BE1022336B1

BE1022336B1 - SYSTEM FOR PROMOTING THE GROWTH OF PLANTS

Info

Publication number: BE1022336B1
Application number: BE2014/0696A
Authority: BE
Inventors: Praet Peter Van; Thang Vu Michaël Viet; Jeroen Vandezande
Original assignee: Praet Peter Van
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2014-09-16
Publication date: 2016-03-16

Abstract

De uitvinding betreft een lamp voor de bevordering van de groei van planten waarvan het spectrum en de intensiteit van het uitgezonden licht van op eenvoudige en flexibele manier kan worden gestuurd in functie van de tijd en dit vanop een drager zoals bijvoorbeeld een PC, laptop, netbook, smartphone of tablet PC. De lamp bestaat uit een aantal lichtbronnen (zoals bijvoorbeeld LEDs), elk met hun specifiek kleurenspectrum. Het totale kleurenspectrum van de lamp wordt gedefinieerd door de intensiteit van elk van de kleurgroepen afzonderlijk te vast te leggen. Deze definiëring gebeurt door het opmaken van een tabel of spreadsheet waarin wordt aangegeven hoe de lichtintensiteit van de LED's dient te evolueren in de tijd. Aan de lampen kunnen sensoren gekoppeld worden die metingen doorsturen naar de tabel. Deze sensorgegevens kunnen dan gelogd worden of gebruikt worden om het spectrum van de lamp bij te sturen. De communicatie tussen de drager en de lampen gebeurt draadloos. De lichtopbrengst van de verschillende lichtbronnen van de lamp kan gekalibreerd worden in PAR eenheden.The invention relates to a lamp for promoting the growth of plants, the spectrum and intensity of the emitted light of which can be controlled in a simple and flexible manner as a function of time and this from a carrier such as a PC, laptop, netbook , smartphone or tablet PC. The lamp consists of a number of light sources (such as, for example, LEDs), each with their specific color spectrum. The total color spectrum of the lamp is defined by defining the intensity of each of the color groups separately. This definition is done by drawing up a table or spreadsheet that indicates how the light intensity of the LEDs should evolve over time. Sensors can be linked to the lamps that transmit measurements to the table. These sensor data can then be logged or used to adjust the spectrum of the lamp. The communication between the carrier and the lamps is done wirelessly. The light output of the different light sources of the lamp can be calibrated in PAR units.

Description

Systeem ter bevordering van de groei van planten BeschrijvingSystem for promoting plant growth Description

DoelTarget

Deze uitvinding betreft een systeem ter bevordering van de groei van planten.This invention relates to a system for promoting the growth of plants.

Meer bepaald heeft de uitvinding betrekking op een systeem bestaande uit een lamp, een smart device, een databank, en eventueel één of meerdere sensoren, met als doel de optimale belichting van planten te sturen ter bevordering van de groei en om onderzoek te stimuleren met het doel de invloed van de verschillende lichtspectra op de planten te onderzoeken.More specifically, the invention relates to a system consisting of a lamp, a smart device, a database, and possibly one or more sensors, with the aim of controlling the optimum illumination of plants to promote growth and to stimulate research with aim to investigate the influence of the different light spectra on the plants.

In een meer algemene implementatie van deze uitvinding bestaat het geheel uit een smart device en een aantal lampen welke allen draadloos (of met draad) in verbinding staan met de smart device. Elke lamp heeft een adres waardoor de smart device gegevens (of een deel ervan) uit zijn databank naar een of meerdere lampen kan sturen. Deze gegevens hebben betrekking tot het lichtspectrum van de lamp. Daarnaast kunnen sensoren, aangesloten aan één of meerdere lampen, lokale metingen van lichtsterkte, temperatuur, luchtvochtigheid, C02, lichtspectrum etc... doorsturen naar de databank van de smart device. De uitvinding beschrijft ook de mogelijkheid om de lichtopbrengst van de lamp te kalibreren in PAR eenheden.In a more general implementation of this invention, the whole consists of a smart device and a number of lamps which are all connected wirelessly (or with wire) to the smart device. Each lamp has an address through which the smart device can send data (or part of it) from its database to one or more lamps. This data relates to the light spectrum of the lamp. In addition, sensors connected to one or more lamps can transmit local measurements of brightness, temperature, humidity, CO2, light spectrum, etc. to the smart device's database. The invention also describes the possibility of calibrating the light output of the lamp in PAR units.

Stand van de techniekState of the art

Planten gebruiken de fotosynthese om het zichtbaar licht om te zetten in 02, water en suikers. De absorptie van licht door de plant is afhankelijk van de golflengte van het licht. Deze absorptie is geen vlakke curve, maar wordt gekarakteriseerd door een aantal meer of minder belangrijke absorptiepieken. De twee belangrijkste pieken komen overeen met de absorptie van chlorofyl A en chlorofyl B en situeren zich rond het rode ( rond 650 nm) en blauwe deel (450 nm) van het spectrum. Verder is er ook absorptie, bijvoorbeeld in het UVA gebied (350 nm) en infrarode gebied (750 nm). Er kan echter gezegd worden dat het grootste deel van de absorptie van voor de planten bruikbaar licht gebeurt in het gebied tussen de 400 en 700 nm (= PAR gebied).Plants use photosynthesis to convert visible light into O2, water and sugars. The absorption of light by the plant depends on the wavelength of the light. This absorption is not a flat curve, but is characterized by a number of more or less important absorption peaks. The two main peaks correspond to the absorption of chlorophyll A and chlorophyll B and are situated around the red (around 650 nm) and blue part (450 nm) of the spectrum. Furthermore, there is also absorption, for example in the UVA region (350 nm) and infrared region (750 nm). However, it can be said that the majority of the absorption of light useful to the plants occurs in the range between 400 and 700 nm (= PAR area).

Een veel gebruikte sensor om de energie in dit deel van het spectrum te meten is de PAR sensor (Photosynthetic Active Radiation). Deze meet de lichtstraling in het gebied 400 tot 700 nm, heeft een vlakke respons, en geeft een uitlezing in pmol. m^.sec'1 energie eenheden. Chlorofyl A en B, indien geïsoleerd in een proefbuis, vertonen de vernoemde absorptiepieken. Een plant gebruikt echter ook fotosynthese in het groene en gele gebied van het spectrum tussen deze absorptiepieken, en de grafiek die de fotosynthese uitzet als functie van de golflengte vertoont weliswaar ook een dip tussen de 2 chlorofylpieken maar is toch veel vlakker, dwz dat er ook fotosynthese aanwezig is naast de chlorofyl pieken.A commonly used sensor to measure the energy in this part of the spectrum is the PAR sensor (Photosynthetic Active Radiation). It measures the light radiation in the 400 to 700 nm range, has a flat response, and gives a reading in pmol. m ^ .sec'1 energy units. Chlorophyll A and B, when isolated in a test tube, exhibit the aforementioned absorption peaks. However, a plant also uses photosynthesis in the green and yellow region of the spectrum between these absorption peaks, and the graph plotting the photosynthesis as a function of the wavelength also shows a dip between the 2 chlorophyll peaks, but is still much flatter, ie Photosynthesis is present in addition to the chlorophyll peaks.

Verlichtingslampen die enkel in het rode en blauwe deel van het spectrum stralen zijn daarom niet optimaal voor de bevordering van de plantengroei. De reden is, zoals hierboven aangehaald, dat chlorofyl niet het enige pigment is dat zorgt voor de lichttransfer naar het fotosynthese systeem toe. Er zijn nog andere (antenne) pigmenten die bijvoorbeeld groen en geel licht benutten (bvb carotenen en xanthofyllen) voor fotosynthese. Daarnaast zijn nog meer effecten bekend die gebruik maken van golflengten buiten het 400-700 nm gebied. Bijvoorbeeld het Emerson Enhancement effect. Hier is het zo dat een kortere golflengte (680 nm), gecombineerd met een langere golflengte (720 nm), een totaal fotosynthetisch effect creëert dat groter is dan de som van beide afzonderlijke effecten (synergie).Lighting lamps that only shine in the red and blue part of the spectrum are therefore not optimal for promoting plant growth. The reason is, as mentioned above, that chlorophyll is not the only pigment that provides the light transfer to the photosynthesis system. There are other (antenna) pigments that, for example, use green and yellow light (eg carotenes and xanthophylls) for photosynthesis. In addition, even more effects are known that use wavelengths outside the 400-700 nm range. For example the Emerson Enhancement effect. Here, a shorter wavelength (680 nm), combined with a longer wavelength (720 nm), creates a total photosynthetic effect that is greater than the sum of the two separate effects (synergy).

Er bestaan LED groeilampen met 2 golflengten (rood en blauw) of met 4 golflengten. Er zijn verder ook LED lampen beschikbaar met 8 golflengten plus wit licht en nog enkele minder courante golflengten (UV en IR) geproduceerd door LEDs of ontladingslampen. Verder worden ook hogedruk natriumlampen gebruikt wegens de grote lichtopbrengst en relatief hoge efficiëntie. Nadelen van deze lampen zijn de hoge warmteontwikkeling, een lichtspectrum dat niet optimaal is voor de plant (veel straling in het gele en oranje gebied en warmte) en het gebrek aan de mogelijkheid het spectrum te wijzigen in de loop van de groei en ontwikkeling van de planten. De levensduur is ook beperkt in vergelijking met LED lampen en er is tijd nodig om tot volle lichtsterkte en volle spectrum te komen (kan tot 30 minuten duren) na het ontsteken van de lampen.There are LED grow lights with 2 wavelengths (red and blue) or with 4 wavelengths. There are also LED lamps available with 8 wavelengths plus white light and a few less common wavelengths (UV and IR) produced by LEDs or discharge lamps. Furthermore, high-pressure sodium lamps are also used due to the high light output and relatively high efficiency. Disadvantages of these lamps are the high heat development, a light spectrum that is not optimal for the plant (a lot of radiation in the yellow and orange area and heat) and the lack of the possibility to change the spectrum in the course of the growth and development of the plants. The lifespan is also limited in comparison with LED lamps and it takes time to reach full light intensity and full spectrum (can take up to 30 minutes) after lighting the lamps.

Andere factoren die belangrijk zijn voor de plantengroei, naast het kleurspectrum van het licht, zijn onder meer de hoeveelheid licht, het aantal uur belichting per dag (= fotoperiode), de temperatuur en het C02 gehalte. Boven een zekere temperatuur houdt de fotosynthese op en bij lichtsterkten boven een zeker niveau neemt de fotosynthese niet meer toe bij toenemend lichtintensiteit in tegendeel het licht zal dan eerder negatief werken (= photo bleaching).Other factors that are important for plant growth, in addition to the color spectrum of the light, include the amount of light, the number of hours of exposure per day (= photoperiod), the temperature and the CO2 content. Photosynthesis ceases above a certain temperature and at brightness levels above a certain level the photosynthesis no longer increases with increasing light intensity on the contrary, the light is more likely to have a negative effect (= photo bleaching).

De verhouding tussen de intensiteit van blauw en rood licht speelt een belangrijke rol. De optimale verhouding is afhankelijk van het gewas, het groeistadium van de plant en het moment van de dag.The ratio between the intensity of blue and red light plays an important role. The optimum ratio depends on the crop, the stage of growth of the plant and the time of day.

Er is op dit ogenblik nog geen grondige kennis voorhanden die de effecten van het lichtspectrum op de plant beschrijft, onder andere veroorzaakt door een gebrek aan lampen waarvan het spectrum en de lichtintensiteit op een flexibele manier kan worden gewijzigd als functie van de tijd.There is currently no thorough knowledge available describing the effects of the light spectrum on the plant, caused among other things by a lack of lamps whose spectrum and light intensity can be flexibly changed as a function of time.

De groei van de plant kan worden beïnvloed door het lichtspectrum te wijzigen. Bijvoorbeeld, het tijdstip van de bloei kan worden beïnvloed door spectrummanipulatie. Bijvoorbeeld, de hoeveelheid smaakstoffen in een vrucht kan worden beïnvloed door het inschakelen van UVA licht ten minste gedurende een tijd van de dag een week voor de oogst.The growth of the plant can be influenced by changing the light spectrum. For example, the time of flowering can be influenced by spectrum manipulation. For example, the amount of flavorings in a fruit can be affected by switching on UVA light at least during a time of the day a week before the harvest.

Daar waar voor groeilampen in het verleden hoofdzakelijk gebruik werd gemaakt van gasontladingslampen zoals hoge druk natriumlampen, metaalhalide lampen (beiden verkrijgbaar in vermogens tussen 400 en 1000 watt) en TL lampen (< 100 watt) is er nu een tendens om over te schakelen naar LED lampen. Dit voornamelijk omdat LEDs goedkoper worden, krachtiger en zuiniger zijn en beschikbaar zijn in een hele reeks kleuren, van ultra violet tot infra rood.Where in the past growth lamps were mainly used for gas discharge lamps such as high-pressure sodium lamps, metal halide lamps (both available in capacities between 400 and 1000 watts) and fluorescent lamps (<100 watts), there is now a tendency to switch to LED lamps. This is mainly because LEDs are becoming cheaper, more powerful and more economical and are available in a wide range of colors, from ultra violet to infra red.

De eerste LED groeilampen werden uitgerust met 2 soorten LEDs, rode en blauwe in een vaste rood/blauw verhouding tot elkaar. Later werden LED lampen beschikbaar waarbij de verhouding rood/blauw kon worden veranderd door middel van een schakelaar met 2 standen. Daardoor kon tijdens de eerste fase van de groei de lagere rood/blauw verhouding ingesteld worden, en in een latere fase (bloei) een hogere rood/blauw verhouding, met als gevolg een hogere opbrengst van de plant. Tegenwoordig zijn ook lampen met een mix van kleuren beschikbaar, waaronder wit licht, en waarbij de lichtsterkte van elke kleur op een of andere manier door een UI (User Interface), vanop afstand, al of niet draadloos kan gewijzigd worden. Met de UI kan dan gekozen worden uit een reeks vooropgestelde discrete instellingen. Zo moet dié instelling gekozen worden welke optimaal is voor het soort plant en de groeifase van de plant.The first LED grow lights were equipped with 2 types of LEDs, red and blue in a fixed red / blue ratio to each other. Later on LED lamps became available whereby the red / blue ratio could be changed by means of a switch with 2 positions. As a result, the lower red / blue ratio could be set during the first phase of growth, and a higher red / blue ratio in a later phase (flowering), resulting in a higher yield of the plant. Nowadays, lamps with a mix of colors are also available, including white light, and in which the brightness of each color can be changed in some way by a UI (User Interface), remotely, whether or not wirelessly. With the UI you can then choose from a range of predefined discrete settings. For example, this setting must be selected which is optimal for the type of plant and the growth phase of the plant.

Octrooiaanvraag W02012040838-A1 beschrijft een systeem voor het automatiseren van de selectie van een spectraal lichtprogramma voor planten. Het systeem omvat een computer met een reeks licht uitsturende elementen, een microprocessor, een radio frequentie ontvanger en een opslagapparaat.Patent application WO2012040838-A1 describes a system for automating the selection of a spectral light program for plants. The system comprises a computer with a series of light-emitting elements, a microprocessor, a radio frequency receiver and a storage device.

De computer bevindt zich in de lamp, boven de plant. Eén of meerdere RFID tags, met beperkt zendbereik en met elk een specifieke zendfrequentie, bevinden zich tussen de planten. De computer koppelt de zendfrequentie van de tag aan een lichtemissieprofiel door gebruik te maken van een look-up tabel. Dit lichtemissieprofiel zit opgeslagen in een digitale look-up tabel binnen het opslagapparaat. De digitale look-up tabel bevat een lichtemissieprofiel voor een veelvoud aan plantensoorten. Op basis van de ontvangen zendfrequentie van de RFID tag wordt dit lichtemissieprofiel uitgevoerd. De RFID tag zorgt ook voor de afbakening van het gebied waarvoor het lichtemissieprofiel bedoeld is.The computer is located in the lamp above the plant. One or more RFID tags, with a limited transmission range and each with a specific transmission frequency, are located between the plants. The computer links the transmission frequency of the tag to a light emission profile by using a look-up table. This light emission profile is stored in a digital look-up table within the storage device. The digital look-up table contains a light emission profile for a variety of plant species. This light emission profile is performed based on the received transmission frequency of the RFID tag. The RFID tag also defines the area for which the light emission profile is intended.

Het opslagapparaat kan van op afstand en draadloos of met draad geprogrammeerd worden. Elk lichtemissieprofiel bevat gegevens betreffende het vermogen, de kleur en de duur van het uitgezonden licht.The storage device can be programmed remotely and wirelessly or with wire. Each light emission profile contains data regarding the power, the color and the duration of the emitted light.

Het nadeel van dit systeem is dat er gebruik moet worden gemaakt van RFID tags en er geen gebruik kan gemaakt worden van feedback om het lichtemissieprofiel aan te passen als gevolg van metingen van de temperatuur, vochtigheid, reëel lichtspectrum, invloed van extern binnenkomend licht enz. Er is ook geen sprake van enige gekalibreerde lichtopbrengst in PAR eenheden.The disadvantage of this system is that RFID tags must be used and feedback cannot be used to adjust the light emission profile as a result of measurements of the temperature, humidity, real light spectrum, influence of external incoming light, etc. There is also no question of any calibrated light output in PAR units.

Octrooiaanvraag US2012198762-A1 beschrijft een elektromagnetisch systeem voor het bevorderen van de groei van planten. De lamp wordt gekenmerkt door golflengten van 365 nm, 420 nm, 430 nm, 460 nm, 470 nm, 635 nm, 648 nm, 662 nm, 730 nm, 770 nm 800 nm met de mogelijkheid tot vervangen met variaties binnen de grenzen van 350-475 nm en 630-800 nm. Het lichtemissieprofiel heeft twee toestanden, gekenmerkt doordat stand 1 een lichtemissieprofiel weergeeft dat de groei van de plant bevordert, en stand 2 een lichtemissieprofiel dat de bloei van de plant bevordert.Patent application US2012198762-A1 describes an electromagnetic system for promoting the growth of plants. The lamp is characterized by wavelengths of 365 nm, 420 nm, 430 nm, 460 nm, 470 nm, 635 nm, 648 nm, 662 nm, 730 nm, 770 nm 800 nm with the possibility of replacement with variations within the limits of 350 -475 nm and 630-800 nm. The light emission profile has two states, characterized in that position 1 represents a light emission profile that promotes the growth of the plant, and position 2 a light emission profile that promotes the flowering of the plant.

Het nadeel van dit systeem is dat het omschakelen van stand 1 naar 2 manueel moet gebeuren. Het aan-en uitschakelen van de lamp gebeurt door middel van een timer. Er wordt geen gebruik gemaakt van een look-up tabel die het vermogen, de kleur en de duur van het uitgezonden licht als functie van de tijd regelt. Er is ook geen feedback mogelijkheid waarbij het lichtemissieprofiel kan worden aangepast als gevolg van metingen van temperatuur, vochtigheid, reëel lichtspectrum, invloed van extern binnenkomend licht enz.The disadvantage of this system is that switching from position 1 to 2 must be done manually. The lamp is switched on and off by means of a timer. No use is made of a look-up table that controls the power, color and duration of the light emitted as a function of time. There is also no feedback option where the light emission profile can be adjusted as a result of measurements of temperature, humidity, real light spectrum, influence of external incoming light, etc.

Octrooiaanvraag US20120170264-A1 beschrijft een omnispectrum groeilamp met een LED met een combinatie van output golflengten die door de gebruiken kan worden geselecteerd. De intensiteit van de verschillende golflengten van de LED kan automatisch worden aangepast tot de optimale intensiteit voor elk van de verschillende groeifasen van een plant. Het systeem bevat een geheugen dat kan ingesteld worden met opgeslagen settings die de optimale intensiteitsniveaus weergeven voor verschillende groeifasen waarbij de settings gebaseerd zijn op testdata en/of plantgroeitheorieën.Patent application US20120170264-A1 describes an omni-spectrum growth lamp with an LED with a combination of output wavelengths that can be selected by the users. The intensity of the different wavelengths of the LED can be automatically adjusted to the optimum intensity for each of the different growth phases of a plant. The system contains a memory that can be set with saved settings that display the optimum intensity levels for different growth phases where the settings are based on test data and / or plant growth theories.

Het nadeel van dit systeem is dat er geen look-up tabel is die het vermogen, de kleur en de duur van het uitgezonden licht als functie van de tijd regelt. Elke verandering in het lichtemissieprofiel moet manueel, op het juiste ogenblik, ingeschakeld worden. Er is ook geen mogelijkheid van feedback waarbij het lichtemissieprofiel zou kunnen worden worden aangepast als gevolg van metingen van temperatuur, vochtigheid, reëel lichtspectrum, invloed van extern binnenkomend licht enz.The disadvantage of this system is that there is no look-up table that controls the power, color and duration of the light emitted as a function of time. Every change in the light emission profile must be switched on manually at the right time. There is also no possibility of feedback where the light emission profile could be adjusted as a result of measurements of temperature, humidity, real light spectrum, influence of external incoming light, etc.

Octrooiaanvraag WO2013141824-A1 beschrijft een plantbelichtingsarmatuur waarvan de spectrale structuur beperkt kan worden gecontroleerd volgens de noden van de plant. Dit door het moduleren van de lichtintensiteiten de hoogte van de pieken van Chlrophyl A en B. Een controlemodule kan elk van volgende 4 scenario's uitvoeren: hoge effici ëntie, bloei, groei en zaai. Een beheermodule, die communiceert met de armatuur onder meer via wifi, RF, IR of bluetooth, maakt het mogelijk een nieuw of gewijzigd groeiprogramma en belichtingsscenario te downloaden van on-line data en de gegevens door te sturen naar controlemodules. Verder wordt er ook gebruik gemaakt van een feedbackmodule met een quantumdetector.Patent application WO2013141824-A1 describes a plant lighting fixture whose spectral structure can be controlled to a limited extent according to the needs of the plant. This by modulating the light intensities the height of the peaks of Chlrophyl A and B. A control module can perform any of the following 4 scenarios: high efficiency, flowering, growth and sowing. A management module, which communicates with the luminaire via WiFi, RF, IR or Bluetooth, among other things, makes it possible to download a new or changed growth program and lighting scenario from online data and to send the data to control modules. Furthermore, a feedback module with a quantum detector is also used.

Het nadeel van dit systeem is dat er geen gebruik gemaakt wordt van een look-up tabel die het lichtemissieprofiel van een veelvoud van kleuren als functie van de tijd laat variëren. De computer kan enkel uit een aantal vooraf vastgelegde scenario's kiezen.The disadvantage of this system is that no use is made of a look-up table that varies the light emission profile of a plurality of colors as a function of time. The computer can only choose from a number of predefined scenarios.

Octrooiaanvraag US20120020071-A1 beschrijft een LED groeilicht met scherpehoeklenzen en LED distributies die de lichtintensiteit optimaliseren aan golflengten die fotosynthese maximaliseren. Er wordt gebruik gemaakt van golflengten van witte LEDs. Groen licht laat visuele monitoring van de gezondheid van een plant toe.Patent application US20120020071-A1 describes an LED growth light with sharp-angle lenses and LED distributions that optimize the light intensity at wavelengths that maximize photosynthesis. Wavelengths of white LEDs are used. Green light allows visual monitoring of the health of a plant.

Het nadeel van dit systeem is dat de lamp een vaste configuratie van aantal en soorten LED's heeft waardoor het vermogen en het lichtemissieprofiel in de tijd vast liggen. Er is geen variatie van het lichtemissieprofiel als functie van de tijd mogelijk, noch is er feedback mogelijk.The disadvantage of this system is that the lamp has a fixed configuration of the number and types of LEDs so that the power and the light emission profile are fixed over time. No variation of the light emission profile as a function of time is possible, nor is feedback possible.

Deze uitvinding beoogt een oplossing voor bovengenoemde nadelen.The present invention contemplates a solution for the aforementioned disadvantages.

De hier voorgestelde uitvinding heeft als doel het onderzoek te vergemakkelijken.The invention proposed here is intended to facilitate the investigation.

Planten gebruiken licht zowel als energiebron om hun groei te ondersteunen (fotosynthese) maar ook als factor om hun ontwikkeling (morfogenese) te sturen. Door de komst van LED-belichting is er een sterke groei in het gebruik van LEDs in de commerciële productie van planten ontstaan. Echter het ontbreekt aan kennis om deze LEDs op een gerichte en efficiënte wijze in te zetten. Er moet gezocht worden naar de juiste "licht-mix" om bepaalde groeiverschijnselen te ondersteunen (bladexpantie, wortelvorming, stengellengte, bloeiregulatie enz.). Naast de juiste licht-mix zal er ook moeten gekeken worden wanneer in de loop van de dag welke licht-mix moet gegeven worden en welke lichtintensiteit er moet bijhoren globaal en per ingestelde golflengte. Dit alles moet omgeven worden met de nodige energie die de fotosynthese voldoende laat werken. Om dit soort van geïntegreerd onderzoek uit te voeren (fotosynthese en fotomorfogenese) zijn de mogelijkheden die de voorgestelde lamp biedt een noodzakelijk en uitstekend onderzoekswerktuig. Het dynamisch kunnen regelen van de lichtsamenstelling en lichtintensiteit over korte tijdsperioden geeft onderzoeksmogelijkheden die er tot op vandaag niet zijn. Het nieuw type van lamp zal zowel in de plantenkweek als in de energiebesparing voor de bijbelichting van planten een sterke meerwaarde betekenen.Plants use light as an energy source to support their growth (photosynthesis) but also as a factor to guide their development (morphogenesis). The arrival of LED lighting has led to a strong growth in the use of LEDs in the commercial production of plants. However, there is a lack of knowledge to use these LEDs in a targeted and efficient manner. The right "light mix" must be sought to support certain growth phenomena (leaf expansion, root formation, stem length, flowering regulation, etc.). In addition to the correct light mix, it will also have to be considered when, during the course of the day, which light mix must be given and which light intensity should be associated globally and per set wavelength. All this must be surrounded with the necessary energy that makes photosynthesis work sufficiently. To perform this type of integrated research (photosynthesis and photomorphogenesis), the possibilities that the proposed lamp offers are a necessary and excellent research tool. Being able to dynamically control the light composition and light intensity over short periods of time provides research options that are not available to date. The new type of lamp will provide strong added value for the additional lighting of plants in both plant cultivation and in energy saving.

De optimale groeilamp, voor productie of onderzoek, moet op een zeer flexibele manier kunnen worden ingesteld, zeker deze bedoeld voor onderzoek. Zo moet de lichtsterkte van elk van de verschillende LED kleuren eenvoudig en op een continue wijze kunnen variëren als functie van de tijd. Dit gestuurd vanuit een omgeving waarmee de onderzoeker zeer bekend is. Meetgegevens vanop verschillende plaatsen in de groeizone moeten kunnen ontvangen worden en de lichtopbrengst van de lamp moet in PAR eenheden gekalibreerd kunnen worden.The optimum growth lamp, for production or research, must be able to be set in a very flexible way, certainly the one intended for research. For example, the light intensity of each of the different LED colors must be able to vary easily and continuously as a function of time. This is controlled from an environment with which the researcher is very familiar. Measurement data from different places in the growing zone must be able to be received and the light output of the lamp must be calibrated in PAR units.

Gedetailleerde beschrijvingDetailed description

De hiernavolgende beschrijving bevat vele specificiteiten. Ze zijn louter illustratief en mogen niet opgevat worden als beperkingen van de uitvoeringsvormen noch van de beschermingsomvang van deze uitvinding.The following description contains many specificities. They are purely illustrative and should not be construed as limiting the embodiments or the scope of this invention.

Het systeem bestaat uit één of meerdere van volgende elementen : een lamp, een drager, een databank, en eventueel één of meerdere sensoren en/of terugkoppelingen, en eventueel een communicatiemiddel.The system consists of one or more of the following elements: a lamp, a carrier, a database, and possibly one or more sensors and / or feedbacks, and possibly a means of communication.

Voorbeeld van een lamp.Example of a lamp.

Hierna volgt een voorbeeld van de vele mogelijkheden van implementatie van een lamp voor de belichting van planten ter bevordering van de groei.The following is an example of the many possibilities of implementing a lamp for lighting plants to promote growth.

De lamp bestaat uit een reeks LEDs gemonteerd op een printplaat of PCB (2) (zie Figl). Het totaal aantal LED's hangt af van het vermogen dat de lamp voeding kan leveren. In dit voorbeeld is de voeding een 150 watt voeding en zijn er 111 LEDs gemonteerd. De aansluiting van de LED PCB gebeurt via een connector (4) (zie Figl).The lamp consists of a series of LEDs mounted on a printed circuit board or PCB (2) (see Figl). The total number of LEDs depends on the power that the lamp can supply. In this example the power supply is a 150 watt power supply and 111 LEDs are mounted. The LED PCB is connected via a connector (4) (see Figl).

Overzicht van de geïnstalleerde LEDs:Overview of the installed LEDs:

Het opgetelde vermogen is 244 watt wat groter is dan wat de voeding kan leveren. Hiermee moet bij het instellen van het spectrum rekening gehouden worden (manueel of automatisch via software).The added power is 244 watts which is larger than what the power supply can deliver. This must be taken into account when setting the spectrum (manually or automatically via software).

Het aantal LEDs per kleur varieert. Zo zijn er bijvoorbeeld 30 witte LEDs en 3 Blauwl LEDs. LEDs van eenzelfde kleur behoren meestal tot eenzelfde kring en eijn in serie geschakeld. Er zijn dan evenveel kringen als kleuren, maar indien meer vermogen wordt geëist, kunnen er van een bepaalde kleur meerdere kringen voorkomen.The number of LEDs per color varies. For example, there are 30 white LEDs and 3 Blauwl LEDs. LEDs of the same color usually belong to the same circuit and are connected in series. There are then as many circles as colors, but if more power is required, several circles of a certain color can occur.

De Blauw en Rood kringen hebben elk 2 soorten LEDs in serie geschakeld. Voor de Blauwe kring zijn dit drie 442 nm LEDs en twaalf 466 nm LEDs, en voor de rode kring zijn dit negen 630 nm LEDs en negen 665 nm LEDs.De spanning over de LED's van elke kring is ongeveer gelijk aan de spanning die de voeding aan zijn uitgang levert (in dit voorbeeld 48 volt).Elke kring bevat een element die de stroom door deze kring regelt (stroomsturing, dit is een gedeelte van de stuureenheid). Typische waarden voor de stroom zijn 350, 700 en 1000 mA, maar kan in principe is elke stroom mogelijk.The Blue and Red circles each have 2 types of LEDs connected in series. For the Blue circuit these are three 442 nm LEDs and twelve 466 nm LEDs, and for the red circuit these are nine 630 nm LEDs and nine 665 nm LEDs. The voltage across the LEDs of each circuit is approximately equal to the voltage that the power supply at its output (48 volts in this example). Each circuit contains an element that controls the current through this circuit (current control, this is a part of the control unit). Typical values for the current are 350, 700 and 1000 mA, but in principle any current is possible.

De lichtsterkte van een kring wordt geregeld door de pulsbreedte modulatie (PWM) in te stellen tussen 0% en 100%, en dit bij 500 Hz of een andere aangepaste frequentie. Een lamp heeft liefst evenveel PWM sturingen als er kleuren zijn, in dit geval 6. Elke combinatie van deze 6 PWM signalen levert een ander spectrum van de lamp op, met de beperking dat het totaal vermogen 150 watt niet mag overschrijden.The light intensity of a circuit is controlled by adjusting the pulse width modulation (PWM) between 0% and 100%, and this at 500 Hz or another adjusted frequency. A lamp preferably has as many PWM controls as there are colors, in this case 6. Each combination of these 6 PWM signals produces a different spectrum of the lamp, with the limitation that the total power may not exceed 150 watts.

Het aantal LED kleuren kan naar wens gewijzigd worden en is niet beperkt tot 6. In het kader van het onderzoek naar het effect van het lichtspectrum op de groei van planten is de beschikbaarheid van vele kleurmogelijkheden een voordeel. De lamp kan naast de LEDs aangevuld worden met één of meerdere gasontladingslampen of fluorescentielampen, dit voor de implementatie van golflengten waarvoor nog geen LEDs bestaan of LEDs nog te duur zijn. Bijvoorbeeld voor het UVA of UVB gebied van het spectrum.The number of LED colors can be changed as desired and is not limited to 6. In the context of research into the effect of the light spectrum on the growth of plants, the availability of many color options is an advantage. In addition to the LEDs, the lamp can be supplemented with one or more gas discharge lamps or fluorescent lamps, this for the implementation of wavelengths for which no LEDs exist or LEDs are still too expensive. For example for the UVA or UVB region of the spectrum.

De lichtsterkten van deze lichtbronnen kunnen op dezelfde manier gedefinieerd worden als bij de LEDs, ttz met een zelfde 0% tot 100% PWM signaal dat wordt omgezet naar een 0% tot 100% lichtsterkte van de gasontladingslamp.The light intensities of these light sources can be defined in the same way as with the LEDs, ie with the same 0% to 100% PWM signal that is converted to a 0% to 100% light intensity of the gas discharge lamp.

De LEDs worden liefst op een aluminium substraat PCB gemonteerd dit om een optimale warmteafvoer te garanderen. Tussen deze PCB en de koelplaat (1) (zie Figl) wordt een thermisch geleidende folie of pasta aangebracht ter bevordering van de warmteafvoer. In dit voorbeeld is de koelplaat een zwart geanodiseerde aluminium koelplaat met als buitenafmetingen: 400 x 100 x 25 mm.The LEDs are preferably mounted on an aluminum substrate PCB in order to guarantee optimum heat dissipation. A thermally conductive foil or paste is applied between this PCB and the cooling plate (1) (see Fig. 1) to promote heat dissipation. In this example the cooling plate is a black anodized aluminum cooling plate with external dimensions: 400 x 100 x 25 mm.

De koelplaat (1) (zie Fig2) wordt afgedekt met een aluminium (of ander materiaal) plaat (5) (zie Fig2) om de lucht welke door de luchtaanvoer ventilator (8) (zieFig2) wordt aangezogen te geleiden naar de luchtafvoer ventilator (13) (zie Fig2). Daardoor ontstaat er een goede warmtewisseling tussen de lucht en de vinnen van de koelplaat.The cooling plate (1) (see Fig2) is covered with an aluminum (or other material) plate (5) (see Fig2) to guide the air that is sucked in by the air supply fan (8) (see Figure 2) to the air outlet fan ( 13) (see Fig 2). This creates a good heat exchange between the air and the fins of the cooling plate.

Tussenstukken (9) en (10) (zie Fig2) zorgen voor een goede, luchtdichte aansluiting tussen de ventilatoren en de koelplaat. Op de afdekplaat (5) (zie Fig2) wordt de voeding (11) (zie Fig2) gemonteerd en de sturingselektronica (6) (zie Fig2). Deze sturingselektronica kan in een andere versie van de lamp ook deel uitmaken van de PCB (2) (Zie Figl) waarop de LEDs zijn gemonteerd.Spacers (9) and (10) (see Fig2) ensure a good, airtight connection between the fans and the cooling plate. The power supply (11) (see Fig2) and the control electronics (6) (see Fig2) are mounted on the cover plate (5) (see Fig2). In another version of the lamp, this control electronics can also be part of the PCB (2) (See Fig. 1) on which the LEDs are mounted.

De LEDs kunnen beschermd worden door een glazen plaat (7) (zie Fig2) of enig ander materiaal met goede optische en veiligheidskwaliteiten.The LEDs can be protected by a glass plate (7) (see Fig2) or any other material with good optical and safety qualities.

Het geheel kan worden ingebouwd in een metalen behuizing (of enig ander aangepast materiaal) (14) zie Fig3) en optioneel voorzien worden van reflectoren (15) (zieFig3).The whole can be built into a metal housing (or any other adapted material) (14) see Fig3) and optionally provided with reflectors (15) (see Fig3).

Optioneel kan over de voeding en de sturingselektronica een afdekplaat (18) (zie Fig4) gemonteerd worden samen met daarop aansluitingen voor luchtaanvoer (16) (zie Fig4) en luchtafvoer (17) (zie Fig4). Deze luchtaanvoer en afvoerkanalen laten toe de warmte die door de lamp geproduceerd wordt aan te voeren vanuit de groeiruimte (of uit een gemeenschappelijke aanvoerleiding die koele lucht aanvoert van buiten de groeiruimte) en af te voeren naar de buitenwereld, buiten de groeikamer. Hierdoor komt de warmte door de groeilamp gegenereerd niet in de groeiruimte terecht.Optionally, a cover plate (18) (see Fig4) can be mounted over the power supply and control electronics, together with connections for air supply (16) (see Fig4) and air outlet (17) (see Fig4). This air supply and exhaust channels allow the heat produced by the lamp to be supplied from the growing space (or from a common supply line that supplies cool air from outside the growing space) and to be transported to the outside world, outside the growing room. As a result, the heat generated by the growing light does not end up in the growing space.

De lucht in de aanvoerleiding kan eventueel met C02 gemengd worden om de groei te stimuleren. In dit geval komt de lucht uit de afvoerleiding van de lamp direct terecht in de groeiruimte en vandaar bij de planten.The air in the supply line can optionally be mixed with CO2 to stimulate growth. In this case, the air from the discharge line of the lamp ends up directly in the growing room and from there to the plants.

De afvoer van warmte kan, in een andere implementatie van deze uitvinding, ook gebeuren door middel van een koelwatercircuit.The dissipation of heat can, in another implementation of this invention, also occur by means of a cooling water circuit.

Enkele voorbeelden van gegenereerde spectra:Some examples of generated spectra:

Fig 5: Spectrum van de zon.Fig 5: Spectrum of the sun.

Fig 6: Alle LEDs (in meer of minder mate aan).Fig 6: All LEDs (more or less on).

Fig 7: Blauwe en rode LEDs (rood dominant) en IR.Fig 7: Blue and red LEDs (red dominant) and IR.

Fig 8: Simulatie van een zonnespectrum.Fig 8: Simulation of a solar spectrum.

Fig 9: Naast blauw en rood, ook een gevuld middenspectrum.Fig 9: In addition to blue and red, also a filled middle spectrum.

Fig 10: Min of meer vlak spectrum in het visuele gedeelte (400 tot 700 nm) plus IR.Fig 10: More or less flat spectrum in the visual part (400 to 700 nm) plus IR.

Fig 11: Smart device met twee groepen lampen.Fig 11: Smart device with two groups of lamps.

De kern van deze uitvinding is de eenvoudige en flexibele manier waarop de intensiteit van elk van de groepen kleur LEDs (of andere lichtbronnen) kan worden gedefinieerd in een tabel of spreadsheet als functie van de tijd en dit vanop een drager te kiezen uit een veelvoud van mogelijkheden zoals onder meer een PC, laptop, netbook, smartphone, tablet PC etc. Het is belangrijk dat deze tabel of spreadsheet op een zeer eenvoudige manier kan aangemaakt en/of gewijzigd worden, gezien het feit dat de gebruiker (uitbater van de productie-eenheid van planten, professor of student) geen notie verondersteld te hebben van software programmatie. M.a.w. deze definiëring moet kunnen gebeuren zonder speciale software of hardware vaardigheden te vereisen van de gebruiker.The essence of this invention is the simple and flexible way in which the intensity of each of the groups of color LEDs (or other light sources) can be defined in a table or spreadsheet as a function of time and can be selected from a plurality of possibilities such as a PC, laptop, netbook, smartphone, tablet PC etc. It is important that this table or spreadsheet can be created and / or changed in a very simple way, given that the user (operator of the production plant, professor or student) not supposed to have a notion of software programming. M.a.w. this definition must be possible without requiring any special software or hardware skills from the user.

De drager.The carrier.

Het systeem bevat een of meerdere dragers waarop de spreadsheet kan worden opgeslagen. Voorbeelden van dragers zijn een PC, laptop, netbook, smartphone of tablet PC. Hierbij wordt onder een smartphone een mobiele telefoon verstaan die uitgebreidere computermogelijkheden heeft. De tablet PC en de smartphone hebben gemeen dat ze een eenvoudige ingave van gegevens toelaten via een aanraakscherm. Alle type dragers van de tabel of spreadsheet worden verzameld onder de term 'smart devices'.The system contains one or more carriers on which the spreadsheet can be stored. Examples of carriers are a PC, laptop, netbook, smartphone or tablet PC. A smartphone is understood to be a mobile phone that has more extensive computer options. The tablet PC and the smartphone have in common that they allow a simple entry of data via a touch screen. All types of carriers of the table or spreadsheet are collected under the term 'smart devices'.

In het kader van deze uitvinding zijn de PC en laptop het meest aangewezen aangezien deze toestellen veelvuldig in onderzoekcentra en/of productie-eenheden voorkomen.In the context of this invention, the PC and laptop are the most appropriate since these devices are frequently used in research centers and / or production units.

De databank.The database.

De databank bevindt zich in de smart device.The database is located in the smart device.

Er zijn verschillende mogelijkheden om de gedefinieerde golfengten en lichtintensiteiten uit te zetten in functie van de tijd in een databank. In onderstaande voorbeelden gebeurt dit telkens onder de vorm van een spreadsheet of tabel. Dit kan in elk type softwareomgeving die dit type voorstelling toelaat (bijvoorbeeld excel).There are various options for plotting the defined wave lengths and light intensities as a function of time in a database. In the examples below, this is done in the form of a spreadsheet or table. This is possible in any type of software environment that allows this type of representation (for example, Excel).

Versie 1: Tiidonafhankeliike tabel.Version 1: Tiidon-dependent table.

Dit is de eenvoudigste vorm van tabel en laat geen mogelijkheid toe on het spectrum als functie van de tijd te laten verlopen. Hiermee kunnen bestaande lampen, met vast spectrum, gesimuleerd worden.This is the simplest form of table and does not allow the spectrum to run as a function of time. With this, existing lamps with a fixed spectrum can be simulated.

Voorbeeld :Example:

A, b, c etc... zijn de beschikbare golflengten van de lamp (typisch LEDs) en wl refereert naar een andere lichtbron (bijvoorbeeld een koud wit licht LED) of een ontladingslamp (bijvoorbeeld een breedspectrum UVA lamp). De intensiteiten il, i2, i3 etc... kunnen uitgedrukt worden in watt, in % (0 tot 100%) van hun maximale lichtsterkte maar ook in PAR eenheden of een andere eenheid. De getallen in deze kolom kunnen ook een mix zijn van verschillende eenheden.A, b, c etc ... are the available wavelengths of the lamp (typically LEDs) and wl refers to another light source (e.g. a cold white light LED) or a discharge lamp (e.g. a broad-spectrum UVA lamp). The intensities il, i2, i3 etc ... can be expressed in watts, in% (0 to 100%) of their maximum light intensity but also in PAR units or another unit. The numbers in this column can also be a mix of different units.

In dit eenvoudige geval wordt het spectrum uit de tabel samen met de lichtintensiteiten in uitvoering gebracht bij het inschakelen van de lamp. Deze tabel bevat geen functie van de tijd. De verschillende lichtsterkten blijven constant zolang de lamp is ingeschakeld, bijvoorbeeld 18 uur per dag. Het aan- en uitschakelen gebeurt door een tijdschakelaar (timer).In this simple case, the spectrum from the table together with the light intensities is put into effect when the lamp is switched on. This table contains no function of time. The different light intensities remain constant as long as the lamp is switched on, for example 18 hours a day. Switching on and off is done by a timer (timer).

In een alternatieve toepassing van de uitvinding kunnen de cellen uit de tabel met de intensiteiten il, i2, i3 etc... vervangen worden door virtuele schuifpotentiometer componenten. Het verschuiven van de schuif vertaalt zich dan in een variatie van het percentage bijvoorbeeld.In an alternative application of the invention, the cells from the table with the intensities il, i2, i3 etc ... can be replaced by virtual slide potentiometer components. Shifting the slider then translates into a variation of the percentage, for example.

Een plantenproductie-eenheid kan bestaan uit volgende plantengroepen: - een enkel type plant - een enkel type plant onderverdeeld in groepen per groeistadium - verschillende type planten.A plant production unit can consist of the following plant groups: - a single plant type - a single plant type subdivided into groups per stage of growth - different plant types.

Het is mogelijk om per plantengroep een aparte spreadsheet tabel te voorzien.It is possible to provide a separate spreadsheet table for each plant group.

Mogelijke configuraties : - ofwel heeft elke lamp zijn eigen tabel - ofwel heeft een groep lampen een eerste tabel en een andere groep lampen een andere tabel - ofwel hebben alle lampen dezelfde tabel, onafhankelijk van de groep - ofwel nog een andere combinatie uit de vele mogelijke combinaties.Possible configurations: - either each lamp has its own table - or a group of lamps has a first table and another group of lamps a different table - or all lamps have the same table, independently of the group - or another combination of the many possible combinations.

In Figll zijn twee groepen lampen G1 en G2 voorgesteld. Groep 1 bestaat uit 4 lampen (21) (zie Figll) LI, L2, L3 en L4. Aan lamp L5 van groep G2 is een sensor (23) (zie Figll) aangesloten. In Figll zijn 6 planten (22) (zie Figll) voorgesteld.Two groups of lamps G1 and G2 are shown in FIG. Group 1 consists of 4 lamps (21) (see Fig. 11) L1, L2, L3 and L4. A sensor (23) (see Fig. 11) is connected to lamp L5 of group G2. Six plants (22) (see Figure 11) are shown in Figure 11.

Versie 2: Tijdsafhankelijke tabel.Version 2: Time-dependent table.

Deze tabel geeft de lichtsterkte van elke kleur (bijvoorbeeld in % van de maximale lichtsterkte van de kleur) weer als functie van het tijdstip van de dag.This table shows the light intensity of each color (for example in% of the maximum light intensity of the color) as a function of the time of day.

Voorbeeld :Example:

Noot:Note:

In plaats van % als eenheid kan dit ook in PAR eenheden uitgedrukt worden (pmol. m^.sec'1).Instead of% as a unit, this can also be expressed in PAR units (pmol. M ^ .sec'1).

Uit de tabel kan afgeleid worden dat de lamp om 8:00u start met licht geven. Na 10 minuten is de lichtsterkte van golflengte a lineair toegenomen tot 40% van zijn maximale lichtsterkte. Op datzelfde ogenblik is de lichtsterkte van golflengte b lineair toegenomen tot 60% van zijn maximale lichtsterkte. Van 9:00u tot 17:00u blijven de lichtsterkten van golflengte a en b constant op respectievelijk 90% en 100%. Om 18:30u gaat de lamp uit.It can be deduced from the table that the lamp starts to give light at 8 am. After 10 minutes the light intensity of wavelength a has increased linearly to 40% of its maximum light intensity. At the same time, the light intensity of wavelength b has increased linearly to 60% of its maximum light intensity. From 9:00 am to 5:00 pm the light intensities of wavelengths a and b remain constant at 90% and 100% respectively. The lamp goes out at 6:30 pm.

Daar het spectrum van elke kleur gekend is, kan de gebruiker op het scherm van zijn smart device het totaal spectrum van de lamp zien. Het totaal spectrum wordt namelijk bekomen door de individuele spectra van de verschillende kleuren te sommeren.Since the spectrum of each color is known, the user can see the total spectrum of the lamp on the screen of his smart device. The total spectrum is obtained by summing the individual spectra of the different colors.

Elke lamp kan voorzien worden van voldoende geheugen om daarin het o.a. het volgende op te slaan : - een uniek serienummer en/of adres - het spectrum van elke kleur welke op de lamp aanwezig is als functie van de maximale lichtsterkte van deze kleur (in %). - de PAR eenheden bij maximaal vermogen van elke kleur die op de lamp aanwezig is voor zover het spectrum binnen het 400 tot 700 nm venster ligt.Each lamp can be provided with sufficient memory to store, among other things, the following: - a unique serial number and / or address - the spectrum of each color that is present on the lamp as a function of the maximum light intensity of this color (in% ). - the PAR units at maximum power of each color present on the lamp as far as the spectrum is within the 400 to 700 nm window.

Deze gegevens kunnen tijdens het productieproces van de lamp in de lamp opgeslagen worden.This data can be stored in the lamp during the lamp manufacturing process.

Op deze manier kan, indien bi-directionele communicatie mogelijk is tussen de smart device en de lamp, het spectrum van deze lamp (gekenmerkt door zijn serienummer en/of adres) berekend worden op basis van de spectra die er tijdens de productie werden in geprogrammeerd. Dit totaal spectrum kan grafisch voorgesteld worden op de smart device.In this way, if bi-directional communication is possible between the smart device and the lamp, the spectrum of this lamp (characterized by its serial number and / or address) can be calculated based on the spectra that were programmed into it during production . This total spectrum can be represented graphically on the smart device.

Noot:Note:

Deze berekende totaal spectra zijn een benadering en zijn niet noodzakelijk correct daar LEDs verouderen of stuk kunnen gaan. Een correct spectrum kan bekomen worden door een spectrometer aan de lamp aan te sluiten; De smart device kan dit spectrum opvragen gebruikmakend van het unieke serienummer/adres van de lamp.These calculated total spectra are an approximation and are not necessarily correct as LEDs can age or break. A correct spectrum can be obtained by connecting a spectrometer to the lamp; The smart device can request this spectrum using the unique serial number / address of the lamp.

De spreadsheet maakt het mogelijk de lichtsterkte discreet te laten variëren, maar ook continu zoals in bovenstaande tabel waar golflengte a van lichtsterkte 0% op tijdstip 8:00u continu varieert naar 40% op tijdstip 8:10u.The spreadsheet makes it possible to vary the light intensity discretely, but also continuously, as in the table above, where wavelength a varies from light intensity 0% at time 8: 00h to 40% at time 8: 10h.

Noot:Note:

De spreadsheet kan ook een wiskundige formule bevatten die de lichtsterkte van een lichtbron beschrijft als functie van de tijd. De lichtsterkte kan dan bijvoorbeeld elke seconde berekend worden en het resultaat kan bijvoorbeeld als % lichtsterkte of PAR eenheden naar de lamp gestuurd worden ter uitvoering.The spreadsheet can also contain a mathematical formula that describes the light intensity of a light source as a function of time. The light intensity can then, for example, be calculated every second and the result can, for example, be sent as% light intensity or PAR units to the lamp for execution.

Versie 3: Tijdsafhankelijke tabel met sensoruitlezing.Version 3: Time-dependent table with sensor reading.

Deze tabel geeft: - de sturing weer van een lamp (of een groep lampen) als functie van de tijd, maar ook - de temperatuur en relatieve luchtvochtigheid etc... gemeten door de temperatuur en RV sensoren die aan deze lamp (of aan de lamp die de groep vertegenwoordigt) werd gemeten weer.This table shows: - the control of a lamp (or a group of lamps) as a function of time, but also - the temperature and relative humidity etc ... measured by the temperature and RH sensors connected to this lamp (or to the lamp representing the group) was measured again.

Elke lamp kan een aansluiting voor een of meerdere sensoren hebben (zie (23) bij lamp L5 in Figll). De smart device kan al deze sensordata opvragen door gebruik te maken van het unieke adres en/of serienummer van de lamp. Deze data kan in de spreasdsheet tabel opgenomen worden (bijvoorbeeld in een excel tabel).Each lamp can have a connection for one or more sensors (see (23) at lamp L5 in Fig. 11). The smart device can request all this sensor data by using the unique address and / or serial number of the lamp. This data can be included in the spreasdsheet table (for example in an excel table).

Voorbeeld :Example:

De sensor.The sensor.

Er kunnen één of meerdere sensoren (6) (zie Fig. 11) worden toegevoegd aan het systeem om bepaalde kenmerken van de groeilamp en de plantgroei op te meten. Voorbeelden van sensors zijn onder meer de temperatuursensor, de vochtigheidssensor, de C02 sensor, de spectrometer of een combinatie hiervan.One or more sensors (6) (see Fig. 11) can be added to the system to measure certain characteristics of the growing bulb and the plant growth. Examples of sensors include the temperature sensor, the humidity sensor, the CO2 sensor, the spectrometer or a combination thereof.

Terugkoppeling.Feedback.

Bi-directionele communicatie laat ook terugkoppeling toe van de sensoren naar het stuursysteem. Zo kan bijvoorbeeld de lichtsterkte (of het spectrum ) van een lamp (of een groep lampen) gewijzigd worden indien de temperatuursensor (gekoppeld aan een bepaalde lamp en welke de lokale grondoppervlaktetemperatuur meet) een temperatuur meet welke een voorheen ingestelde waarde heeft overschreden.Bi-directional communication also allows feedback from the sensors to the control system. For example, the light intensity (or spectrum) of a lamp (or a group of lamps) can be changed if the temperature sensor (coupled to a specific lamp and which measures the local ground surface temperature) measures a temperature that has exceeded a previously set value.

Een ander voorbeeld is de lichtsterkte (of het spectrum ) van een lamp (of een groep lampen) te wijzigen als functie van het zonlicht dat gedurende de loop van de dag doorheen het glas van de serre (groeiruimte) binnenstroomt.Another example is to change the light intensity (or spectrum) of a lamp (or a group of lamps) as a function of the sunlight that flows through the glass of the greenhouse (growing room) during the course of the day.

Nog een ander voorbeeld van terugkoppeling is deze waarbij aan de lamp een PAR sensor wordt aangesloten. De PAR sensor wordt daar geplaatst waar men de PAR metingen wil uitvoeren.Another example of feedback is that a PAR sensor is connected to the lamp. The PAR sensor is placed where people want to perform the PAR measurements.

Het meetresultaat van de PAR sensor kan naar de smart device worden gezonden. De smart device kan om het lichtspectrum en de lichtintensiteiten van de verschillende lichtbronnen van de lamp bijsturen zodat de gemeten PAR waarde overeenkomt met de gewenste PAR waarde.The measurement result from the PAR sensor can be sent to the smart device. The smart device can adjust the light spectrum and the light intensities of the different light sources of the lamp so that the measured PAR value corresponds to the desired PAR value.

Noot: De PAR sensor kan ook vervangen worden door een of meerdere sensoren welke elk apart gevoelig zijn voor een bepaald deel uit het lichtspectrum.Note: The PAR sensor can also be replaced by one or more sensors, each of which is individually sensitive to a specific part of the light spectrum.

Communicatiemiddel.Communication tool.

De drager/smart device bevat de spreadsheet tabel in zijn geheugen.The carrier / smart device contains the spreadsheet table in its memory.

Een softwareprogramma zorgt ervoor dat de commando's die het spectrum definiëren (spreadsheet) op het juiste tijdstip naar de lampen worden gestuurd. In het geval van een enkele lamp met 6 kleuren, komt dit neer op het doorsturen van 6 percentages. Elke percentage is een % PWM instelling voor de desbetreffende kleur. In geval er meerdere lampen zijn, moet er aan deze data nog een adres en/of serienummer (van de lamp waarvoor de data bedoeld is) doorgegeven worden. In plaats van percentages kunnen ook PAR eenheden doorgestuurd worden. Dit doorzenden gebeurt draadloos, maar kan ook met draad gebeuren.A software program ensures that the commands that define the spectrum (spreadsheet) are sent to the lamps at the right time. In the case of a single lamp with 6 colors, this means sending on 6 percentages. Each percentage is a% PWM setting for the respective color. In case there are several lamps, an address and / or serial number (of the lamp for which the data is intended) must be supplied to these data. PAR units can also be forwarded instead of percentages. This forwarding is done wirelessly, but can also be done with wire.

Al deze data komt voort uit de smart device (24) (zie Figll), in dit voorbeeld via een USB poort. De USB verbinding (19) koppelt de smart device aan de zender (20) (zie Figll).All this data comes from the smart device (24) (see Figure 11), in this example via a USB port. The USB connection (19) connects the smart device to the transmitter (20) (see Figure 11).

De zender zendt : - de informatie voor de sturing van de lampen - het adres van de betreffende lamp(en) waarvoor de informatie bedoeld is uit.The transmitter transmits: - the information for controlling the lamps - the address of the relevant lamp (s) for which the information is intended.

Deze informatie wordt ontvangen door alle lampen daar elke lamp is uitgerust met een aparte ontvanger. Een bepaalde lamp voert het commando pas uit indien het commando voor deze bepaalde lamp bedoeld is.This information is received by all lamps as each lamp is equipped with a separate receiver. A specific lamp only executes the command if the command is intended for this particular lamp.

Is de zender een breedspectrum zender, dan zijn de lampen uitgerust met breedspectrum ontvangers.If the transmitter is a broad-spectrum transmitter, then the lamps are equipped with broad-spectrum receivers.

Is de zender uitgerust met Bluetooth of Zigbee, dan zijn de lampen ook uitgerust met Bluetooth of Zigbee ontvangers.If the transmitter is equipped with Bluetooth or Zigbee, the lights are also equipped with Bluetooth or Zigbee receivers.

Noot:Note:

Zoals eerder gezegd kan de communicatie ook van het type power line communicatie zijn.As mentioned earlier, the communication can also be of the power line communication type.

Noot:Note:

In geval de smart device aan het Internet gekoppeld is kan de informatie ook via het internet tot bij de lampen komen, doordat er zich in de buurt van de lampen een smart device bevind die de informatie van het Internet ontvangt en deze ook hier, naar analogie, via USB naar een zender stuurt vanwaar de data naar de lampen gaat (via breedband spectrum communicatie, Bluetooth, Zigbee, power line communicatie of iets anders). Daardoor is een sturing mogelijk waarbij de afstand tussen de smart device en de groeizone groot is, zo groot als door het Internet mogelijk wordt gemaakt.In case the smart device is connected to the Internet, the information can also reach the lamps via the internet, because there is a smart device in the vicinity of the lamps that receives the information from the Internet and this also here, by analogy , sends via USB to a transmitter from where the data goes to the lamps (via broadband spectrum communication, Bluetooth, Zigbee, power line communication or something else). This makes it possible to control where the distance between the smart device and the growth zone is large, as large as is made possible by the Internet.

In principe is het mogelijk een groeizone in Congo te besturen vanuit een onderzoekcentrum in België.In principle, it is possible to control a growth zone in Congo from a research center in Belgium.

De lamp.The lamp.

De lamp bevat één of meerdere LEDs of één of meerdere ontladingslampen of een combinatie daarvan. De lamp kan licht uitstralen met een beperkt of breed lichtspectrum in een gebied gaande van het ultraviolette licht tot het infrarode licht of slechts in een gedeelte van dit gebied.The lamp contains one or more LEDs or one or more discharge lamps or a combination thereof. The lamp can emit light with a limited or wide light spectrum in an area ranging from the ultraviolet light to the infrared light or only in a portion of this area.

Het spectrum en lichtsterkte van de lamp kan een simulatie van het natuurlijke zonlicht doorheen de dag zijn. De lichtsterkte van de verschillende lichtbronnen waaruit de lamp bestaat kan variëren als functie van de tijd volgens een discrete of continue functie.The spectrum and light intensity of the lamp can be a simulation of natural sunlight throughout the day. The light intensity of the different light sources that make up the lamp can vary as a function of time according to a discrete or continuous function.

De simulatie van het natuurlijke zonlicht doorheen de dag kan worden gekoppeld aan de plaats op aarde en de gewenste datum in het jaar.The simulation of natural sunlight throughout the day can be linked to the place on earth and the desired date in the year.

Naast de lichtbronnen bevat de lamp nog volgende modules: - Een voeding met als ingang bvb 220 volt netspanning en als uitgang 48 volt gelijkspanning. - Een bi-directionele communicatie module (zender-ontvanger) voor communicatie met de met de smart device. - Een stroomsturing voor elke kring van LED's zodat de stroom door de LED's constant wordt gehouden, onafhankelijk van de temperatuur en mogelijke andere factoren. Er zijn dus evenveel stroomsturingen als LED-kringen. - Een microprocessor die de commando's, uitgestuurd door de smart device en welke zijn ontvangen door de ontvanger in de lamp, omzet in acties, bijvoorbeeld de instelling van de lichtsterkte van een bepaalde kring lichtbronnen. De microprocessor zorgt er ook voor dat er allerhande data (bijvoorbeeld van de aangesloten sensoren) naar de zender van de lamp gestuurd worden (terugkoppeling). Deze uitgezonden signalen worden door de smart device opgevangen en geïntegreerd in de look-up tabel. - Een geheugen waarin data kan opgeslagen worden, zoals serienummer/adres van de lamp, gegevens over de aanwezige lichtbronnen zoals het spectrum en PAR eenheden (bij maximale lichtsterkte) van de verschillende lichtbronnen waaruit de lamp is samengesteld. Zie verder.In addition to the light sources, the lamp also contains the following modules: - A power supply with, for example, 220 volts mains voltage and as output 48 volts DC voltage. - A bi-directional communication module (sender-receiver) for communication with the smart device. - A current control for each circuit of LEDs so that the current through the LEDs is kept constant, regardless of the temperature and possible other factors. So there are as many power controls as LED circuits. - A microprocessor which converts the commands sent by the smart device and received by the receiver into the lamp into actions, for example the adjustment of the light intensity of a certain circle of light sources. The microprocessor also ensures that all kinds of data (for example from the connected sensors) are sent to the transmitter of the lamp (feedback). These transmitted signals are picked up by the smart device and integrated into the look-up table. - A memory in which data can be stored, such as the lamp's serial number / address, data about the light sources present such as the spectrum and PAR units (at maximum light intensity) of the various light sources that make up the lamp. See further.

Kalibratie van de lamp.Calibration of the lamp.

De lamp bevat een aantal lichtbronnen (hoofdzakelijk LED's), elk met hun eigen spectrum en lichtsterkte. Zowel het spectrum als de lichtsterkte kunnen van lamp tot lamp variëren als gevolg van het feit dat de lichtbronnen afkomstig zijn van verschillende productie batches. Zo gebeurt het vaak dat de productie van een bepaald type LED door de fabrikant wordt gestopt, en vervangen wordt door de productie van een LED met zelfde piekgolflengte maar met een grotere lichtsterkte voor dezelfde LED stroom. Mogelijk is het spectrum ook licht verschillend, behalve als een LED van een bepaalde kleur (bvb rood) wordt vervangen door een rode LED van een andere fabrikant. In dit geval kan de piekgolflengte significanter afwijken.The lamp contains a number of light sources (mainly LEDs), each with their own spectrum and light intensity. Both the spectrum and the light intensity can vary from lamp to lamp due to the fact that the light sources come from different production batches. For example, it often happens that the production of a certain type of LED is stopped by the manufacturer, and is replaced by the production of an LED with the same peak wavelength but with a higher light intensity for the same LED current. The spectrum may also be slightly different, except when an LED of a certain color (eg red) is replaced by a red LED from another manufacturer. In this case, the peak wavelength may deviate more significantly.

Indien de spreadsheet (die de lichtsterkte als functie van de tijd weergeeft) zoals hierboven beschreven uitgedrukt wordt in watt of in % van het maximale vermogen (zie tabel hierboven) dan is de lichtopbrengst niet nauwkeurig. Indien in watt uitgedrukt is dit gebaseerd op de stroom die door de LEDs loopt en niet op de lichtopbrengst van de LEDs. Indien in % uitgedrukt is dit afhankelijk van de maximale lichtopbrengst van de LEDs en die kan van productiebatch tot productiebatch van de LED's variëren.If the spreadsheet (which represents the light intensity as a function of time) as described above is expressed in watts or in% of the maximum power (see table above) then the light output is not accurate. When expressed in watts this is based on the current flowing through the LEDs and not on the light output of the LEDs. If expressed in%, this depends on the maximum light output of the LEDs and this can vary from production batch to production batch of the LEDs.

Om deze variaties op te vangen, en lampen te produceren met een gekende lichtopbrengst, lamp per lamp, voor alle lichtbronnen waaruit de lamp bestaat, wordt de lamp gekalibreerd. Dit kan op volgende (maar is niet beperkt tot deze) methode gebeuren. Tijdens de productie van de lamp wordt deze in een meetopstelling gemonteerd.To compensate for these variations, and to produce lamps with a known light output, lamp per lamp, for all light sources that make up the lamp, the lamp is calibrated. This can be done following (but is not limited to) this method. During the production of the lamp, it is mounted in a measurement setup.

Een eerste kring (met lichtbronnen van eenzelfde type) wordt geactiveerd op maximale lichtsterkte. Daarbij zijn alle ander lichtbronnen op de lamp gedoofd. Een gekalibreerde spectrometer meet het spectrum bij een aantal voorafingestelde golflengten, bijvoorbeeld om de 2 nm over het ganse spectrum van de lichtbron.A first circuit (with light sources of the same type) is activated at maximum light intensity. In addition, all other light sources on the lamp are extinguished. A calibrated spectrometer measures the spectrum at a number of preset wavelengths, for example every 2 nm over the entire spectrum of the light source.

Het resultaat van deze meting zijn het spectrum en het aantal PAR eenheden (pmol. m^.sec1) van deze lichtbron op basis van de metingen van de gekalibreerde spectrometer. De microprocessor kent nu het verband tussen de stroom door de LED's van een kring (de PWM waarde) en de lichtsterkte in PAR eenheden.The result of this measurement is the spectrum and the number of PAR units (pmol. M ^ .sec1) of this light source based on the measurements of the calibrated spectrometer. The microprocessor now knows the relationship between the current through the LEDs of a circuit (the PWM value) and the light intensity in PAR units.

Dit resultaat wordt in het geheugen van de microprocessor van de lamp weggeschreven. PAR eenheden worden veelvuldig gebruikt bij plantenteelt.This result is written into the memory of the microprocessor of the lamp. PAR units are frequently used in plant cultivation.

Analoog wordt dit voor de LEDs van kring twee, drie enz. herhaald.Analogously, this is repeated for the LEDs of circuits two, three, etc.

De smart device kan van elke lamp alle spectra en PAR gegevens draadloos opvragen.The smart device can retrieve all spectra and PAR data wirelessly for each lamp.

De microprocessor in de lamp kan de lichtopbrengst van elke lichtbron laten overeenkomen met de PAR gegevens uit de spreadsheet en dit is een groot voordeel daar dit objectief is. Indien bijvoorbeeld uitgedrukt in watt, kan, voor eenzelfde aantal watt, lamp A meer lichtopbrengst genereren dan lamp B omdat lamp A een hoger rendement heeft dan lamp B. Dit is geen probleem meer met de voorgestelde methode, die als voordeel heeft dat er met PAR eenheden gewerkt wordt die overal ter wereld dezelfde betekenis hebben en regelmatig in wetenschappelijke tijdschriften terugkeren.The microprocessor in the lamp can match the light output of each light source with the PAR data from the spreadsheet and this is a great advantage as this is objective. For example, if expressed in watts, for the same number of watts, lamp A can generate more light output than lamp B because lamp A has a higher efficiency than lamp B. This is no longer a problem with the proposed method, which has the advantage that PAR units that have the same meaning all over the world and regularly return to scientific journals.

Door het spectrum van elk van de individuele lichtbronnen van de lamp te sommeren, bekomt men het totale spectrum van de lamp. Voorbeelden van deze spectra zijn te zien in de figuren 6 tot 10.By summing the spectrum of each of the individual light sources of the lamp, the total spectrum of the lamp is obtained. Examples of these spectra can be seen in Figures 6 to 10.

Door gebruik te maken van feedback kan gecompenseerd worden voor veranderingen van het spectrum als gevolg van de veroudering van de lamp. Het uitvallen van een kring LED's kan dan ook aan de smart device en de gebruiker gemeld worden.By making use of feedback it is possible to compensate for changes in the spectrum due to the aging of the lamp. The failure of a circle of LEDs can therefore be reported to the smart device and the user.

Claims

Conclusions

A system for promoting the growth of plants consisting of a smart device and a lamp, characterized in that the smart device contains a database that serves to control the exposure.

A system for promoting the growth of plants according to claim 1 characterized in that the database is a spreadsheet or table.

A system for promoting plant growth according to the preceding claim characterized in that the spreadsheet is an excel spreadsheet.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims characterized in that the database consists of different spreadsheets.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the database is located on the smart device and the smart device is a PC, a laptop, a tablet PC, a netbook computer or a smartphone.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the database is easy to operate and can be easily set up, modified and stored by any user with a basic knowledge of smart devices and databases.

A system for promoting the growth of plants according to any one of the preceding claims, characterized in that the lamp comprises one or more LEDs or one or more discharge lamps or a combination thereof.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the lamp can emit light with a limited or wide light spectrum in an area ranging from the ultraviolet light to the infrared light or only in a part of this area.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the database can vary the light intensity of the different light sources that make up the lamp according to a discrete or continuous function as a function of time.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the variation of the spectrum and the light intensity of the lamp is a simulation of the natural sunlight throughout the day.

A system for promoting plant growth according to the preceding claim characterized in that the simulation of natural sunlight throughout the day can be linked to the location on earth and the desired date in the year.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the communication between the database and the smart device is wireless.

A system for promoting plant growth according to the preceding claim characterized in that the communication between the database and the smart device is unidirectional or bi-directional by means of ultra broadband electromagnetic radiation or by means of power line communication.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that there are different databases, wherein each of the databases serves a subset of the whole of the plants and wherein each subset corresponds to a different type of plant.

A system for promoting the growth of plants according to one of the preceding claims, characterized in that there are different databases, wherein each of the databases serves a subgroup of the whole of the plants and wherein each subgroup is characterized by having the same type of plant contains in a specific life phase of the plant.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the system comprises a sensor.

A system for promoting plant growth according to the preceding claim characterized in that the sensor consists of a temperature sensor, a humidity sensor, a CO2 sensor, a photospectrometer or a combination thereof.

A system for promoting the growth of plants according to one of the preceding two claims, characterized in that the data from the sensor is recorded wirelessly in the database.

A system for promoting plant growth according to one of the preceding three claims, characterized in that the sensor transmits data to the database and the database uses this data to adjust the spectrum and the light intensity of the light sources that make up the lamp .

A system for promoting plant growth according to one of the preceding claims, characterized in that the light output of the lamp for each of its light sources is calibrated in PAR units.