[发明专利]受控环境园艺近距种植系统中基于流体冷却LED的照明器材

说明书

一种照明器材包含框架、散发辐射的一个或多个LED光源、用于接收AC电力并且控制所述一个或多个LED光源的控制电路系统，以及用于承载流体冷却剂的冷却剂管。所述照明器材进一步包含套管和端盖，所述管和所述端盖一起形成封闭腔以容纳所述框架、所述LED光源和所述控制电路系统。在示例实施方案中，所述套管不物理地接触所述框架、所述LED光源和所述控制电路系统。所述腔可进一步容纳空气、气体或真空，所述空气、气体或真空在所述套管与所述LED光源之间形成热屏障以减少从所述LED光源到环境的散热。所述套管可进一步使得所述照明器材在安装在近距种植系统中之后相对于支撑结构可旋转地和/或可平移地调整。

相关申请交叉引用

本申请要求于2019年12月12日提交的标题为“受控环境园艺近距种植系统中基于流体冷却LED的照明方法和设备(FLUID-COOLED LED-BASED LIGHTING METHODS ANDAPPARATUS IN CLOSE PROXIMITY GROW SYSTEMS FOR CONTROLLED ENVIRONMENTHORTICULTURE)”的第62/947,538号美国临时申请的优先权，所述美国临时申请以全文引用的方式并入本文中。

背景技术

受控环境园艺(CEH)(也称为受控环境农业或CEA)是在受控环境中种植植物的过程，其中监测和调整各种环境参数以提高植物的质量和产量。与用于植物栽培的常规方法相比，CEH可提供对植物的全年栽培、对多变的天气条件不敏感且虫害较少的生长环境、不易患病的更健康植物，并且在每株植物基础上消耗较少的资源。CEH系统(在本文中也称为“受控农业环境”)通常至少部分地由例如温室、种植室或田地的被覆盖部分之类的建筑物结构封闭，以便对环境条件提供一定程度的控制。CEH系统通常包含一个或多个人工照明系统以补充和/或替换可能被建筑物结构阻挡或在一年中的某些时间段(例如，冬季)不足的自然光。可以使用各种类型的人工照明系统，包含但不限于高强度放电灯、发光二极管(LED)和荧光灯。

发明内容

本发明人已经认识并了解到，CEH系统有潜力提供对环境条件的更大控制以提高植物的总体质量和产量，并且使得能够在传统上不适合农业的地点，即，不可开发土地(例如，城市、沙漠、北极地貌、没有淡水源的土地)进行部署。然而，本发明人还认识到，先前的CEH系统通常缺乏灵活性以自适应地为正经历不同生长阶段(例如，营养期、开花期)的植物和/或不同植物物种定制环境条件。

例如，CEH系统中的人工照明系统产生能可观的热量，尤其是当需要较高的光水平(例如，以在开花期照射植物)时。在一些常规的CEH系统中，由人工照明系统产生的热量直接消散到农业环境中。为了防止环境温度的不合需要的升高，常规的CEH系统通常在农业环境内包含调节环境温度的一个或多个空调，从而产生更大的能耗。

在一些情况下，CEH系统可以是近距种植系统，其中将人工照明系统与植物分开的距离在6英寸至72英寸之间。人工照明系统与植物之间的近距可降低空调在调节植物紧邻区域内的温度时的有效性。这又可能需要人工照明系统在低于期望的光水平下操作，以确保照明系统不会过热和/或植物不会暴露于过高的温度。近距种植系统的一个实例是竖直生长托架系统，其中植物在多个竖直堆叠的托架上生长以在较小占地情况下提供较高密度生长区域。

另外，常规CEH系统通常是固定安装，其中人工照明系统部署在预定位置和/或定向处，只能通过对CEH系统进行实质性修改和/或重新组装来改变所述预定位置和/或定向。因此，每个照明器材通常散发仅照射植物的一侧或一部分且无法容易地调整以照射植物的不同侧或不同部分的辐射。再次回到竖直生长托架系统的实例，常规竖直生长托架系统中的照明器材通常固定到托架，因此限制照明器材的侧向间隔和定向，并且由此限制入射在植物上的辐射的照明轮廓(例如，辐射的空间和角分布)。对于一些植物，可能需要照射植物的不同侧以模拟在典型白天周期期间由太阳进行的照射。然而，这只能通过在给定人工照明系统的固定安装的情况下添加更多照明器材或通过拆卸和重新组装照明系统来改变照明器材的位置来实现。