DE102019103805A1 - PLANT LIGHTING DEVICE AND METHOD OF OPERATING A LIGHT SOURCE - Google Patents
PLANT LIGHTING DEVICE AND METHOD OF OPERATING A LIGHT SOURCE Download PDFInfo
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Abstract
Eine Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung (10) weist eine Lichtquelle (100, 105), die eine Leuchtdiode (111, 121) enthält, und eine Wechselspannungsquelle (150) auf. Die Wechselspannungsquelle ist geeignet, die Lichtquelle (100, 105) mit Wechselspannung zu versorgen. Dabei ist eine Taktung der Wechselspannungsquelle (150) aus der Taktung einer Netzspannung erzeugt.A plant lighting device (10) has a light source (100, 105) which contains a light-emitting diode (111, 121), and an alternating voltage source (150). The AC voltage source is suitable for supplying the light source (100, 105) with AC voltage. In this case, the alternating voltage source (150) is clocked from the clocking of a mains voltage.
Description
Pflanzenbau unter Verwendung künstlicher Lichtquellen wie beispielsweise Leuchtdioden (LEDs) wird weit verbreitet eingesetzt, um unabhängig von Wetterbedingungen und geografischen Gegebenheiten Pflanzenprodukte wie beispielsweise Gemüse, Obst und Schmuckgewächse wachsen zu lassen. Anstrengungen werden unternommen, um die Beleuchtung den Bedürfnissen der Pflanzen besser anzupassen, um dadurch möglichst ressourcenarm Pflanzenbau zu betreiben.Plant cultivation using artificial light sources such as light-emitting diodes (LEDs) is widely used in order to allow plant products such as vegetables, fruit and ornamental plants to grow regardless of weather and geographic conditions. Efforts are being made to better adapt the lighting to the needs of the plants in order to cultivate crops with as few resources as possible.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle sowie eine Leuchtdioden-Lichtquelle zur Verfügung zu stellen.The present invention is based on the object of providing an improved plant lighting device, an improved method for operating a light source and a light-emitting diode light source.
Gemäß Ausführungsform wird die Aufgabe durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.According to an embodiment, the object is achieved by the subject matter and the method of the independent patent claims. Advantageous further developments are defined in the dependent claims.
ZusammenfassungSummary
Eine Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung weist eine Lichtquelle, die eine Leuchtdiode enthält, und eine Wechselspannungsquelle auf, die geeignet ist, die Lichtquelle mit Wechselspannung zu versorgen. Dabei ist eine Taktung der Wechselspannungsquelle aus der Taktung einer Netzspannung erzeugt.A plant lighting device has a light source which contains a light-emitting diode, and an alternating voltage source which is suitable for supplying the light source with alternating voltage. In this case, the alternating voltage source is clocked from the clocking of a mains voltage.
Beispielsweise enthält die Lichtquelle eine erste Leuchtdiode und eine zweite Leuchtdiode, wobei die erste Leuchtdiode geeignet ist, elektromagnetische Strahlung einer ersten Wellenlänge zu emittieren. Die zweite Leuchtdiode ist geeignet, elektromagnetische Strahlung einer zweiten Wellenlänge zu emittieren. Gemäß Ausführungsformen ist die erste Leuchtdiode parallel zur zweiten Leuchtdiode und mit gleicher Durchlassrichtung wie die zweite Leuchtdiode geschaltet.For example, the light source contains a first light-emitting diode and a second light-emitting diode, the first light-emitting diode being suitable for emitting electromagnetic radiation of a first wavelength. The second light-emitting diode is suitable for emitting electromagnetic radiation of a second wavelength. According to embodiments, the first light-emitting diode is connected in parallel to the second light-emitting diode and with the same forward direction as the second light-emitting diode.
Gemäß weiteren Ausführungsformen enthält die Lichtquelle eine erste Leuchtdiode und eine zweite Leuchtdiode. Dabei bestrahlt die erste Leuchtdiode einen anderen räumlichen Bereich als die zweite Leuchtdiode.According to further embodiments, the light source contains a first light-emitting diode and a second light-emitting diode. The first light-emitting diode irradiates a different spatial area than the second light-emitting diode.
Gemäß Ausführungsformen ist die erste Leuchtdiode parallel zur zweiten Leuchtdiode und mit entgegengesetzter Durchlassrichtung zur zweiten Leuchtdiode geschaltet. Beispielsweise kann die erste Leuchtdiode Teil einer ersten Leuchtdiodenanordnung und die zweite Leuchtdiode Teil einer zweiten Leuchtdiodenanordnung sein.According to embodiments, the first light-emitting diode is connected in parallel to the second light-emitting diode and with the opposite forward direction to the second light-emitting diode. For example, the first light-emitting diode can be part of a first light-emitting diode arrangement and the second light-emitting diode part of a second light-emitting diode arrangement.
Beispielsweise kann die erste Leuchtdiodenanordnung ausschließlich erste Leuchtdioden enthalten, und die zweite Leuchtdiodenanordnung kann ausschließlich zweite Leuchtdioden enthalten. Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die erste Leuchtdiodenanordnung erste und zweite Leuchtdioden enthalten, und die zweite Leuchtdiodenanordnung enthält erste und zweite Leuchtdioden.For example, the first light-emitting diode arrangement can only contain first light-emitting diodes, and the second light-emitting diode arrangement can only contain second light-emitting diodes. According to further embodiments, the first light-emitting diode arrangement can contain first and second light-emitting diodes, and the second light-emitting diode arrangement contains first and second light-emitting diodes.
Beispielsweise kann die Anzahl erster Leuchtdioden und die Anzahl zweiter Leuchtdioden entsprechend einer zu erzielenden spektralen Verteilung von zu emittierenden Wellenlängen ausgewählt sein.For example, the number of first light-emitting diodes and the number of second light-emitting diodes can be selected in accordance with a spectral distribution to be achieved of wavelengths to be emitted.
Gemäß Ausführungsformen kann die Lichtquelle als eine Brückenschaltung aus einer Vielzahl erster und zweiter Leuchtdioden realisiert sein. Beispielsweise kann eine Pulsfrequenz der Lichtquelle gegenüber einer Netzfrequenz verdoppelt sein.According to embodiments, the light source can be implemented as a bridge circuit made up of a plurality of first and second light-emitting diodes. For example, a pulse frequency of the light source can be doubled compared to a network frequency.
Gemäß Ausführungsformen kann die Lichtquelle eine Vielzahl von Leuchtdioden aufweisen. Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung kann ferner ein erstes Schaltelement aufweisen. Das erste Schaltelement kann geeignet sein, mindestens eine weitere Leuchtdiode in Abhängigkeit einer Spannung mit Leuchtdioden der Lichtquelle in Reihe zu verbinden. Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung kann ein weiteres Schaltelement aufweisen, das geeignet ist, mindestens eine weitere Leuchtdiode in Abhängigkeit einer Spannung mit Leuchtdioden der Lichtquelle in Reihe zu verbinden.According to embodiments, the light source can have a plurality of light-emitting diodes. The plant lighting device can furthermore have a first switching element. The first switching element can be suitable for connecting at least one further light-emitting diode in series with light-emitting diodes of the light source as a function of a voltage. The plant lighting device can have a further switching element which is suitable for connecting at least one further light-emitting diode as a function of a voltage to light-emitting diodes of the light source in series.
Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung kann ferner eine Schaltvorrichtung aufweisen, durch das die Lichtquelle in vorbestimmten Perioden einschaltbar ist.The plant lighting device can furthermore have a switching device by means of which the light source can be switched on in predetermined periods.
Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung kann weiterhin einen Linearregler aufweisen, der geeignet ist, einen über die erste Leuchtdiode oder die zweite Leuchtdiode fließenden Strom zu begrenzen.The plant lighting device can furthermore have a linear regulator which is suitable for limiting a current flowing via the first light-emitting diode or the second light-emitting diode.
Beispielsweise kann bei der Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung die Lichtquelle eine erste Leuchtdiodenanordnung mit einer ersten Vielzahl von ersten Leuchtdioden und eine zweite Leuchtdiodenanordnung mit einer zweiten Vielzahl von zweiten Leuchtdioden enthalten. Dabei ist die erste Leuchtdiodenanordnung parallel zur zweiten Leuchtdiodenanordnung geschaltet. Die erste Vielzahl ist von der zweiten Vielzahl verschieden. Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung enthält weiterhin einen ersten Linearregler, der mit der ersten Leuchtdiodenanordnung in Reihe geschaltet ist, sowie einen zweiten Linearregler, der mit der zweiten Leuchtdiodenanordnung in Reihe geschaltet ist. For example, in the plant lighting device, the light source can contain a first light-emitting diode arrangement with a first plurality of first light-emitting diodes and a second light-emitting diode arrangement with a second plurality of second light-emitting diodes. The first light-emitting diode arrangement is connected in parallel to the second light-emitting diode arrangement. The first plurality is different from the second plurality. The plant lighting device furthermore contains a first linear regulator, which is connected in series with the first light-emitting diode arrangement, and a second linear regulator, which is connected in series with the second light-emitting diode arrangement.
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Wechselspannungsquelle eine Drehstromquelle umfassen. Die Lichtquelle kann weiterhin eine dritte Leuchtdiode oder Leuchtdiodenanordnung aufweisen. Dabei ist die erste Leuchtdiode mit einem ersten Außenleiter der Drehstromquelle, die zweite Leuchtdiode ist mit einem zweiten Außenleiter der Drehstromquelle, und die dritte Leuchtdiode ist mit einem dritten Außenleiter der Drehstromquelle verbunden. According to further embodiments, the AC voltage source can comprise a three-phase current source. The light source can furthermore have a third light-emitting diode or light-emitting diode arrangement. The first light-emitting diode is connected to a first outer conductor of the three-phase power source, the second light-emitting diode is connected to a second outer conductor of the three-phase power source, and the third light-emitting diode is connected to a third outer conductor of the three-phase power source.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle, die eine Leuchtdiode aufweist, umfasst das Versorgen der Lichtquelle mit einer Wechselspannung. Dabei ist eine Taktung der Wechselspannung aus der Taktung einer Netzspannung erzeugt.A method for operating a light source which has a light-emitting diode comprises supplying the light source with an alternating voltage. The alternating voltage is pulsed from the pulsing of a mains voltage.
Beispielsweise kann eine Pulsfrequenz der Lichtquelle einem Vielfachen einer Netzfrequenz entsprechen. Alternativ kann eine Pulsfrequenz der Lichtquelle einem Bruchteil einer Netzfrequenz entsprechen.For example, a pulse frequency of the light source can correspond to a multiple of a network frequency. Alternatively, a pulse frequency of the light source can correspond to a fraction of a network frequency.
FigurenlisteFigure list
Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Beschreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittelbar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechende Elemente und Strukturen.
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1A zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen sowie ein Beispiel eines Intensitätsverlaufs der ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. -
1B zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
2A zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen sowie ein Beispiel eines Intensitätsverlaufs der ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. -
2B zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
3A zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen sowie ein Beispiel eines Intensitätsverlaufs der ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. -
3B zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen sowie ein Beispiel eines Intensitätsverlaufs der ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. -
3C zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
4A bis4D veranschaulichen weitere Merkmale von Pflanzenbeleuchtungsvorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen. -
4E bis4F zeigen weitere Beispiele eines zeitlichen Verlaufs von Spannung und Strom. -
5A zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
5B und5C veranschaulichen Beispiele von Spannungs-und Stromstärkeverläufen gemäß weiteren Ausführungsformen. -
6A und6B veranschaulichen eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
7A veranschaulicht eine Leuchtdioden-Lichtquelle gemäß weiteren Ausführungsformen. -
7B zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
8A zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
8B zeigt Beispiele von Spannungs-und Stromsignalverläufen gemäß Ausführungsformen. -
9A zeigt ein Ersatzschaltbild einer Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung gemäß weiteren Ausführungsformen. -
9B zeigt Beispiele von Spannungs-und Stromsignalverläufen gemäß Ausführungsformen.
-
1A shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to embodiments and an example of an intensity profile of the emitted electromagnetic radiation. -
1B shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
2A shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments and an example of an intensity profile of the emitted electromagnetic radiation. -
2 B shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
3A shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments and an example of an intensity profile of the emitted electromagnetic radiation. -
3B shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments and an example of an intensity profile of the emitted electromagnetic radiation. -
3C shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
4A to4D illustrate further features of plant lighting devices according to further embodiments. -
4E to4F show further examples of a time curve of voltage and current. -
5A shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
5B and5C illustrate examples of voltage and current intensity profiles according to further embodiments. -
6A and6B illustrate a lighting device according to further embodiments. -
7A Figure 11 illustrates a light emitting diode light source in accordance with further embodiments. -
7B shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
8A shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
8B shows examples of voltage and current waveforms according to embodiments. -
9A shows an equivalent circuit diagram of a plant lighting device according to further embodiments. -
9B shows examples of voltage and current waveforms according to embodiments.
DetailbeschreibungDetailed description
In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie „Oberseite“, „Boden“, „Vorderseite“, „Rückseite“, „über“, „auf“, „vor“, „hinter“, „vorne“, „hinten“ usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Figuren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the disclosure and in which specific exemplary embodiments are shown for purposes of illustration. In this context, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "over", "on", "in front of", "behind", "in front", "behind" etc. is applied to the Orientation related to the figures just described. Since the components of the exemplary embodiments in can be positioned in different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting.
Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschränkend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Bereich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.The description of the exemplary embodiments is not restrictive, since other exemplary embodiments also exist and structural or logical changes can be made without deviating from the scope defined by the patent claims. In particular, elements of the exemplary embodiments described below can be combined with elements of other of the exemplary embodiments described, unless the context indicates otherwise.
Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff „elektrisch verbunden“ eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch verbundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt miteinander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein.In the context of this description, the term “electrically connected” means a low-resistance electrical connection between the connected elements. The electrically connected elements do not necessarily have to be directly connected to one another. Further elements can be arranged between electrically connected elements.
Der Begriff „elektrisch verbunden“ umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.The term “electrically connected” also includes tunnel contacts between the connected elements.
Soweit hier die Begriffe „haben“, „enthalten“, „umfassen“, „aufweisen“ und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weiteren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die unbestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.Insofar as the terms “have”, “contain”, “comprise”, “have” and the like are used, these are open-ended terms that indicate the presence of said elements or features, but the presence of further elements or features do not exclude. The indefinite articles and definite articles include both the plural and the singular, unless the context clearly indicates otherwise.
Nachfolgend werden verschiedene Konfigurationen von Pflanzenbeleuchtungsvorrichtungen beschrieben. Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung enthält eine Lichtquelle, die eine Leuchtdiode aufweist. Leuchtdioden können allgemein auf Halbleitermaterialien, insbesondere indirekten Halbleitermaterialien basieren. Beispiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung besonders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultraviolettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN, AlGaInBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga2O3, Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter“ auch organische Halbleitermaterialien ein.Various configurations of plant lighting devices are described below. The plant lighting device contains a light source which has a light emitting diode. Light-emitting diodes can generally be based on semiconductor materials, in particular indirect semiconductor materials. Examples of semiconductor materials particularly suitable for generating electromagnetic radiation include, in particular, nitride semiconductor compounds, which can be used to generate, for example, ultraviolet, blue or longer-wave light, such as GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGaInN, AlGaInBN, phosphide semiconductor compounds, which, for example, green or longer-wave light can be generated, such as GaAsP, AlGaInP, GaP, AlGaP, and other semiconductor materials such as GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga 2 O 3 , diamond, hexagonal BN and combinations of the materials mentioned. In the context of the present description, the term “semiconductor” also includes organic semiconductor materials.
Der Begriff „Substrat“ umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.The term “substrate” generally includes insulating, conductive, or semiconductor substrates.
Der konkrete Aufbau sowie die Zusammensetzung der Leuchtdiode sind für die Funktionsweise der Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung unerheblich, solange die Leuchtdiode geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu emittieren, wenn sie in Durchlassrichtung betrieben wird. Weiterhin emittiert die Leuchtdiode keine elektromagnetische Strahlung, wenn sie in Sperrrichtung betrieben wird. Darüber hinaus wirkt die Leuchtdiode als sperrendes Element, wenn sie in Sperrrichtung betrieben wird. Die Leuchtdiode kann auf Halbleitermaterialien basieren. Es ist jedoch nicht erforderlich, dass sie ausschließlich auf Halbleitermaterialien basiert. Beispielsweise kann die Leuchtdiode auch auf organischen Halbleitermaterialien basieren.The specific structure and the composition of the light-emitting diode are irrelevant for the functioning of the plant lighting device, as long as the light-emitting diode is suitable for emitting electromagnetic radiation when it is operated in the forward direction. Furthermore, the light-emitting diode does not emit any electromagnetic radiation when it is operated in the reverse direction. In addition, the light-emitting diode acts as a blocking element when it is operated in the blocking direction. The light-emitting diode can be based on semiconductor materials. However, it is not required that it be based solely on semiconductor materials. For example, the light-emitting diode can also be based on organic semiconductor materials.
Im Folgenden werden sowohl einzelne Leuchtdioden als auch Anordnungen aus Leuchtdioden beschrieben. Eine Anordnung aus Leuchtdioden umfasst dabei eine geeignete Verschaltung der entsprechenden Leuchtdioden. Beispielsweise können die einzelnen Leuchtdioden in Reihe geschaltet werden. Weiterhin können mehrere Stränge von in Reihe geschalteten Leuchtdioden zueinander parallel geschaltet werden. Insgesamt wird der Begriff „Leuchtdiode“ in der Regel so verwendet, dass er auch eine beliebige Anordnung einer Vielzahl von Leuchtdioden umfassen kann, sofern nichts anderes angegeben ist.Both individual light-emitting diodes and arrangements of light-emitting diodes are described below. An arrangement of light-emitting diodes includes suitable interconnection of the corresponding light-emitting diodes. For example, the individual light emitting diodes can be connected in series. Furthermore, several strings of light-emitting diodes connected in series can be connected in parallel to one another. Overall, the term “light-emitting diode” is generally used in such a way that it can also include any arrangement of a multiplicity of light-emitting diodes, unless otherwise stated.
Pflanzen führen üblicherweise nicht kontinuierlich Photosynthese durch. Eher verhält es sich so, dass sie, nachdem die Fotosynthese angestoßen wurde, beispielsweise durch Einfall von Photonen, eine gewisse Erholungszeit benötigen, bevor ein darauffolgender Photosynthesevorgang stattfinden kann. Entsprechend ist es möglich, gepulstes Licht zum Beleuchten von Pflanzen zu verwenden. Dabei können die Frequenz und auch der Belastungszyklus genau an den natürlichen Photosynthesezyklus der Pflanzen angepasst werden. Bei einer guten Anpassung von Frequenz und Belastungszyklus an den Photosynthesezyklus der Pflanzen kann eine signifikante Menge an Energie gespart werden. Pflanzen enthalten zwei Chlorophyllarten - Chlorophyll a und b. Die beiden Chlorophyllarten haben jeweils unterschiedliche Absorptionsspektren. Zusammen absorbieren Chlorophyll a und b hauptsächlich im blauen Spektralbereich (400-500 nm) sowie im roten Spektralbereich (600-700 nm).Plants usually do not photosynthesize continuously. It is more likely that, after photosynthesis has been initiated, for example by the incidence of Photons, need a certain recovery time before a subsequent photosynthesis process can take place. Accordingly, it is possible to use pulsed light to illuminate plants. The frequency and the load cycle can be precisely adapted to the natural photosynthesis cycle of the plants. If the frequency and load cycle are well adapted to the photosynthesis cycle of the plants, a significant amount of energy can be saved. Plants contain two types of chlorophyll - chlorophyll a and b. The two types of chlorophyll each have different absorption spectra. Together, chlorophyll a and b absorb mainly in the blue spectral range (400-500 nm) and in the red spectral range (600-700 nm).
Eine Lichtquelle
Die erste Leuchtdiode
Je nach verwendetem Netzsteckertyp kann beispielsweise die erste Leuchtdiodenanordnung
Wird nun die in
Gemäß den Ausführungsformen, die in
Generell wird die Fotosynthese durch eine Erhöhung des roten LED-Anteils effizienter. Der blaue Anteil hingegen stresst die Pflanzen. Aus diesem Grunde kann man die Anzahl blauer LEDs im Vergleich zur Anzahl roter LEDs verringern. Beispielweise kann die Anzahl erster LEDs
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Lichtquellen
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung weiterhin eine Frequenzverdopplungseinrichtung
Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Frequenzverdopplungseinrichtung
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist es möglich, statt mit einer Frequenzverdopplungseinrichtung
Eine dritte Leuchtdiodenanordnung
Beispielsweise sind die entsprechenden dritten Leuchtdiodenanordnungen
Wie in den Intensitätsmessungen gezeigt ist, lässt sich, ausgehend von einer 50 Hz Pulsung der Spannung eine 50 oder 100 Hz Pulsung der emittierten Lichtleistung erzielen.As shown in the intensity measurements, starting from a 50 Hz pulse of the voltage, a 50 or 100 Hz pulse of the emitted light power can be achieved.
Gemäß Ausführungsformen, die unter Bezugnahme auf die
Demgegenüber verbleibt das Stromsignal
Wie oberen Teil der
Die Konzepte, die unter Bezugnahme auf die
Die
Wie in
Wie beschrieben worden ist, kann gemäß Ausführungsform ohne aufwändige und kostspielige Treiberelektronik Licht emittiert werden, durch welches Pflanzen in effizienter Weise zur Fotosynthese veranlasst werden. Insbesondere kann Wechselspannung direkt an die LEDs angelegt werden, wodurch ein gepulster LED-Betrieb verursacht wird. Entsprechend kann ein Gleichrichter vermieden werden oder mit wesentlich geringeren Kosten realisiert werden.As has been described, according to the embodiment, light can be emitted without complex and expensive driver electronics, by means of which light can be induced to photosynthesize plants in an efficient manner. In particular, alternating voltage can be applied directly to the LEDs, which causes pulsed LED operation. Correspondingly, a rectifier can be avoided or implemented at significantly lower costs.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Lichtquelle, die eine Leuchtdiode aufweist, umfasst das Versorgen der Lichtquelle mit einer Wechselspannung, wobei eine Taktung der Wechselspannung aus der Taktung einer Netzspannung erzeugt ist. Beispielsweise wird die Lichtquelle mit einer Wechselspannung versorgt, deren Takt ein Vielfaches der Netzfrequenz, beispielsweise 50 Hz beträgt. Weiterhin kann die Frequenz einem 1/n-fachen der Netzfrequenz entsprechen, wobei n eine natürliche Zahl ist.A method for operating a light source which has a light-emitting diode comprises supplying the light source with an alternating voltage, the alternating voltage being pulsed from the pulsing of a mains voltage. For example, the light source is supplied with an alternating voltage whose cycle is a multiple of the mains frequency, for example 50 Hz. Furthermore, the frequency can correspond to 1 / n times the network frequency, where n is a natural number.
Die Leuchtdioden
Jede der LED-Anordnungen kann geeignet sein, jeweils Licht unterschiedlicher Wellenlängen zu emittieren. Beispielsweise kann die erste LED-Anordnung
Über den Linearregler
In
Wie in
Die Pflanzenbeleuchtungsvorrichtung
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.While specific embodiments have been illustrated and described herein, those skilled in the art will recognize that the specific embodiments shown and described can be replaced by a variety of alternative and / or equivalent configurations without departing from the scope of the invention. The application is intended to cover any adaptations or variations of the specific embodiments discussed herein. Therefore, the invention is to be limited only by the claims and their equivalents.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- PflanzenbeleuchtungsvorrichtungPlant lighting device
- 2020th
- emittierte elektromagnetische Strahlungemitted electromagnetic radiation
- 3030th
- Pflanzeplant
- 100100
- LichtquelleLight source
- 105105
- LichtquelleLight source
- 110110
- erste Leuchtdiodenanordnungfirst light emitting diode arrangement
- 111111
- erste Leuchtdiodefirst light emitting diode
- 112112
- zweiter Intensitätsverlaufsecond intensity curve
- 120120
- zweite Leuchtdiodenanordnungsecond LED array
- 121121
- zweite Leuchtdiodesecond light emitting diode
- 122122
- erster Intensitätsverlauffirst intensity curve
- 125125
- dritte Leuchtdiodenanordnungthird light emitting diode arrangement
- 130130
- FrequenzverdopplungseinrichtungFrequency doubling device
- 131131
- WiderstandselementResistance element
- 132132
- LinearreglerLinear regulator
- 133133
- SpuleKitchen sink
- 135135
- SchaltelementSwitching element
- 136136
- SchaltvorrichtungSwitching device
- 138138
- SpannungssignalVoltage signal
- 139139
- StromsignalCurrent signal
- 141141
- SpannungssignalVoltage signal
- 142142
- Stromsignal über die erste LeuchtdiodenanordnungCurrent signal via the first light-emitting diode arrangement
- 143143
- Stromsignal über die zweite LeuchtdiodenanordnungCurrent signal via the second light-emitting diode arrangement
- 144144
- Stromsignal über die gesamte LeuchtdiodenanordnungCurrent signal across the entire LED array
- 150150
- WechselspannungsquelleAC voltage source
- 210210
- erste LED-Anordnungfirst LED arrangement
- 220220
- zweite LED-Anordnungsecond LED array
- 230230
- dritte LED-Anordnungthird LED arrangement
- 240240
- StromreglerCurrent regulator
- 250250
- DrehstromquelleThree-phase source
- 251251
- erster Außenleiterfirst outer conductor
- 252252
- zweiter Außenleitersecond outer conductor
- 253253
- dritter Außenleiterthird outer conductor
- 254254
- NeutralleiterNeutral conductor
Claims (19)
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