操作的CO2生成器向溫室補(bǔ)充co2?？蛇x擇地，可以從罐子提供純co2?？梢詮某Ｒ?guī)CO2生成器或罐子向本發(fā)明中使用的冷卻介質(zhì)補(bǔ)充C02?？蛇x擇地，用于冷卻介質(zhì)的CO2補(bǔ)充的生成器或罐子可以是與用于增加溫室中的CO2的總濃度的單元相同的單元，只要使用了該單元。為了提供冷卻介質(zhì)的CO2補(bǔ)充，可以將冷卻配置102可選擇地經(jīng)由第二入口孔連接到CO2生成器或CO2罐子。因此，可以在將冷卻介質(zhì)引入導(dǎo)管之前或之后向冷卻介質(zhì)補(bǔ)充CO2。在補(bǔ)充之后，在冷卻介質(zhì)中的CO2的含量可以是至少500ppm、至少800ppm、至少IOOOppm或至少1300ppm。冷卻介質(zhì)的希望的CO2含量典型而言取決于植物周圍的希望的CO2濃度(其對(duì)于不同的農(nóng)作物以及白天或夜晚期間的不同時(shí)間可能不同)以及取決于冷卻介質(zhì)的希望的流速。因此，LED 101的照明的刺激提供和補(bǔ)充有CO2的冷卻介質(zhì)(或包括高濃度的CO2的任意介質(zhì))的釋放在植物Pl的直接周圍促進(jìn)植物生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)因此包括優(yōu)選地形成開放式系統(tǒng)的冷卻配置。典型而言隨·后不回收該冷卻介質(zhì)。出口孔105可以是可封閉的，優(yōu)選地可變地封閉的，例如借助被配置為與導(dǎo)管103連接的一個(gè)或多個(gè)封閉組件。因此，可以調(diào)整出口孔105的尺寸?？梢砸虼擞蓪?dǎo)管103中的流速與出口孔105的尺寸的組合確定釋放到溫室中的冷卻介質(zhì)的流動(dòng)?？梢詸C(jī)械地調(diào)節(jié)或者可以由可選擇地連接到如下文所述的其他控制設(shè)備的電子封閉控制設(shè)備來調(diào)節(jié)該封閉組件。該照明系統(tǒng)可以可選擇地包括光輸出控制設(shè)備，其可操作地連接到LED電源以控制光源的輸出。此外，該系統(tǒng)可以可選擇地包括一個(gè)或多個(gè)溫度監(jiān)視器，其用于監(jiān)視LED系統(tǒng)特別是散熱器和/或被加熱的冷卻介質(zhì)的溫度。該照明系統(tǒng)可以可選擇地包括CO2含量監(jiān)視器，用于提供關(guān)于溫室或生長(zhǎng)箱中的CO2濃度特別是植物P附近的CO2濃度的信息。此外，該照明系統(tǒng)可以可選擇地包括時(shí)鐘或定時(shí)器，其中，可以將流動(dòng)控制設(shè)備、封閉控制設(shè)備和/或光輸出控制設(shè)備互連到該時(shí)鐘或定時(shí)器，從而可以控制空氣流速、該出口孔的尺寸和/或光輸出為時(shí)間或當(dāng)日時(shí)間的函數(shù)。在控制系統(tǒng)中可以可選擇地互連兩個(gè)或更多個(gè)所述監(jiān)視器和設(shè)備，以便完全地或部分地自動(dòng)控制光強(qiáng)度、溫度和/或到植物的CO2添加。例如，在反饋機(jī)制中可以使用溫度信息和/或CO2含量信息來調(diào)節(jié)導(dǎo)管103中的冷卻介質(zhì)的流速、在冷卻介質(zhì)中通過來自CO2的源的CO2補(bǔ)充的CO2濃度、和/或出口孔105的尺寸。因此，對(duì)于具體的光輸出，通過適當(dāng)?shù)剡m配導(dǎo)管103中的冷卻介質(zhì)的流速，可以優(yōu)化冷卻配置102的冷卻含量，并且通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整出口孔105的尺寸和/或調(diào)整冷卻介質(zhì)的CO2補(bǔ)充的濃度，可以維持、增加或優(yōu)化CO2含量(溫室中的總體含量或者僅僅是植物附近的含量)。圖2a和2b示出了本發(fā)明的照明系統(tǒng)的可替換的實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中將光源集成在冷卻配置中。參考圖2a，照明系統(tǒng)200包括如上所述的LED 201的陣列和冷卻配置202，具有出口孔205，區(qū)別在于LED陣列201被配置在冷卻配置202的導(dǎo)管203內(nèi)部。在這些實(shí)施方式中，導(dǎo)管203至少部分地透射來自LED的光。將LED 201配置在PCB 204上，PCB 204直接連接到固定器206，固定器206依附到導(dǎo)管203。不需要散熱器。在圖2b中，照明系統(tǒng)200包括如上所述的LED 201的陣列和冷卻配置202，具有出口孔205，并且使用固定腳207將LED PCB 204固定到導(dǎo)管203內(nèi)部。不需要散熱器。固定器裝置206和207僅僅是用于將LED PCB固定在導(dǎo)管203內(nèi)部的示例性的裝置，并且想到可以應(yīng)用其他裝置和技術(shù)方案將LED 201裝配到導(dǎo)管203內(nèi)部。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的另一個(gè)實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，如上參考圖2所述地集成光源。但是還想到可以如參考圖I所述將LED裝配在導(dǎo)管303的外部。從照明系統(tǒng)300的短端橫截面來看，照明系統(tǒng)300是所謂的頂棚間單元。頂棚間照明系統(tǒng)300用于向位于照明系統(tǒng)300兩側(cè)的植物(典型而言植物行)提供光和C02。照明系統(tǒng)300包括冷卻配置302以及位于導(dǎo)管303的相對(duì)側(cè)并且朝向各自的相鄰植物的第一LED 陣列 301、第二 LED 陣列 301，。冷卻配置302包括如上所述導(dǎo)管303，導(dǎo)管303具有位于導(dǎo)管303的與LED 301的第一陣列相同側(cè)的多個(gè)第一出口孔305并且另外具有位于與LED 301’的第二陣列相同側(cè)的多個(gè)第二出口孔305’。因此，可以朝向兩個(gè)植物行釋放冷卻介質(zhì)?？蛇x擇地，可以彼此獨(dú) 立地調(diào)節(jié)第一出口孔305的尺寸和第二出口孔305’的尺寸。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，冷卻配置102、202、302也可以用于控制植物的環(huán)境溫度。雖然更高的溫度可以提高植物生長(zhǎng)，但是病原體和其他不希望的有機(jī)物的生長(zhǎng)在更高溫度也得到促進(jìn)。因此，可以優(yōu)選地將植物周圍的溫度保持在適度的水平上例如10-50攝氏度。最佳溫度取決于農(nóng)作物并且還取決于是否希望保持植物處于有生長(zhǎng)力的階段(高增長(zhǎng))或者使其進(jìn)入生殖階段(高果實(shí)生產(chǎn))。從冷卻配置釋放的冷卻介質(zhì)可以助于維持植物周圍的最佳溫度，降低病原體具體而言真菌的生長(zhǎng)。另外，在使用具有相對(duì)低的濕度的冷卻介質(zhì)例如外部空氣的情況中，冷卻介質(zhì)在植物附近的釋放可以降低植物周圍的濕度，這可以防止諸如真菌的病原體的生長(zhǎng)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，可以控制照明系統(tǒng)的功能以提供用于促進(jìn)植物的生長(zhǎng)和健康的優(yōu)化條件。例如，可以調(diào)節(jié)該系統(tǒng)以在短時(shí)間段內(nèi)提供包括冷卻介質(zhì)的CO2的高度釋放，以促進(jìn)光合作用。可以將這個(gè)與當(dāng)植物具有高光合作用能力時(shí)的具體當(dāng)日時(shí)間相關(guān)聯(lián)。可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整光輸出、導(dǎo)管103、203、303中的冷卻介質(zhì)的流速以及出口孔105、205、305、305’的尺寸，以與冷卻介質(zhì)的高度釋放相結(jié)合，在可接受的溫度上提供希望的光強(qiáng)度。在其他情況中，當(dāng)不希望植物的CO2添加或溫度控制時(shí)，可以關(guān)閉孔105、205、305、305’，從而將冷卻介質(zhì)僅用于冷卻LED。本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到本發(fā)明絕不限于上述優(yōu)選實(shí)施方式。相反，在所附權(quán)利要求的范圍中可能具有許多修改和變化。例如，該照明系統(tǒng)可以被適配為用于多層應(yīng)用，其中在該多層應(yīng)用中可以在一個(gè)方向中(典型而言如圖I的向下方向)發(fā)射光，但是可以在導(dǎo)管的兩側(cè)上提供出口孔，從而在多個(gè)方向中釋放冷卻介質(zhì)，朝向下面的植物并且朝向位于照明系統(tǒng)上面的架子上的植物的根部。
權(quán)利要求
1.一種用于控制植物生長(zhǎng)的照明系統(tǒng)(100、200、300)，所述系統(tǒng)包括 -被適配為發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光的固態(tài)光源的陣列(101、201、301)； -冷卻配置(102、202、302)，其包括用于傳導(dǎo)冷卻介質(zhì)的導(dǎo)管(103、203、303)，所述導(dǎo)管具有至少一個(gè)用于接收氣態(tài)冷卻介質(zhì)的入口孔以及用于從所述冷卻配置釋放所述氣態(tài)冷卻介質(zhì)的多個(gè)出口孔(105、205、305)，所述冷卻配置與所述光源機(jī)械接觸并且熱接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)管(103、203、303)是導(dǎo)熱的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，其中所述出口孔(105、205、305)是可封閉的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的照明系統(tǒng)，其中所述出口孔(105、205、305)是可變地封閉的，以便所述出口孔的尺寸是可調(diào)整的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，其中所述冷卻配置形成開放式系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，其中所述冷卻配置可連接到CO2源。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，其中所述導(dǎo)管(103、203、303)的至少一部分與所述光源熱連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，其中將所述固態(tài)光源的陣列(101、201、301)配置在所述導(dǎo)管的外部之上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明系統(tǒng)，其中所述出口孔(105、205、305)位于所述導(dǎo)管的與所述光源相同的一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明系統(tǒng)，還包括一個(gè)或多個(gè)以下設(shè)備和監(jiān)視器用于控制所述出口孔的尺寸的封閉控制設(shè)備；光輸出控制設(shè)備；溫度監(jiān)視器；co2含量監(jiān)視器；以及時(shí)鐘或定時(shí)器。
11.一種用于控制溫室或生長(zhǎng)箱中的植物的生長(zhǎng)的方法，所述方法包括以下步驟 -提供根據(jù)權(quán)利要求I到10中的任意一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中所述光源的陣列和所述多個(gè)出口孔位于所述溫室或生長(zhǎng)箱的內(nèi)部； -經(jīng)由所述至少一個(gè)入口孔將包含C02的冷卻介質(zhì)引入所述導(dǎo)管中； -經(jīng)過所述導(dǎo)管傳導(dǎo)所述冷卻介質(zhì)，從而所述冷卻介質(zhì)可以吸收由所述光源的陣列生成的熱量；并且 -允許所述冷卻介質(zhì)經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)所述出口孔從所述冷卻配置逃離到所述溫室或生長(zhǎng)箱中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述光源中的至少一個(gè)和所述多個(gè)出口孔中的至少一個(gè)均位于將要被控制生長(zhǎng)的植物的附近。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述冷卻介質(zhì)是從所述溫室或生長(zhǎng)箱的外部收集的環(huán)境空氣。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括在允許所述冷卻介質(zhì)從所述冷卻配置逃離到所述溫室或生長(zhǎng)箱中之前向所述冷卻介質(zhì)補(bǔ)充CO2的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求11到14中的任意一個(gè)所述的方法，其中冷卻介質(zhì)具有至少500ppm，優(yōu)選地至少IOOOppm或更優(yōu)選地至少1300ppm的CO2含量。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于控制植物生長(zhǎng)的照明系統(tǒng)(100、200、300)，該系統(tǒng)包括被適配為發(fā)射具有預(yù)定波長(zhǎng)或波長(zhǎng)范圍的光的固態(tài)/半導(dǎo)體光源的陣列(101、201、301)；以及冷卻配置(102、202、302)，其包括導(dǎo)管(103、203、303)，該導(dǎo)管具有至少一個(gè)用于接收氣態(tài)冷卻介質(zhì)的入口孔以及用于從所述冷卻配置釋放所述氣態(tài)冷卻介質(zhì)的多個(gè)出口孔(105、205、305)，所述冷卻配置與所述光源機(jī)械接觸并且熱接觸。本發(fā)明還提供用于控制溫室或生長(zhǎng)箱中的植物的生長(zhǎng)的方法。本發(fā)明允許通過修改植物局部周圍的條件(光強(qiáng)度、溫度、CO2濃度)來促進(jìn)植物的光合作用。
文檔編號(hào)F21V15/01GK102811606SQ201180015391
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者C·塔納斯, R·F·M·范埃爾姆普特 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司