LU503384B1 - Lighting device for vertical farming for illuminating at least one plant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1) für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einer Pflanze (2). Die Beleuchtungsvorrichtung (1) weist eine Leuchtdiodeneinrichtung (3) mit einer Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden (4) auf, wobei mindestens zwei der Leuchtdioden (4) ein voneinander unterschiedliches Emissionsspektrum aufweisen. Das von den Leuchtdioden (4) emittierte Licht ist auf die mindestens eine Pflanze (2) gerichtet. Die Beleuchtungsvorrichtung (1) weist eine Steuereinrichtung (5) zur Steuerung der Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden (4) auf, wobei die Steuereinrichtung (5) zur individuellen Steuerung eines Tastgrads eines jeweils an die Leuchtdioden (4) angelegten elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals (8) eingerichtet ist. Mit Hilfe der Steuereinrichtung (5) ist die Frequenz des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals (8) einstellbar.The invention relates to a lighting device (1) for vertical farming for illuminating at least one plant (2). The lighting device (1) has a light-emitting diode device (3) with a number of light-emitting light-emitting diodes (4), wherein at least two of the light-emitting diodes (4) have a different emission spectrum from one another. The light emitted by the light-emitting diodes (4) is directed at the at least one plant (2). The lighting device (1) has a control device (5) for controlling the number of light-emitting light-emitting diodes (4), wherein the control device (5) is designed to individually control a duty cycle of an electrical light-emitting diode control signal (8) applied to each of the light-emitting diodes (4). The frequency of the electrical light-emitting diode control signal (8) can be adjusted using the control device (5).
Description
- 1 - AWW 3408 P LU- 1 - AWW 3408 P LU
LU503384LU503384
Awwwake GmbHAwwwake GmbH
Beleuchtungsvorrichtung für die vertikale Landwirtschaft zurLighting device for vertical farming for
Beleuchtung von mindestens einer PflanzeIllumination of at least one plant
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung fir die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einerThe invention relates to a lighting device for vertical farming for illuminating at least one
Pflanze, wobei die Beleuchtungsvorrichtung einePlant, wherein the lighting device comprises a
Leuchtdiodeneinrichtung mit einer Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden aufweist, wobei mindestens zwei der Leuchtdioden ein voneinander unterschiedlichesLight emitting diode device with a number of light emitting diodes, wherein at least two of the light emitting diodes have a different
Emissionsspektrum aufweisen, wobei das von den Leuchtdioden emittierte Licht auf die mindestens eine Pflanze gerichtet ist, und wobei die Beleuchtungsvorrichtung eineemission spectrum, wherein the light emitted by the light-emitting diodes is directed at the at least one plant, and wherein the lighting device has a
Steuereinrichtung zur Steuerung der Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden aufweist, wobei dieControl device for controlling the number of light emitting LEDs, wherein the
Steuereinrichtung zur individuellen Steuerung eines Tastgrads eines Jeweils an die Leuchtdioden angelegten elektrischenControl device for individually controlling a duty cycle of an electrical signal applied to the light-emitting diodes.
Leuchtdiodenansteuersignals eingerichtet ist.LED control signal is set up.
In Anbetracht der immer schneller steigenden Weltbevölkerung, rückt die Frage der sicheren Versorgung mit Nahrungsmittel immer mehr in den Vordergrund. Während in diesem Jahr bereits die Grenze von acht Milliarden Einwohnern auf unseremIn view of the ever-increasing world population, the question of a secure food supply is becoming more and more important. While this year the mark of eight billion inhabitants on our planet has already been reached,
Planeten überschritten wurde, zeigen Hochrechnungen derPlanets have been exceeded, projections from the
Vereinigten Nationen, dass bereits im Jahr 2050 etwa 9,7United Nations that by 2050, about 9.7
Milliarden Menschen unseren Planeten bewohnen werden.Billions of people will inhabit our planet.
Während die steigende Anzahl an Erdbewohner mit einem steigenden Nahrungsmittelbedarf einhergeht, sinkt jedoch dieWhile the increasing number of earth’s inhabitants is accompanied by an increasing demand for food, the
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LU503384 für die klassische Landwirtschaft nutzbare Fläche Jahr fürLU503384 Area usable for classical agriculture Year for
Jahr. Durch den, den Boden auszehrenden Anbau vonyear. Due to the soil-depleting cultivation of
Monokulturen, den übermäßigen Einsatz von Düngemitteln, dieMonocultures, excessive use of fertilizers,
Überweidung von Flächen oder einfach die Versiegelung von fruchtbarem Boden verkleinert sich die nutzbare Anbaufläche beinahe täglich. Weiterhin tragen Extremwetterereignisse zuOvergrazing or simply sealing of fertile soil means that the usable area for cultivation is reduced almost daily. Extreme weather events also contribute to
Ernteausfällen und einer zunehmenden Erosion des fruchtbarenCrop failures and increasing erosion of fertile
Bodens bei. Ein Ausbau der verfügbaren landwirtschaftlichenAn expansion of the available agricultural
Fläche hingegen würde die letzten verbliebenen Ökosysteme durch die Neuerschließung und damit einhergehende Rodung vonArea, however, would destroy the last remaining ecosystems through new development and the associated clearing of
Wald oder das Trockenlegen von Mooren vor noch größereForest or the draining of moors pose even greater
Probleme für unser Klima und unser Leben auf diesem Planeten stellen.pose problems for our climate and our life on this planet.
Ein Ansatz dieses Problem zu lösen stellt die sogenannte vertikale Landwirtschaft dar. Mit deren Einsatz wird es ermöglicht, dass, auf vergleichsmäßig wenig Fläche imOne approach to solving this problem is the so-called vertical farming. Its use makes it possible to grow crops on a relatively small area in
Vergleich zu klassischem Ackerbau, große Mengen anCompared to classical agriculture, large amounts of
Lebensmittel erzeugt werden können - und dies Tag für Tag.Food can be produced - day after day.
Durch die regulierte Anbauumgebung können nicht nur die genannten Probleme angegangen werden, sondern es wird auch ermöglicht, dass die Nahrungsmittel in unmittelbarer Umgebung zu den Konsumenten in den Städten angebaut und verkauft werden können, wodurch die Transportwege auf ein Minimum reduziert werden können.The regulated growing environment not only addresses the problems mentioned, but also allows food to be grown and sold in the immediate vicinity of consumers in cities, thus reducing transport distances to a minimum.
In den vertikalen Farmen werden, wie es der Name schon andeutet, Lebensmittel nicht nebeneinander wie auf einemIn vertical farms, as the name suggests, food is not grown next to each other like on a
Feld, sondern in übereinander angeordneten Bereichen infield, but in areas arranged one above the other in
Innenräumen angebaut. Durch den Ausschluss von abiotischenindoors. By excluding abiotic
Umweltfaktoren wie Niederschlag oder Sonneneinstrahlung können optimale Bedingungen für das Pflanzenwachstum erreichtEnvironmental factors such as precipitation or sunlight can create optimal conditions for plant growth
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LU503384 und der erhaltene Ertrag maximiert werden. Weiterhin kônnen dadurch auch, auf Grund von ausgeklügelten und hocheffizienten Wassersystemen, die erforderlichenLU503384 and the yield obtained can be maximized. Furthermore, due to sophisticated and highly efficient water systems, the required
Wassermengen um bis zu 95 % reduziert werden. Durch das geschlossene System können weiterhin auch Schädlinge oderWater quantities can be reduced by up to 95%. The closed system also allows pests or
Krankheitserreger weit weniger auftreten. Dies spart nebenPathogens are far less common. This saves not only
Wasser, auch Pflanzenschutzmittel, und Nährstoffzusätze wieWater, including pesticides, and nutrient additives such as
Dünger. Neben all diesen Vorteilen existieren jedoch auchFertilizer. In addition to all these advantages, there are also
Nachteile, insbesondere durch die aufwendige Beleuchtung derDisadvantages, especially due to the complex lighting of the
Pflanzen mit beinahe ausschließlich Leuchtdioden, die den weit größten Energiekostenanteil der vertikalenPlants with almost exclusively LEDs, which account for by far the largest share of energy costs of vertical
Landwirtschaft ausmachen. Neben den allgemeinen Kosten für die Beleuchtung wird gleichzeitig auch die Umweltbilanz getrübt, sofern der für die Beleuchtung erforderliche Strom nicht aus erneuerbaren Energiequellen stammt.agriculture. In addition to the general costs of lighting, the environmental balance is also affected if the electricity required for lighting does not come from renewable energy sources.
Um die für die Jeweils anzubauenden Pflanzen optimalenIn order to find the optimal conditions for each plant to be grown
Beleuchtungseinstellung zu erforschen und bereitzustellen sind aus dem Stand der Technik verschiedeneTo research and provide lighting adjustment, various state-of-the-art
Beleuchtungssysteme bekannt. Dazu weisen dielighting systems. The
Beleuchtungssysteme Leuchtdiodeneinrichtung mit mehrerenLighting systems Light-emitting diode device with several
Leuchtdioden auf, deren emittiertes Licht auf die zu beleuchtende Pflanze gerichtet ist. Das auf die zu beleuchtenden Pflanzen auftreffende Licht ist eine additiveLEDs whose emitted light is directed at the plant to be illuminated. The light incident on the plants to be illuminated is an additive
Überlagerung der Emissionsspektren der einzelnen verwendetenSuperposition of the emission spectra of the individual
Leuchtdioden und ihres jeweiligen charakteristischenLEDs and their respective characteristic
Emissionsspektrums.emission spectrum.
Die einzelnen Leuchtdioden können mit einem konstanten Strom eines elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals angesteuert werden. Der gleichbleibende Strom sorgt dabei für eine konstante Helligkeit durch eine gleichbleibende IntensitätThe individual LEDs can be controlled with a constant current of an electrical LED control signal. The constant current ensures constant brightness through a constant intensity
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LU503384 des emittierten Lichts. Um das resultierendeLU503384 of the emitted light. To obtain the resulting
Emissionsspektrum der Beleuchtungsvorrichtung an die gewünschten Erfordernisse anzupassen zu können, können in gängigen Beleuchtungsvorrichtungen die einzelnen Leuchtdioden über den Tastgrad, d.h. über eine Modulation der Pulsweite gedimmt werden. Bei der Dimmung wechseln sich innerhalb einesIn order to be able to adapt the emission spectrum of the lighting device to the desired requirements, the individual LEDs in common lighting devices can be dimmed via the duty cycle, i.e. via a modulation of the pulse width. During dimming, the individual LEDs alternate within a
Zeitabschnitts An- und Ausphasen der einzelnen Leuchtdioden ab, wodurch die emittierte Lichtintensität über die Zeit abnimmt. Der Tastgrad ist dabei das Verhältnis zwischen derThe individual LEDs switch on and off over a period of time, whereby the emitted light intensity decreases over time. The duty cycle is the ratio between the
Impulsdauer und der Periodendauer desPulse duration and the period of the
Leuchtdiodenansteuersignals. Eine Dimmung über dieLED control signal. Dimming via the
Stromstärke würde unweigerlich zu einer, wenn auch geringen,Current would inevitably lead to a, albeit small,
Spektralverschiebung der Emission führen.spectral shift of the emission.
Gängige Beleuchtungssysteme ermöglichen es weiterhin dieCommon lighting systems still allow the
Intensitätsverteilung des von den einzelnen Leuchtdioden derIntensity distribution of the light emitted by the individual LEDs of the
Beleuchtungssysteme emittierten Lichts anzupassen, dielighting systems emitted light, the
Beleuchtungszeiten zu variieren und verfügen gegebenenfalls über mehrere in ihrer Intensität dimmbare Leuchtdioden.to vary lighting times and, if necessary, have several LEDs that can be dimmed in intensity.
Weitere Auswirkungen von Beleuchtungsparametern, die dasFurther effects of lighting parameters that affect the
Wachstum oder die Inhaltsstoffe der beleuchteten Pflanzen beeinflussen können, können dabei jedoch nicht variiert und ihr Einfluss auf das optimale Wachstum und den Ertrag derGrowth or the ingredients of the illuminated plants, but cannot be varied and their influence on the optimal growth and yield of the
Pflanzen nicht erforscht werden.Plants are not researched.
Daher wird es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen die bereits aus dem Stand der Technik bekanntenTherefore, it is considered an object of the present invention to improve the already known from the prior art
Beleuchtungsvorrichtungen für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einer Pflanze zu verbessern.To improve lighting devices for vertical farming to illuminate at least one plant.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mit Hilfe derThe task is solved by using the
Steuereinrichtung die Frequenz des elektrischenControl device the frequency of the electrical
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Leuchtdiodenansteuersignals einstellbar ist. Der Einsatz von pulsweitenmodulierten Leuchtdioden war bisher im Bereich der vertikalen Landwirtschaft auf die Dimmung der Leuchtdioden und damit auf die Reduzierung der Intensität des emittiertenThe use of pulse width modulated LEDs in the field of vertical farming has so far been limited to dimming the LEDs and thus reducing the intensity of the emitted
Lichts beschränkt. Soll eine Leuchtdiode auf beispielsweise 50% gedimmt werden, so wird die Einschaltdauer, d.h. dielight. If a light-emitting diode is to be dimmed to 50%, for example, the duty cycle, i.e. the
Dauer des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals auf 50 % reduziert. Durch die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, neben dem Parameter Tastgrad auch denDuration of the electrical LED control signal is reduced to 50 %. The design of the present invention makes it possible to use not only the duty cycle parameter but also the
Parameter Frequenz des Ansteuersignals zu verändern, wodurch insbesondere durch die Kombination von Tastgradeinstellung und Frequenzeinstellung die vertikale Landwirtschaft weiter optimiert werden kann. Darüber hinaus kann, durch denParameter frequency of the control signal, whereby vertical farming can be further optimized, especially through the combination of duty cycle setting and frequency setting. In addition, through the
Einfluss der Frequenz, die Anreicherung bzw. die Optimierung einzelner Inhaltsstoffe in den beleuchteten Pflanzen beeinflusst und maximiert werden. Dies ermöglicht dasInfluence of frequency, the enrichment or optimization of individual ingredients in the illuminated plants can be influenced and maximized. This enables the
Potential hinsichtlich der Optimierung derPotential for optimizing the
Energienutzungseffizient - einer wesentlichen Kennzahl in der vertikalen Landwirtschaft - zu optimieren.To optimize energy efficiency – an essential metric in vertical farming.
Neben der Steuerung des Tastgrads sowie der Frequenz desIn addition to controlling the duty cycle and the frequency of the
Leuchtdiodenansteuersignals der einzelnen Leuchtdioden ist es vorteilhaft ebenfalls die Schwingungsform desLED control signal of the individual LEDs, it is also advantageous to determine the waveform of the
Leuchtdiodenansteuersignals modulieren zu können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es daher vorgesehen, dass mit der Steuereinrichtung dieLED control signal. In an advantageous embodiment of the invention, it is therefore provided that the control device can be used to
Schwingungsform des Ansteuersignals einstellbar ist. Auf diese Weise können die Auswirkungen der Schwingungsform auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag oder die gebildetenWaveform of the control signal is adjustable. In this way, the effects of the waveform on plant growth, yield or the formed
Inhaltsstoffe beeinflusst werden. Dabei ist neben einer klassischen Rechtecksschwingung als elektrischesIn addition to a classic square wave as an electrical
Leuchtdiodenansteuersignals auch ein elektrischesLED control signal also an electrical
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Leuchtdiodenansteuersignals in Form einer Dreiecksschwingung, einer Sinusschwingung oder einer Sägezahnschwingung vorteilhaft einsetzbar.LED control signals in the form of a triangular oscillation, a sine oscillation or a sawtooth oscillation can be used advantageously.
Es ist auch vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung eineIt is also intended that the lighting device has a
Detektoreinrichtung zur Detektion einer spektralen Verteilung und/oder einer Intensität des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichts aufweist. Unter der spektralen Verteilung wird dabei das gesamte Emissionsspektrum derDetector device for detecting a spectral distribution and/or an intensity of the light directed at the at least one plant. The spectral distribution is understood to mean the entire emission spectrum of the
Beleuchtungseinrichtung verstanden, welches sich additiv aus den einzelnen Emissionsspektren der einzelnen verwendetenLighting device, which is additively composed of the individual emission spectra of the individual used
Leuchtdioden zusammensetzt und als Licht auf die mindestens eine Pflanze gerichtet ist. Dabei kann dieLEDs and is directed as light onto at least one plant. The
Detektoreinrichtung so eingerichtet sein, dass das gesamteDetector device must be set up so that the entire
Spektrum der einzelnen eingesetzten Leuchtdioden erfasst werden kann. Vorteilhafterweise kann eine Kommunikation mit der Steuereinrichtung ermöglicht werden, womit durch einenspectrum of the individual LEDs used can be recorded. Advantageously, communication with the control device can be enabled, whereby
Abgleich der von der Detektoreinrichtung erfassten spektralenAdjustment of the spectral values recorded by the detector device
Verteilung und deren Intensität mit einem vorgegebenen oder hinterlegten Datensatz berechnet werden kann, welchedistribution and its intensity can be calculated using a given or stored data set, which
Parameter in Bezug auf den Tastgrad, die Frequenz und dieParameters related to duty cycle, frequency and
Schwingungsform geregelt werden müssen, um sich dem gewünschten Datensatz anzunähern. Die Detektion kann dabei durch handelsübliche und damit kostengünstige Sensoren erreicht werden, sodass es sich bei der Detektoreinrichtung um mindestens einen Sensor handelt oder dieThe waveform must be regulated in order to approximate the desired data set. The detection can be achieved by commercially available and therefore inexpensive sensors, so that the detector device is at least one sensor or the
Detektoreinrichtung mindestens einen Sensor aufweist.Detector device has at least one sensor.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Frequenz und/oder die Schwingungsform und/oder den Tastgrad desIn a further advantageous embodiment, it is provided that the control device is designed to control the frequency and/or the oscillation form and/or the duty cycle of the
Leuchtdiodenansteuersignals der Leuchtdioden in AbhängigkeitLED control signal of the LEDs depending on
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LU503384 der von der Detektoreinrichtung detektieren spektralenLU503384 of the spectral range detected by the detector device
Verteilung und/oder der Intensität des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichts einzustellen, um die gewünschte spektrale Verteilung und/oder Intensität desdistribution and/or intensity of the light directed at the at least one plant in order to achieve the desired spectral distribution and/or intensity of the
Lichts zu erreichen. Somit kann ermöglicht werden, dass durch die individuelle Einstellung der Parameter Tastgrad,This enables the individual setting of the parameters duty cycle,
Schwingungsform und Frequenz durch die Steuereinrichtung eine vorgegebene spektrale Verteilung auf die mindestens eineWaveform and frequency by the control device a predetermined spectral distribution to the at least one
Pflanze und/oder eine vorgegebene Intensität auf der mindestens einen Pflanze erreicht werden kann. Wird durch denPlant and/or a predetermined intensity on which at least one plant can be reached. Is determined by the
Verwender der Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise eine höhere Intensität des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichts gewünscht, so kann durch dieIf the user of the lighting device, for example, desires a higher intensity of the light directed at the at least one plant, the
Steuereinrichtung der Tastgrad und/oder die Schwingungsform und/oder die Frequenz in geeigneter Weise angepasst werden, sodass die gewünschte Intensitätssteigerung erreicht wird.Control device, the duty cycle and/or the waveform and/or the frequency can be adapted in a suitable manner so that the desired increase in intensity is achieved.
Vorteilhafterweise können dafür ein oder mehrereAdvantageously, one or more
Nutzerprofile hinterlegt werden, in denen eine geeigneteUser profiles are stored in which a suitable
Strategie hinterlegt ist, auf welche Weise, bzw. an welchenStrategy is stored, in what way, or at what
Parametern bevorzugt eine Änderung der Werte vorgenommen wird.Parameters prefer a change of values.
Durch die verstellbaren Parameter der BeleuchtungsvorrichtungDue to the adjustable parameters of the lighting device
Tastgrad, Schwingungsform und Frequenz desDuty cycle, waveform and frequency of the
Leuchtdiodenansteuersignals kann es insbesondere in derLED control signal can be particularly useful in the
Forschung bzw. bei der Ermittlung der Auswirkungen der einzelnen Parameter oder Parameterpaaren von Interesse sein, gewünschte Parameter oder Parameterpaare konstant zu halten.In research or when determining the effects of individual parameters or pairs of parameters, it may be of interest to keep the desired parameters or pairs of parameters constant.
Daher ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass dieTherefore, it is advantageously provided that the
Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die spektraleControl device is designed to control the spectral
Verteilung und/oder die Intensität des Lichts bei einerDistribution and/or intensity of light at a
Vorgabe einer oder zwei der Parameter Frequenz, Tastgrad oderSpecification of one or two of the parameters frequency, duty cycle or
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Schwingungsform einzustellen. Die Steuereinrichtung kann daher vorzugsweise so ausgebildet sein, dass ein Parameter oder ein Parameterpaar des Ansteuersignals konstant gehalten wird und bei einer gewünschten Änderung der spektralenThe control device can therefore preferably be designed so that a parameter or a pair of parameters of the control signal is kept constant and, in the case of a desired change in the spectral
Verteilung und/oder der Intensität des Lichts lediglich eineDistribution and/or intensity of light only a
Anpassung der Werte an den nicht konstant gehaltenenAdjustment of the values to the non-constant
Parametern automatisiert durchgeführt wird, um die gewünschteparameters is carried out automatically to achieve the desired
Änderung des auf die mindestens eine Pflanze gerichtetenChange of the targeting of at least one plant
Lichts erreichen zu können.to be able to reach light.
Es ist auch vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung eineIt is also intended that the lighting device has a
Speichereinrichtung zur Speicherung des Tastgrads und/oder der Frequenz und/oder der Schwingungsform und/oder vonStorage device for storing the duty cycle and/or the frequency and/or the waveform and/or
Beleuchtungszeiten und/oder der von der Detektoreinrichtung erfassten spektralen Verteilung und/oder Intensität des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichts aufweist. Dies ermöglicht es, dass beispielsweise die für eine spektraleillumination times and/or the spectral distribution and/or intensity of the light directed at the at least one plant detected by the detector device. This makes it possible, for example, for the spectral
Verteilung und/oder Intensität eingesetzten Parameter für die weitere Auswertung oder die spätere Nachvollziehbarkeit gespeichert werden können. Besonders vorzugsweise können diese gespeicherten Daten mit anderen Benutzern geteilt und von diesen für eigene Experimente und Forschungsserien weiterverwendet und auch modifiziert werden. Dies ermöglicht es in einfacher Weise, die für die Forschung und den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung relevanten Daten transparent zu hinterlegen. Neben einer Speichereinrichtung die beispielsweise als HDD-Speicher, SSD-Speicher oder Flash-Distribution and/or intensity parameters can be stored for further evaluation or later traceability. Particularly preferably, these stored data can be shared with other users and reused and modified by them for their own experiments and research series. This makes it easy to store the data relevant to research and operation of the lighting device transparently. In addition to a storage device, which can be used as HDD storage, SSD storage or flash storage, for example,
Speicher an oder in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden kann, kann die Speichereinrichtung auch als ein Cloud-Storage can be arranged on or in the lighting device, the storage device can also be used as a cloud
Laufwerk ausgestaltet sein.drive.
- 9 - AWW 3408 P LU- 9 - AWW 3408 P LU
LU503384LU503384
In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist auch vorgesehen, dass mindestens eine der Licht emittierendenIn a further embodiment of the inventive concept, it is also provided that at least one of the light-emitting
Leuchtioden eine rote Emission in einem Bereich zwischen 640 und 760 nm und/oder eine blaue Emission in einem Bereich zwischen 400 und 500 nm aufweist. Auf diese Weise kann in einfacher Weise eine Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt werden, mit welcher zum einen Beta-Carotin durch blau emittiertes Licht und auch Chlorophyll mit rot emittiertemLight emitting diodes have a red emission in a range between 640 and 760 nm and/or a blue emission in a range between 400 and 500 nm. In this way, a lighting device can be provided in a simple manner with which beta-carotene can be illuminated by blue-emitting light and also chlorophyll with red-emitting light.
Licht angeregt werden kann, indem die Emissionsbanden des emittierten Lichts innerhalb der Haupt-Absorptionsbanden vonLight can be excited by arranging the emission bands of the emitted light within the main absorption bands of
Chlorophyll und Beta-Carotin liegen. Neben rotem und blauemChlorophyll and beta-carotene. In addition to red and blue
Licht emittierenden Leuchtdioden kann dieLight emitting LEDs can
Beleuchtungsvorrichtung vorzugsweise auch Leuchtdioden aufweisen, die Licht im grünen, gelben, weißen, ultravioletten oder infraroten Bereich emittieren. Somit kann es ermöglicht werden, dass je nach gewünschter Anwendung in einfacher Weise eine gewünschte spektrale Verteilung des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichtes ermöglicht wird, in dem die einzelnen Leuchtdioden so angesteuert werden, dass die gewünschte spektrale Verteilung durch dieLighting device preferably also comprises light-emitting diodes that emit light in the green, yellow, white, ultraviolet or infrared range. This makes it possible to achieve a desired spectral distribution of the light directed at the at least one plant in a simple manner, depending on the desired application, by controlling the individual light-emitting diodes in such a way that the desired spectral distribution is achieved by the
Überlagerung der einzelnen Emissionsspektren erreicht wird.Superposition of the individual emission spectra is achieved.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßenFurther advantageous embodiments of the inventive
Beleuchtungseinrichtung sind in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt. Es zeigt:Lighting equipment is shown in the following drawing. It shows:
Figur 1 eine schematische Ansicht einerFigure 1 is a schematic view of a
Beleuchtungsvorrichtung für die vertikale Landwirtschaft zurLighting device for vertical farming for
Beleuchtung mindestens einer Pflanze,Illumination of at least one plant,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines konstanten elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals,Figure 2 is a schematic representation of a constant electrical light-emitting diode control signal,
- 10 - AWW 3408 P LU- 10 - AWW 3408 P LU
LU503384LU503384
Figur 3 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal alsFigure 3 the electrical LED control signal as
Rechtecksschwingung,Square wave,
Figur 4 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal alsFigure 4 the electrical LED control signal as
Rechtecksschwingung mit einer in Bezug auf Figur 3 geändertenSquare wave with a modified in relation to Figure 3
Frequenz,Frequency,
Figur 5 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal alsFigure 5 the electrical LED control signal as
Dreiecksschwingung,triangular oscillation,
Figur 6 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal alsFigure 6 the electrical LED control signal as
Sägezahnschwingung, undSawtooth vibration, and
Figur 7 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal alsFigure 7 the electrical LED control signal as
Sinusschwingung.sine wave.
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einerFigure 1 shows a schematic view of a
Beleuchtungsvorrichtung 1 für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von Pflanzen 2 dargestellt. DieLighting device 1 for vertical farming for illuminating plants 2 is shown. The
Beleuchtungseinrichtung 1 ermöglicht es dabei insbesondere die Auswirkungen der Beleuchtung auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag und die gebildeten Nährstoffe zu untersuchen.Lighting device 1 makes it possible in particular to investigate the effects of lighting on plant growth, yield and nutrients formed.
Dabei können neben dem Tastgrad, auch die Frequenz und dieIn addition to the duty cycle, the frequency and the
Schwingungsform eines Leuchtdiodenansteuersignals eingestellt werden.Waveform of a LED control signal can be adjusted.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 selbst weist eineThe lighting device 1 itself has a
Leuchtdiodeneinrichtung 3 mit mehreren Leuchtdioden 4 auf.Light-emitting diode device 3 with several light-emitting diodes 4.
Die einzelnen Leuchtdioden 4 weisen unterschiedlicheThe individual LEDs 4 have different
Emissionsspektren auf, sodass nahezu jedes beliebigeemission spectra, so that almost any
Emissionsspektrum aus einer additiven Uberlagerung derEmission spectrum from an additive superposition of the
- 11 - AWW 3408 P LU- 11 - AWW 3408 P LU
LU503384 einzelnen Emissionsspektren der Leuchtdioden 4 generiert und auf die zu beleuchtende Pflanzen 2 gerichtet werden kann.LU503384 individual emission spectra of the light-emitting diodes 4 are generated and can be directed onto the plants 2 to be illuminated.
Lediglich schematisch ist in Figur 1 ein Beleuchtungskegel der Leuchtioden gestrichelt dargestellt, der die Beleuchtung der Pflanzen andeuten soll.Only schematically, a lighting cone of the LEDs is shown in dashed lines in Figure 1, which is intended to indicate the illumination of the plants.
Weiterhin weist die Beleuchtungsvorrichtung eineFurthermore, the lighting device has a
Steuereinrichtung 5 auf, mit deren Hilfe das elektrischesControl device 5, with the help of which the electrical
Leuchtdiodenansteuersignal beeinflusst werden kann. DieLED control signal can be influenced. The
Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Pulsweite des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignal zu modulieren. Dazu können die Parameter Tastgrad, Frequenz und Schwingungsform verändert werden, um deren Einfluss auf das Pflanzenwachstum sowie die gebildeten Inhaltsstoffe untersuchen und beeinflussen zu können.The control device is designed to modulate the pulse width of the electrical light-emitting diode control signal. For this purpose, the parameters duty cycle, frequency and oscillation form can be changed in order to be able to examine and influence their influence on plant growth and the ingredients formed.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist weiterhin eineThe lighting device 1 further comprises a
Speichereinrichtung 6 auf, die dazu eingerichtet ist dieStorage device 6, which is designed to
Ansteuerungsparameter der Leuchtdioden, dieControl parameters of the LEDs, the
Beleuchtungszeiten und die von der Detektoreinrichtung erfasster spektralen Verteilung sowie Intensität des auf dieIllumination times and the spectral distribution recorded by the detector device as well as the intensity of the
Pflanze 2 gerichteten Lichts zu speichern. Weiterhin weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 eine Detektoreinrichtung 7 auf, zur Detektion einer spektralen Verteilung und/oder einerPlant 2 directed light. Furthermore, the lighting device 1 has a detector device 7 for detecting a spectral distribution and/or a
Intensität des auf die Pflanze 2 gerichteten Lichts.Intensity of light directed at plant 2.
Die Figuren 2 bis 7 zeigen jeweils unterschiedliche elektrische Leuchtdiodenansteuersignale 8. Während das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal 8 in Figur 2 konstant ist, führt das in Figur 3 dargestellte elektrischeFigures 2 to 7 each show different electrical LED control signals 8. While the electrical LED control signal 8 in Figure 2 is constant, the electrical LED control signal shown in Figure 3 leads
Leuchtdiodenansteuersignal 8 durch den veränderten Tastgrad zu einer Verringerung der Lichtintensität, d.h. einer DimmungLED control signal 8 due to the changed duty cycle leads to a reduction in the light intensity, i.e. a dimming
- 12 = AWW 3408 P LU- 12 = AWW 3408 P LU
LU503384 der Leuchtdiode 4 und zu einer Rechtecksschwingung 9. Bei derLU503384 of the LED 4 and a square wave 9. In the
Dimmung wechseln sich innerhalb eines Zeitabschnitts An- undDimming alternates between on and off within a period of time.
Ausphasen der einzelnen Leuchtdioden 4 ab, wodurch dieThe individual LEDs 4 are switched off, which reduces the
Intensität über die Zeit abnimmt. Der Tastgrad ist dabei dasintensity decreases over time. The duty cycle is the
Verhältnis zwischen der Impulsdauer und der Periodendauer des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals 8. Fine Dimmung beispielsweise über die Stromstärke würde unweigerlich zu einer, wenn auch geringen, Spektralverschiebung führen.Relationship between the pulse duration and the period duration of the electrical LED control signal 8. Fine dimming, for example via the current intensity, would inevitably lead to a spectral shift, albeit small.
In Figur 4 weist das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal 8 in Form einer Rechtecksschwingung 9 eine höhere Frequenz, als das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal 8 in Figur 3 auf.In Figure 4, the electrical light-emitting diode control signal 8 in the form of a square wave 9 has a higher frequency than the electrical light-emitting diode control signal 8 in Figure 3.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen neben der in Figur 3 dargestelltenFigures 5 to 7 show, in addition to the one shown in Figure 3,
Schwingungsform als Rechtecksschwingung 9 weitereOscillation form as square wave 9 more
Schwingungsformen wie eine Dreiecksschwingung 10 in Figur 5, eine Sägezahnschwingung 11 in Figur 6 sowie eineOscillation forms such as a triangular oscillation 10 in Figure 5, a sawtooth oscillation 11 in Figure 6 and a
Sinusschwingung 12 in Figur 7, die ebenfalls einen Einfluss auf das Pflanzenwachstum sowie deren Inhaltsstoffe haben können.Sinusoidal oscillation 12 in Figure 7, which can also have an influence on plant growth and their ingredients.
- 13 - AWW 3408 P LU- 13 - AWW 3408 P LU
LU503384LU503384
BEZUGSZEICHENTLTI® STE 1 Beleuchtungsvorrichtung 2 Pflanze 3 Leuchtdiodeneinrichtung 4 Leuchtdiode 5 Steuereinrichtung 6 Speichereinrichtung 7 Detektoreinrichtung 8 Leuchtdiodenansteuersignal 9 Leuchtdiodenansteuersignal als Rechtecksschwingung 10 Leuchtdiodenansteuersignal als Dreiecksschwingung 11 Leuchtdiodenansteuersignal als Sägezahnschwingung 12 Leuchtdiodenansteuersignal als SinusschwingungREFERENCE SYMBOLS TTI® STE 1 Lighting device 2 Plant 3 Light-emitting diode device 4 Light-emitting diode 5 Control device 6 Storage device 7 Detector device 8 Light-emitting diode control signal 9 Light-emitting diode control signal as square wave 10 Light-emitting diode control signal as triangular wave 11 Light-emitting diode control signal as sawtooth wave 12 Light-emitting diode control signal as sinusoidal wave
Claims (7)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU503384A LU503384B1 (en) | 2023-01-20 | 2023-01-20 | Lighting device for vertical farming for illuminating at least one plant |
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|---|---|---|---|
| LU503384A LU503384B1 (en) | 2023-01-20 | 2023-01-20 | Lighting device for vertical farming for illuminating at least one plant |
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| Publication Number | Publication Date |
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| LU503384B1 true LU503384B1 (en) | 2024-07-22 |
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ID=85873934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| LU503384A LU503384B1 (en) | 2023-01-20 | 2023-01-20 | Lighting device for vertical farming for illuminating at least one plant |
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| WO (1) | WO2024153751A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20130139437A1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Biological Illumination, Llc | Illumination and grow light system and associated methods |
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2023
- 2023-01-20 LU LU503384A patent/LU503384B1/en active IP Right Grant
-
2024
- 2024-01-18 WO PCT/EP2024/051174 patent/WO2024153751A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024153751A1 (en) | 2024-07-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Effective date: 20240722 |