LU503384B1 - Beleuchtungsvorrichtung für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einer Pflanze - 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.
Description
- 1 - AWW 3408 P LU
LU503384
Awwwake GmbH
Beleuchtungsvorrichtung für die vertikale Landwirtschaft zur
Beleuchtung von mindestens einer Pflanze
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung fir die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einer
Pflanze, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine
Leuchtdiodeneinrichtung mit einer Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden aufweist, wobei mindestens zwei der Leuchtdioden ein voneinander unterschiedliches
Emissionsspektrum aufweisen, wobei das von den Leuchtdioden emittierte Licht auf die mindestens eine Pflanze gerichtet ist, und wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine
Steuereinrichtung zur Steuerung der Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden aufweist, wobei die
Steuereinrichtung zur individuellen Steuerung eines Tastgrads eines Jeweils an die Leuchtdioden angelegten elektrischen
Leuchtdiodenansteuersignals eingerichtet ist.
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 unserem
Planeten überschritten wurde, zeigen Hochrechnungen der
Vereinigten Nationen, dass bereits im Jahr 2050 etwa 9,7
Milliarden Menschen unseren Planeten bewohnen werden.
Während die steigende Anzahl an Erdbewohner mit einem steigenden Nahrungsmittelbedarf einhergeht, sinkt jedoch die
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LU503384 für die klassische Landwirtschaft nutzbare Fläche Jahr für
Jahr. Durch den, den Boden auszehrenden Anbau von
Monokulturen, den übermäßigen Einsatz von Düngemitteln, die
Überweidung von Flächen oder einfach die Versiegelung von fruchtbarem Boden verkleinert sich die nutzbare Anbaufläche beinahe täglich. Weiterhin tragen Extremwetterereignisse zu
Ernteausfällen und einer zunehmenden Erosion des fruchtbaren
Bodens bei. Ein Ausbau der verfügbaren landwirtschaftlichen
Fläche hingegen würde die letzten verbliebenen Ökosysteme durch die Neuerschließung und damit einhergehende Rodung von
Wald oder das Trockenlegen von Mooren vor noch größere
Probleme für unser Klima und unser Leben auf diesem Planeten stellen.
Ein Ansatz dieses Problem zu lösen stellt die sogenannte vertikale Landwirtschaft dar. Mit deren Einsatz wird es ermöglicht, dass, auf vergleichsmäßig wenig Fläche im
Vergleich zu klassischem Ackerbau, große Mengen an
Lebensmittel erzeugt werden können - und dies Tag für Tag.
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.
In den vertikalen Farmen werden, wie es der Name schon andeutet, Lebensmittel nicht nebeneinander wie auf einem
Feld, sondern in übereinander angeordneten Bereichen in
Innenräumen angebaut. Durch den Ausschluss von abiotischen
Umweltfaktoren wie Niederschlag oder Sonneneinstrahlung können optimale Bedingungen für das Pflanzenwachstum erreicht
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LU503384 und der erhaltene Ertrag maximiert werden. Weiterhin kônnen dadurch auch, auf Grund von ausgeklügelten und hocheffizienten Wassersystemen, die erforderlichen
Wassermengen um bis zu 95 % reduziert werden. Durch das geschlossene System können weiterhin auch Schädlinge oder
Krankheitserreger weit weniger auftreten. Dies spart neben
Wasser, auch Pflanzenschutzmittel, und Nährstoffzusätze wie
Dünger. Neben all diesen Vorteilen existieren jedoch auch
Nachteile, insbesondere durch die aufwendige Beleuchtung der
Pflanzen mit beinahe ausschließlich Leuchtdioden, die den weit größten Energiekostenanteil der vertikalen
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.
Um die für die Jeweils anzubauenden Pflanzen optimalen
Beleuchtungseinstellung zu erforschen und bereitzustellen sind aus dem Stand der Technik verschiedene
Beleuchtungssysteme bekannt. Dazu weisen die
Beleuchtungssysteme Leuchtdiodeneinrichtung mit mehreren
Leuchtdioden auf, deren emittiertes Licht auf die zu beleuchtende Pflanze gerichtet ist. Das auf die zu beleuchtenden Pflanzen auftreffende Licht ist eine additive
Überlagerung der Emissionsspektren der einzelnen verwendeten
Leuchtdioden und ihres jeweiligen charakteristischen
Emissionsspektrums.
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 Intensität
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LU503384 des emittierten Lichts. Um das resultierende
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 eines
Zeitabschnitts An- und Ausphasen der einzelnen Leuchtdioden ab, wodurch die emittierte Lichtintensität über die Zeit abnimmt. Der Tastgrad ist dabei das Verhältnis zwischen der
Impulsdauer und der Periodendauer des
Leuchtdiodenansteuersignals. Eine Dimmung über die
Stromstärke würde unweigerlich zu einer, wenn auch geringen,
Spektralverschiebung der Emission führen.
Gängige Beleuchtungssysteme ermöglichen es weiterhin die
Intensitätsverteilung des von den einzelnen Leuchtdioden der
Beleuchtungssysteme emittierten Lichts anzupassen, die
Beleuchtungszeiten zu variieren und verfügen gegebenenfalls über mehrere in ihrer Intensität dimmbare Leuchtdioden.
Weitere Auswirkungen von Beleuchtungsparametern, die das
Wachstum oder die Inhaltsstoffe der beleuchteten Pflanzen beeinflussen können, können dabei jedoch nicht variiert und ihr Einfluss auf das optimale Wachstum und den Ertrag der
Pflanzen nicht erforscht werden.
Daher wird es als Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen die bereits aus dem Stand der Technik bekannten
Beleuchtungsvorrichtungen für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einer Pflanze zu verbessern.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mit Hilfe der
Steuereinrichtung die Frequenz des elektrischen
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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 emittierten
Lichts beschränkt. Soll eine Leuchtdiode auf beispielsweise 50% gedimmt werden, so wird die Einschaltdauer, d.h. die
Dauer des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals auf 50 % reduziert. Durch die Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, neben dem Parameter Tastgrad auch den
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 den
Einfluss der Frequenz, die Anreicherung bzw. die Optimierung einzelner Inhaltsstoffe in den beleuchteten Pflanzen beeinflusst und maximiert werden. Dies ermöglicht das
Potential hinsichtlich der Optimierung der
Energienutzungseffizient - einer wesentlichen Kennzahl in der vertikalen Landwirtschaft - zu optimieren.
Neben der Steuerung des Tastgrads sowie der Frequenz des
Leuchtdiodenansteuersignals der einzelnen Leuchtdioden ist es vorteilhaft ebenfalls die Schwingungsform des
Leuchtdiodenansteuersignals modulieren zu können. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es daher vorgesehen, dass mit der Steuereinrichtung die
Schwingungsform des Ansteuersignals einstellbar ist. Auf diese Weise können die Auswirkungen der Schwingungsform auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag oder die gebildeten
Inhaltsstoffe beeinflusst werden. Dabei ist neben einer klassischen Rechtecksschwingung als elektrisches
Leuchtdiodenansteuersignals auch ein elektrisches
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Leuchtdiodenansteuersignals in Form einer Dreiecksschwingung, einer Sinusschwingung oder einer Sägezahnschwingung vorteilhaft einsetzbar.
Es ist auch vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine
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 der
Beleuchtungseinrichtung verstanden, welches sich additiv aus den einzelnen Emissionsspektren der einzelnen verwendeten
Leuchtdioden zusammensetzt und als Licht auf die mindestens eine Pflanze gerichtet ist. Dabei kann die
Detektoreinrichtung so eingerichtet sein, dass das gesamte
Spektrum der einzelnen eingesetzten Leuchtdioden erfasst werden kann. Vorteilhafterweise kann eine Kommunikation mit der Steuereinrichtung ermöglicht werden, womit durch einen
Abgleich der von der Detektoreinrichtung erfassten spektralen
Verteilung und deren Intensität mit einem vorgegebenen oder hinterlegten Datensatz berechnet werden kann, welche
Parameter in Bezug auf den Tastgrad, die Frequenz und die
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 die
Detektoreinrichtung mindestens einen Sensor aufweist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die Frequenz und/oder die Schwingungsform und/oder den Tastgrad des
Leuchtdiodenansteuersignals der Leuchtdioden in Abhängigkeit
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LU503384 der von der Detektoreinrichtung detektieren spektralen
Verteilung und/oder der Intensität des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichts einzustellen, um die gewünschte spektrale Verteilung und/oder Intensität des
Lichts zu erreichen. Somit kann ermöglicht werden, dass durch die individuelle Einstellung der Parameter Tastgrad,
Schwingungsform und Frequenz durch die Steuereinrichtung eine vorgegebene spektrale Verteilung auf die mindestens eine
Pflanze und/oder eine vorgegebene Intensität auf der mindestens einen Pflanze erreicht werden kann. Wird durch den
Verwender der Beleuchtungsvorrichtung beispielsweise eine höhere Intensität des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten Lichts gewünscht, so kann durch die
Steuereinrichtung der Tastgrad und/oder die Schwingungsform und/oder die Frequenz in geeigneter Weise angepasst werden, sodass die gewünschte Intensitätssteigerung erreicht wird.
Vorteilhafterweise können dafür ein oder mehrere
Nutzerprofile hinterlegt werden, in denen eine geeignete
Strategie hinterlegt ist, auf welche Weise, bzw. an welchen
Parametern bevorzugt eine Änderung der Werte vorgenommen wird.
Durch die verstellbaren Parameter der Beleuchtungsvorrichtung
Tastgrad, Schwingungsform und Frequenz des
Leuchtdiodenansteuersignals kann es insbesondere in der
Forschung bzw. bei der Ermittlung der Auswirkungen der einzelnen Parameter oder Parameterpaaren von Interesse sein, gewünschte Parameter oder Parameterpaare konstant zu halten.
Daher ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass die
Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, die spektrale
Verteilung und/oder die Intensität des Lichts bei einer
Vorgabe einer oder zwei der Parameter Frequenz, Tastgrad oder
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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 spektralen
Verteilung und/oder der Intensität des Lichts lediglich eine
Anpassung der Werte an den nicht konstant gehaltenen
Parametern automatisiert durchgeführt wird, um die gewünschte
Änderung des auf die mindestens eine Pflanze gerichteten
Lichts erreichen zu können.
Es ist auch vorgesehen, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine
Speichereinrichtung zur Speicherung des Tastgrads und/oder der Frequenz und/oder der Schwingungsform und/oder von
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 spektrale
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-
Speicher an oder in der Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden kann, kann die Speichereinrichtung auch als ein Cloud-
Laufwerk ausgestaltet sein.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist auch vorgesehen, dass mindestens eine der Licht emittierenden
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 emittiertem
Licht angeregt werden kann, indem die Emissionsbanden des emittierten Lichts innerhalb der Haupt-Absorptionsbanden von
Chlorophyll und Beta-Carotin liegen. Neben rotem und blauem
Licht emittierenden Leuchtdioden kann die
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 die
Überlagerung der einzelnen Emissionsspektren erreicht wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinrichtung sind in der nachfolgenden Zeichnung dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer
Beleuchtungsvorrichtung für die vertikale Landwirtschaft zur
Beleuchtung mindestens einer Pflanze,
Figur 2 eine schematische Darstellung eines konstanten elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals,
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Figur 3 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal als
Rechtecksschwingung,
Figur 4 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal als
Rechtecksschwingung mit einer in Bezug auf Figur 3 geänderten
Frequenz,
Figur 5 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal als
Dreiecksschwingung,
Figur 6 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal als
Sägezahnschwingung, und
Figur 7 das elektrische Leuchtdiodenansteuersignal als
Sinusschwingung.
In Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer
Beleuchtungsvorrichtung 1 für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von Pflanzen 2 dargestellt. Die
Beleuchtungseinrichtung 1 ermöglicht es dabei insbesondere die Auswirkungen der Beleuchtung auf das Pflanzenwachstum, den Ertrag und die gebildeten Nährstoffe zu untersuchen.
Dabei können neben dem Tastgrad, auch die Frequenz und die
Schwingungsform eines Leuchtdiodenansteuersignals eingestellt werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 selbst weist eine
Leuchtdiodeneinrichtung 3 mit mehreren Leuchtdioden 4 auf.
Die einzelnen Leuchtdioden 4 weisen unterschiedliche
Emissionsspektren auf, sodass nahezu jedes beliebige
Emissionsspektrum aus einer additiven Uberlagerung der
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LU503384 einzelnen Emissionsspektren der Leuchtdioden 4 generiert und auf die zu beleuchtende Pflanzen 2 gerichtet werden kann.
Lediglich schematisch ist in Figur 1 ein Beleuchtungskegel der Leuchtioden gestrichelt dargestellt, der die Beleuchtung der Pflanzen andeuten soll.
Weiterhin weist die Beleuchtungsvorrichtung eine
Steuereinrichtung 5 auf, mit deren Hilfe das elektrisches
Leuchtdiodenansteuersignal beeinflusst werden kann. Die
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.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist weiterhin eine
Speichereinrichtung 6 auf, die dazu eingerichtet ist die
Ansteuerungsparameter der Leuchtdioden, die
Beleuchtungszeiten und die von der Detektoreinrichtung erfasster spektralen Verteilung sowie Intensität des auf die
Pflanze 2 gerichteten Lichts zu speichern. Weiterhin weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 eine Detektoreinrichtung 7 auf, zur Detektion einer spektralen Verteilung und/oder einer
Intensität des auf die Pflanze 2 gerichteten Lichts.
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 elektrische
Leuchtdiodenansteuersignal 8 durch den veränderten Tastgrad zu einer Verringerung der Lichtintensität, d.h. einer Dimmung
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LU503384 der Leuchtdiode 4 und zu einer Rechtecksschwingung 9. Bei der
Dimmung wechseln sich innerhalb eines Zeitabschnitts An- und
Ausphasen der einzelnen Leuchtdioden 4 ab, wodurch die
Intensität über die Zeit abnimmt. Der Tastgrad ist dabei das
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.
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.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen neben der in Figur 3 dargestellten
Schwingungsform als Rechtecksschwingung 9 weitere
Schwingungsformen wie eine Dreiecksschwingung 10 in Figur 5, eine Sägezahnschwingung 11 in Figur 6 sowie eine
Sinusschwingung 12 in Figur 7, die ebenfalls einen Einfluss auf das Pflanzenwachstum sowie deren Inhaltsstoffe haben können.
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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 Sinusschwingung
Claims (7)
1. Beleuchtungsvorrichtung (1) für die vertikale Landwirtschaft zur Beleuchtung von mindestens einer Pflanze (2), wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Leuchtdiodeneinrichtung (3) mit einer Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden (4) aufweist, wobei mindestens zwei der Leuchtdioden (4) ein voneinander unterschiedliches Emissionsspektrum aufweisen, wobei das von den Leuchtdioden (4) emittierte Licht auf die mindestens eine Pflanze (2) gerichtet ist, und wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Steuereinrichtung (5) zur Steuerung der Anzahl von Licht emittierenden Leuchtdioden (4) aufweist, wobei die Steuereinrichtung (5) zur individuellen Steuerung eines Tastgrads eines jeweils an die Leuchtdioden (4) angelegten elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals (8) eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung (5) die Frequenz des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals (8) einstellbar ist.
2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe der Steuereinrichtung (5) die Schwingungsform des elektrischen Leuchtdiodenansteuersignals (8) einstellbar ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Detektoreinrichtung (7) zur Detektion einer spektralen Verteilung und/oder einer Intensität des auf die mindestens eine Pflanze (2) gerichteten Lichts aufweist.
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4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, die Frequenz und/oder die Schwingungsform und/oder den Tastgrad des Leuchtdiodenansteuersignals (8) der Leuchtdioden (4) in Abhängigkeit der von der Detektoreinrichtung (7) detektieren spektralen Verteilung und/oder der Intensität des auf die mindestens eine Pflanze (2) gerichteten Lichts einzustellen, um die gewünschte spektrale Verteilung und/oder Intensität des Lichts zu erreichen.
5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) dazu ausgebildet ist, die spektrale Verteilung und/oder die Intensität des Lichts bei einer Vorgabe einer oder zwei der Parameter Frequenz, Tastgrad oder Schwingungsform einzustellen.
6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Speichereinrichtung (6) zur Speicherung des Tastgrads und/oder der Frequenz und/oder der Schwingungsform und/oder von Beleuchtungszeiten und/oder der von der Detektoreinrichtung (7) erfassten spektralen Verteilung und/oder Intensität des auf die mindestens eine Pflanze (2) gerichteten Lichts aufweist.
7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Licht emittierenden Leuchtdioden (4) eine rote Emission in
- 16 - AWW 3408 P LU LU503384 einem Bereich zwischen 640 und 760 nm und/oder eine blaue Emission in einem Bereich zwischen 400 und 500 nm aufweist.
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US20130139437A1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Biological Illumination, Llc | Illumination and grow light system and associated methods |
US20160113213A1 (en) * | 2013-06-06 | 2016-04-28 | Flora Fotonica Ltd | A system and method for providing illumination to plants |
US20170339839A1 (en) * | 2015-01-14 | 2017-11-30 | Heliospectra Ab | Method And System For Growth Status Determination Of A Plant |
US20190082613A1 (en) * | 2016-05-02 | 2019-03-21 | Growflux Llc | System and method for advanced horticultural lighting |
-
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-
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130139437A1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-06-06 | Biological Illumination, Llc | Illumination and grow light system and associated methods |
US20160113213A1 (en) * | 2013-06-06 | 2016-04-28 | Flora Fotonica Ltd | A system and method for providing illumination to plants |
US20170339839A1 (en) * | 2015-01-14 | 2017-11-30 | Heliospectra Ab | Method And System For Growth Status Determination Of A Plant |
US20190082613A1 (en) * | 2016-05-02 | 2019-03-21 | Growflux Llc | System and method for advanced horticultural lighting |
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Effective date: 20240722 |