用于對接至少一個照明系統(tǒng)的園藝照明接口的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于對接至少一個照明系統(tǒng)的園藝照明接口。
【背景技術(shù)】
[0002] 園藝照明在本領(lǐng)域中是已知的。例如，US2010031562描述了一種用在溫室養(yǎng)殖 中的用于對溫室中的作物進行照明的照明設(shè)施，包括設(shè)置在要照明的作物上方的多個光源 (比如燈）和用于這些光源的多個調(diào)光裝置，其特征在于，調(diào)光裝置具有用于按照預(yù)先確定 的圖案與調(diào)光裝置協(xié)同地周期地、自動地改變光源的光強度的控制構(gòu)件。US2010031562的 目標在于提供一種分別用于溫室養(yǎng)殖的方法和照明設(shè)施。特別地，光源被分成多個組，該照 明設(shè)施被設(shè)計成使得在使用時，每個組的功率按照預(yù)定的圖案變化，而不同組的圖案相對 于彼此被相移，從而使得聯(lián)合組消耗的電功率的變化小于單獨的組的功率變化之和，更加 特別地，使得聯(lián)合組消耗的電功率的變化小于單個組的功率變化，再更加特別地，使得聯(lián)合 組消耗的電功率的變化達到可能的最小的程度，或者至少幾乎不變化。特別地，所有圖案都 是相同的，只是彼此之間有相移。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 植物使用光合作用過程將光、0)2和H 20轉(zhuǎn)化為碳水化合物(糖)。這些糖用于為代 謝過程供給燃料。過量的糖被用于生物量形成。該生物量形成包括莖干伸長、葉面積增大、 開花、果實形成等等。負責光合作用的受光體是葉綠素，并且在較高的植物中，還有作為天 線色素的一部分的類胡蘿卜素。除光合作用外，還有光周期性、趨光性和光形態(tài)建成是與光 或者波長介于300nm和SOOnm之間的電磁輻射與植物之間的相互作用有關(guān)的代表性生理過 程： -光周期性指的是植物所擁有的感知和測量光的周期性(例如，誘發(fā)開花）的能力， -趨光性指的是植物朝向和背離光的生長運動，和 -光形態(tài)建成指的是響應(yīng)于光的質(zhì)量和光量在形態(tài)上的改變。
[0004] 葉綠素 a和b的兩個重要吸收峰值分別位于從625到675nm和從425到475nm的 紅和藍區(qū)域內(nèi)。另外，在近UV( 300-400nm)處以及在遠紅區(qū)域（700- 800nm)中還有其它 的局域峰值。主要的光合活動似乎發(fā)生在400-700nm的波長范圍內(nèi)。該范圍內(nèi)的輻射被稱 為光合成有效輻射（PAR)。
[0005] 光敏色素光系統(tǒng)包括兩種形式的光敏色素，Pr和Pfr，它們分別具有位于660nm處 的紅和730nm處遠紅中的它們的感光度峰值。光敏色素活動掌控不同的響應(yīng)，比如葉子擴 展、相鄰感知、避蔭、莖干伸長、種子萌芽和開花誘發(fā)。
[0006] 在園藝學(xué)中，光通常是以PAR (光合成有效輻射）光子的數(shù)量（nr)來量化的（400 到700nm之間的所有光子對光合作用的貢獻被認為都是相等的)，并且可以用每單位面積每 秒的光子數(shù)目來測量和表達（以Mmol/sec/m2為單位；一摩爾對應(yīng)于6*10 23個光子)。替代 性地，光可以依據(jù)光功率(毫）瓦特來測量和表達。
[0007] 植物生長不僅取決于光的量或光強度，而且還取決于植物上的光的光譜組成、持 續(xù)時間和時機。強度、光譜組成、持續(xù)時間和時機方面的、并且在這些參數(shù)方面針對植物發(fā) 育取決于具體的植物的最佳的光組合被稱為"光配方〃。
[0008] 傳統(tǒng)上，對于植物生長只有陽光是可用的。人工照明和例如溫室的發(fā)展帶來了 針對該用途的特殊照明裝置。首先使用的是燈泡、基于電熱絲的照明裝置，接著是高壓鈉 (HPS)燈。HPS和金屬鹵化物燈二者都是氣體放電燈(原理是基于在充氣管內(nèi)的2個電極之 間造成放電電弧，該電弧使氣體電離并且呈現(xiàn)金屬鹵化物或者在HPS的情況下產(chǎn)生鈉汞合 金)。只有白熾燈泡(真空的或填充有鹵素)是基于電熱絲的原理，電熱絲大多數(shù)是鎢。經(jīng)常 使用的第三種原理是熒光燈管，熒光燈管也是氣體放電燈(填充有汞蒸汽)，由電離的汞產(chǎn) 生的紫外光被置于玻璃管內(nèi)部的磷光體轉(zhuǎn)化為可見光。所有的這三種類型的燈都用于園藝 照明。HPS燈在溫室中通常用作同化照明，產(chǎn)生高的光水平；白熾燈泡在溫室中還用作催花 燈(用于開花誘發(fā))，并且熒光燈管用在沒有日光的組織培養(yǎng)生長和植物生長室內(nèi)。原則上， LED照明能夠并且終將代替用于園藝的常規(guī)光源，并且很可能將能夠?qū)崿F(xiàn)全新的并且目前 還不能預(yù)見的植物栽培方法。利用LED，現(xiàn)在已經(jīng)使創(chuàng)造比大多數(shù)常規(guī)的源更加有效率的來 自于300nm-800nm的任何光譜成為可能，而且控制基于LED的光源的光譜組成也是可能的。 LED可以在園藝照明中發(fā)揮各種作用，比如： 補充照明：使用補充自然日光的照明以便增加(例如番茄的）產(chǎn)量、例如在作物價格可 能較高的秋、冬、以及春季延續(xù)作物生產(chǎn)，或者作為調(diào)節(jié)作物形態(tài)的控制方法。
[0009] 光周期照明：光的每日持續(xù)時間對許多植物而言是重要的。24小時周期內(nèi)有光和 無光時段的比例會影響很多植物的開花響應(yīng)。借助補充照明來操控該比例能夠?qū)崿F(xiàn)開花時 間的調(diào)整。
[0010] 在〃植物工廠〃中的無日光栽培以及用于組織培養(yǎng)應(yīng)用。
[0011] 在不久的將來，常規(guī)的光源可能繼續(xù)發(fā)揮作用。在一些情況下，它們可能經(jīng)證明是 更加經(jīng)濟合算的和/或證明是用于植物生長的人工光源?？赡芘c自然的和/或其它人工光 源組合。
[0012] 照明裝置的各種生產(chǎn)者提供在光譜輸出和/或強度二者方面具有不同特性的照 明裝置。在引入LED光源的情況下，光源甚至更加多樣化。此外，種植者可以在他的溫室中 使用和組合不同類型的照明裝置。在溫室中組合所有這些不同的照明裝置并且在植物生長 的合適階段提供最佳類型的照明經(jīng)證明是挑戰(zhàn)。實際上，LED照明使得光譜組成隨時間變 化是可控的。不僅光的量至關(guān)重要，而且尤其要關(guān)注光的質(zhì)量并且需要對光的質(zhì)量加以定 義。
[0013] 因此，本發(fā)明的一個方面是提供一種用于園藝應(yīng)用的照明控制和/或用于園藝應(yīng) 用的替代性的照明方法，其優(yōu)選地進一步至少部分地消除以上描述的缺陷中的一個或多 個。
[0014] 本發(fā)明因此提供一種用于將期望的生理學(xué)植物響應(yīng)轉(zhuǎn)換為用于具有至少可調(diào)照 明屬性的至少一個照明系統(tǒng)的控制指令的接口，所述接口包括： 用于接收期望的生理學(xué)植物響應(yīng)的接收器； 在功能上耦合至所述接收器、用于將所述期望的生理學(xué)植物響應(yīng)轉(zhuǎn)換為所述控制指令 的處理器，和 在功能上耦合至所述處理器、用于將所述控制指令發(fā)送到所述至少一個照明系統(tǒng)的發(fā) 送器， 其中所述期望的生理學(xué)植物響應(yīng)被定義為多維園藝行為空間中的設(shè)定點，所述多維園 藝行為空間由至少兩個維度表示，所述至少兩個維度選自于代表期望的光合作用行為的第 一維度、代表期望的向光性行為的第二維度、代表期望的光敏色素 Pr行為的第三維度和代 表期望的光敏色素 Pfr行為的第四維度。
[0015] 其中所述處理器在功能上耦合至存儲器，該存儲器包括表示多維園藝行為空間中 的可被轉(zhuǎn)換為可由所述至少一個照明系統(tǒng)執(zhí)行的控制指令的點的多維園藝行為空間的子 空間的描述，并且 其中所述處理器被適配成將所述設(shè)定點映射到所述子空間中的目標點并且為所述至 少一個照明系統(tǒng)確定對應(yīng)的控制指令。
[0016] 在實施例中，本發(fā)明提供一種用于將期望的生理學(xué)植物響應(yīng)轉(zhuǎn)換為用于具有至少 可調(diào)照明屬性的至少一個照明系統(tǒng)的控制指令的接口，所述接口包括： 用于接收期望的生理學(xué)植物響應(yīng)的接收器； 在功能上耦合至所述接收器、用于將所述期望的生理學(xué)植物響應(yīng)轉(zhuǎn)換為所述控制指令 的處理器，和 在功能上耦合至所述處理器、用于將所述控制指令發(fā)送到所述至少一個照明系統(tǒng)的發(fā) 送器。
[0017] 所述期望的生理學(xué)植物響應(yīng)在實施例中被定義為多維園藝行為空間中的設(shè)定點， 所述多維園藝行為空間由下列之一表示 (i) 第一坐標系，至少包括代表期望的光合作用行為的第一維度和代表期望的向光性 行為的第二維度； (ii) 第二坐標系，至少包括代表期望的光合作用行為的第一維度、代表期望的光敏色 素 Pr行為的第二維度和代表期望的光敏色素 Pfr行為的第三維度；和 (iii) 第三坐標系，至少包括代表期望的向光性行為的第一維度、代表期望的光敏色素 Pr行為的第二維度和代表期望的光敏色素 Pfr行為的第三維度。
[0018] 所述處理器在功能上耦合至存儲器，該存儲器包括表示多維園藝行為空間中的可 被轉(zhuǎn)換為可由所述至少一個照明系統(tǒng)執(zhí)行的控制指令的點的多維園藝行為空間的子空間 的描述，并且所述處理器被適配用于將所述設(shè)定點映射到所述子空間中的目標點并且為所 述至少一個照明系統(tǒng)確定對應(yīng)的控制指令。
[0019] 園藝行為空間坐標可以例如用于溫室控制。在溫室中，存在支持作物及其它植物 方生長的許多不同的系統(tǒng)。實際上，在這方面，'園藝'甚至可以延展到種植藻類和類似的 有機物。
[0020] 將固定的照明裝置與可調(diào)光照明裝置源以及與全色可控光源組合于一個照明系 統(tǒng)中并且通過使用園藝行為空間允許容易的光譜控制的思想是新穎的，并且對于終端用戶 安裝者、氣候計算機建立者(程序員）和燈具制造商二者都是有益的。
[0021] 園藝行為空間可以用于更多用途： 1.預(yù)測植物對光的響應(yīng)并且為不同的作物定義光配方。
[0022] 2.使得燈具制造商能夠表征與植物種植者有關(guān)的燈光的