CN106413382A - 适应于植物的光谱灵敏度的光源 - Google Patents

Abstract

一种在受控环境中刺激植物生长的方法，该方法包括提供一个照明组件，该照明组件具有一个照明元件诸如发光二极管(LED)网络，该照明元件网络提供定制用于一株单独植物的一种颜色的光。该照明组件邻近一株植物定位，这样使得所产生的光由该植物接收。该照明组件另外具有一个控制组件，该控制组件包括驱动电路，该驱动电路对这些照明元件进行调制以便可控制地提供预先确定的光周期和暗周期来刺激该植物的持续生长。

Description

适应于植物的光谱灵敏度的光源

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年4月17日提交的美国临时专利申请序列号61/980,829的优先权权益，并且要求2014年4月25日提交的美国临时专利申请序列号61/984,417的优先权权益，其中这些申请中的每一个通过引用以其全文结合在此。

本申请还涉及2015年1月8日提交的美国专利申请号14/413,451，该申请为2013年7月9日提交的国际申请序列号PCT/US2013/049708的美国国家级申请，其中该PCT/US2013/049708国际申请基于2012年7月10日提交的美国临时专利申请序列号61/669,825并且要求其优先权，所有这些申请以其全文结合在此。本申请还涉及2015年3月27日提交的美国专利申请号14/670,653，该申请要求2014年3月28日提交的美国临时专利申请序列号61/971,584的权益并且基于该美国临时专利申请，这两个申请均通过引用以其全文结合在此。

背景

本发明涉及植物生长。更确切地说，本发明涉及一种对植物进行辐射以便增强光合作用的方法和组件。

本领域中众所周知的是，在光合作用过程期间，植物吸收不同频率的光以便驱动光合过程。具体地，光合有效辐射(PAR)是在约400纳米(nm)至700nm光谱范围内的辐射。本领域中还已知的是，最丰富的植物色素且负责植物代谢的色素，即叶绿素，可最有效地捕获红光和蓝光。

在光合作用过程中，植物中的叶绿素色素吸收光子以便驱动代谢过程并且耗散光子内的过剩能量。同时，作为红色/远红外以及蓝色/UV-A和UV-B光电传感器或感光器的其他色素发生化学反应以便调整植物的行为和发育。因此，通过提供红色光谱和蓝色光谱的光，已显示出植物以增加的速率生长。

另外，本领域中还已知的是，植物需要周转或黑暗中的时间。具体地，当色素已经接受一个光子时，该能量转移通过一个电子传递链(ETC)，在此期间另外的光子能量不能通过该ETC耗散，而是替代地可通过其他有害的氧化过程耗散并且该色素接受电荷。然而，当另外的光子轰击该植物时，这些色素将继续试图进行代谢从而使植物出现应变或疲劳。因此，需要黑暗时间以便允许色素完成代谢过程并且重新启动该过程。因此，正如人类需要睡眠一样，植物类似地需要停歇时间以便优化代谢过程。

概述

因此，本发明的一个主要目的是利用一个AC电源来增强植物的生长特性。

本发明的另一个目的是提供增强植物生长的具有成本效益的照明。

本发明的又一个目的是提供一种用于多株植物的照明组件。

本发明的另一个目的是提供使用一个DC电源对提供给植物的光进行调制的替代方法。

这些和其他目的、特征以及优点将从本说明书的其余部分变得明显。

一种用于植物(包括花)生长的园艺组件。该组件包括多个AC供电光源组件，这些AC供电光源组件邻近植物并且适应于植物的光谱灵敏度。提供一种光引擎组件，该光引擎组件是可调光的并且通过相位切割可以阻止电流通往该组件中的LED，从而提供该组件不发光的周期。进一步地，该光引擎组件包括一个芯片元件，该芯片元件以串联方式提供红色发光二极管(LED)和蓝色发光二极管两者，这样使得可以通过相位切割控制红光发射和蓝光发射。

附图简要说明

图1是在一个受控环境中的用于增长植物寿命的一个照明组件的侧面透视图；

图2是用于增长植物寿命的一个照明组件的框图；

图3是用于增长植物寿命的一个照明组件的一个托盘的俯视平面图；

图4是用于增长植物寿命的一个照明组件的一个电路的示意图；

图5是示出由叶绿素A、叶绿素B以及类胡萝卜素吸收的在一定波长范围内的光量的图；

图6是用于增长植物寿命的一个照明组件的一个电路的示意图；并且

图7是示出图6的电路的电压和输入电流的波形的图。

详细说明

如图1所示，一个园艺组件10可以位于任何位置处，包括户外、温室中、室内等。组件10包括一个容器或空间12，典型地以并排关系种植的植物14位于该容器或空间中。在一个实施例中，提供一个作为培育装置的容器12，该培育装置在一个实施例中总体上为矩形形状，其具有以平行间隔关系紧固到同样处于平行间隔关系的顶壁18和底壁20上的第一侧壁15和第二侧壁16以及一个后壁22以便形成一个中空的内部空腔24。一个前壁或门(未示出)被铰接地紧固到一个侧壁14或16上以便允许进入容器12的内部空腔24。尽管在另一个实施例中该门完全地封闭内部空腔24，优选地，该门由一种透明材料制成以便允许看到内部空腔24。

多个可旋转固持构件或托盘28被布置在内部空腔24内，该多个可旋转固持构件或托盘具有接收其中具有幼苗31的多个土壤块体30的开口29。具体地，土壤块体30具有用于由托盘28的开口29接收并固持住的大小和形状。托盘28旋转或倾斜到不同角度以确保光对土壤块体30和幼苗31的完全覆盖。

多个照明元件32被紧固到每个托盘28上并且彼此电连接。在一个优选实施例中，多个照明元件32是接收一个AC输入的发光二极管元件。具体地，这些组件结合来自以下专利申请中的任何一个的AC驱动的LED技术：授予戈瑞吉卡(Grajcar)的美国专利公开号2011/0101883；授予戈瑞吉卡的美国专利公开号2011/0109244；授予戈瑞吉卡的美国专利公开号2011/0210678；授予戈瑞吉卡的美国专利公开号2011/0228515；授予戈瑞吉卡的美国专利公开号2011/0241559；授予戈瑞吉卡的美国专利公开号2011/0273098；授予戈瑞吉卡的美国专利申请号13/452332和/或授予戈瑞吉卡的美国专利临时申请号61/570,552，所有这些专利均通过引用以其全文结合在此。

在一个实施例中，每个照明元件32致使发射蓝色波长(450-495nm)光、紫外光和近紫外光(350-450nm)、红光(620-750nm)，或者利用电磁辐射。确切地说，照明元件32使电磁辐射/紫外/蓝色波长照明元件和红色波长元件结合在同一托盘28上，如图3中示出为照明元件32a和32b。在一个实施例中，此类蓝色波长照明元件32a和红色波长照明元件32b具有不同的光照持续时间周期。因此，作为一个实例，一个第一蓝色波长照明元件具有3ms的光照持续时间周期，而一个红色波长照明元件具有2秒的光照持续时间。

可替代地，照明元件32a和32b具有刚好交错的同一持续时间。作为此实施例的一个实例，一个第一蓝色波长照明元件32a具有3ms的光照持续时间或周期和3ms的黑暗持续时间或周期。一个第二红色波长照明元件32b也被设置在该托盘上，该第二红色波长照明元件同样具有3ms的光照持续时间或周期和3ms的黑暗持续时间或周期。在一个实施例中，该第一照明元件和第二照明元件同时发光或呈现重叠区。在另一个实施例中，该第二红色波长照明元件在该第一蓝色波长照明元件正发光的3ms期间是黑暗的。随后，当该第二红色波长照明元件持续发光3ms时，该第一蓝色照明元件是黑暗的并且不发光。

照明元件32由一个电力电源33供电，并且进一步具有致使光强度减小到小于3流明的一个调光装置34。因此，在整个容器12中发射一种恒定的低强度波长光。该光可以具有一个窄频率或是单色的以引导所希望的精确光波长。另外，虽然描述为低强度，但可以提供更高强度波长光。进一步地，在其中由于LED照明元件的特性利用LED元件的实施例中，这些光可以保持打开持续长的持续时间。

虽然光的强度可以减小到小于3流明，但光的强度可以类似地增加以便输出800流明、1000流明或更多。类似地，虽然光持续时间可以持续长时间周期诸如数天、数周或数月，但光周期与暗周期之间的持续时间也可以被控制成数小时、数分钟、数秒并且甚至数毫秒。

另外，一个加湿装置36与内部空腔24相关联并且优选地接合顶壁18，并且具有可以在门26关闭时增加内部空腔24内的湿度的管材元件。以此方式，该内部空腔内的湿度可以被控制成提供从0％湿度到100％湿度的任何相对湿度，这样使得内部空腔24内的湿度是预先确定的。优选地，该湿度大致处于50％-80％之间。另外，一个加热装置38被电连接到电源33上(如图2所描绘)，并且被布置在内部空腔24内以便在该内部空腔内提供预先确定量的热量。

在一个实施例中，一个磁性装置40与培育装置10相关联。在一个实施例中，磁性装置40位于该内部空腔内以便形成穿过或影响这些幼苗并产生植物14的一个预先确定的磁通量。

虽然被描绘为以并排关系种植，可以设想单株植物14或彼此以任何关系种植的多株植物14并且不落在本披露之外。在一个实施例中，照明元件32邻近植物14放置或安装，这样使得至少一株植物接收由照明元件32发射的辐射。

照明元件32是可调光的并且如授予戈瑞吉卡的美国专利申请号12/824,215和/或授予戈瑞吉卡的美国专利申请序列号12/914,575中所描述的那样被构造，这两个专利申请均通过引用结合在此。一个此类的组件(仅作为一个实例)在图4中示出，该组件具有一对输入端子50，该对输入端子被适配成接收一个周期性激励电压，这样使得这些端子可以接收AC电流或具有相同大小且相反极性的电流，所述电流响应于该激励电压流动以便提供一个AC输入。该AC电流随后由驱动电路52进行调节，该驱动电路任选地包括一个金属氧化物压敏电阻(MOV)54和一个整流装置55，在一个优选实施例中，该整流装置是由多个发光二极管(LED)56形成的一个桥式整流器。

发光二极管(LED)56被安排在一个第一网络58中，其中第一网络58被安排成响应于该激励电压超过与第一网络58相关联的至少一个正向阈值电压来传导电流。任选地，根据驱动电路52，一个电阻器60或多个电阻器可以用于在该电流到达第一网络58之前对其进行调节。第一网络58中的LED 56可以是任何类型或颜色。在一个实施例中，第一网络58中的LED 56是红色LED，其产生具有约600-750纳米(nm)的波长的光。在另一个实施例中，该第一LED网络是蓝色LED，其产生具有约350-500nm的波长的光。可替代地，红色LED和蓝色LED两者可以被设置在一起，或者可以在不落在本披露的范围之外的情况下类似地使用其他颜色(诸如绿色)的LED。

具有多个LED 56的一个第二网络62另外被设置成与第一网络58处于串联关系。第二网络62中的LED 56可以是任何类型或颜色。在一个实施例中，第二网络62中的LED 56是红色LED，其产生具有约600-750纳米(nm)的波长的光。在另一个实施例中，该第二LED网络是蓝色LED，其产生具有约350-500nm的波长的光。可替代地，红色LED和蓝色LED两者可以被设置在一起，或者可以在不落在本披露的范围之外的情况下类似地使用其他颜色(诸如绿色)的LED。

一个旁路通路64被设置在照明元件32中，该旁路通路与第一网络58处于串联关系并且与第二网络62处于并联关系。另外，提供一个受控阻抗的多个元件位于旁路通路64内，这些元件可以例如仅仅是一个晶体管66，在一个实施例中，该晶体管是一个耗尽型MOSFET。另外的晶体管、电阻器等可以用在旁路通路64内，所有这些部件对电流进行调节以便提供从旁路通路64到第二网络62的平稳且连续的过渡。

因此，从在此的披露应当了解，可以基于LED群或LED网络58和62的适当选择以及一个或多个选择性电流分流调节电路的安排来实现或设计随输入激励波形而变化的色温改变以便调制围绕选定的LED网络58和62的一个旁路电流。每个群中二极管数目、激励电压、相控范围、二极管颜色以及峰值强度参数的选择可以被操控来产生针对一系列照明应用的改进的电性能和/或光输出性能。

能够在不利用DC电源的情况下使用调光装置34对照明元件32进行调制。在一个实施例中，如图所示，调光装置34利用前沿和下降沿相位切割元件。作为一个实例，仅一个三端双向可控硅开关调光器在一个前沿处呈现相位切割，而一个IGBT调光器在一个后沿处呈现相位切割。在此实施例中，具有前沿和后沿相位切割两者的调光装置与驱动电路52处于电连通。以此方式，通过在一个调光装置34中利用这两者，可以提供一个预先确定的无电流周期。因此，与调光装置34相关联的一个控制装置可以用于确定该无电流周期以及因此暗周期。

在另一个实施例中，调光装置34包括至少一个SCR可控硅整流器，并且在一个实施例中包括用于切断持续提供一个预先确定的时间周期的电流的第一SCR和第二SCR。该切割可以以一个零相角或可替代地以一定角度发生。因此，通过利用SCR，调光装置34再次充当照明元件32的一个可控制的接通/断开开关。确切地说，在一个实施例中，该控制装置(诸如控制旋钮)与第一SCR和第二SCR连通，这样使得该预先确定的光周期和暗周期可以被设定为从0-30分钟的任何预先确定的时间周期。

图6示出允许不同的照明元件32a和32b交错的一个替代实施例。此实施例示出具有一个AC输入端70的一个电路68，该AC输入端向驱动电路69提供AC电流，该驱动电路包括一个桥式整流器72的用于在第一多个照明元件32a中供应输入的一半，在一个实施例中，该第一多个照明元件提供一个红色光谱输出。随后，并行地，该第二多个照明元件32b通过一个二极管74(诸如齐纳二极管)接收来自该AC输入端的一个输入。每群照明元件32a和32b还具有另外的电流调节元件，在此实施例中，这些另外的电流调节元件被设置为具有控制电阻器的a型晶体管。

因此，如图7所示，对输入到第一照明元件32a和第二照明元件32b的电流进行调节。图7示出由电路68产生的针对照明元件32a和32b的电压输入80以及电流输入82和84。当向该电路施加正电压时，第一电流输入82提供一个最大电流输入86，并且当电压输入80下降到零以下时，该第一电流输入不提供电流88。同时，当电压为负或低于零时，第二电流输入84提供一个最大电流输入90，而当该电压高于零或为正时，则不存在电流92。

因此，利用单个电压源，每组照明元件32a和32b的电流频率被偏置，这样使得在没有电流流向第一照明元件32a、从而致使第一照明元件32a黑暗的一个周期期间，电流流向第二照明元件32b，从而致使第二照明元件32b提供光，并且反之亦然。以此方式，人类可以感知到连续的光，但是不同的叶绿素A和B接收其吸收的波长的光持续一个周期，并且随后接收其不吸收的光持续一个周期，并且因此单独的色素可以感知到光周期和暗周期。

在操作中，可以研究并且确定针对一种特定植物的预先确定的光周期和暗周期、以及针对一种植物的优化该植物的特性(诸如生长、产量等)的预先确定的光波长或颜色。随后，照明元件32被制造成呈现该预先确定的光波长，并且调光装置34可以被调整成提供用于进行最佳生长的预先确定的最佳光周期和暗周期。

具体地，大多数植物包含叶绿素A、叶绿素B或类葫萝卜素，或者这三者的某种组合。确切地说，叶绿素A、叶绿素B以及类葫萝卜素是负责植物内的光合作用的色素。图5示出由叶绿素A、叶绿素B以及类葫萝卜素吸收的光随如曲线105(叶绿素A)、曲线110(叶绿素B)以及曲线115(类胡萝卜素)所示的波长而变化的示例性绘图100。

在图5中，曲线105提供叶绿素A接受或吸收不同波长的光的示例性表示。吸收在380nm与780nm之间的波长中出现明显的峰值。在此实例中，叶绿素A的一个第一峰值120在约390-395nm处出现，一个第二峰值125在约410-415处出现，并且一个第三峰值130在约690-695nm处出现。这些实例是说明性的而非限制性的。

对于叶绿素B吸收曲线110，一个第一峰值135在约420-425nm处出现。第二峰值140在约470-480nm处出现，其中一个最终峰值145在约665-670nm处出现。同样，这些实例是说明性的而非限制性的。

对于类葫萝卜素吸收曲线115，一个第一峰值150在约415-420nm处出现。第二峰值155在约465-470nm处出现，并且一个第三峰值160在约490-500nm处出现。同样，这些实例是说明性的而非限制性的。

因此，在制造一个园艺组件的选择过程期间，对待生长的一种类型的植物进行分析，以便确定存在于特定植物中的用于促进光合作用的叶绿素A、叶绿素B和/或类葫萝卜素的浓度。随后，选择具有与该植物内的一个色素(叶绿素A、叶绿素B或类胡萝卜素)的一个峰值120、125、130、135、140、145、150、155或160相关的一个窄波带的一个第一照明元件或第一多个照明元件。因此，在一个实施例中，当在该植物中发现叶绿素A时，选择呈现约410-415nm的峰值125的一个照明元件32a。因此，选择具有在400nm至425nm的范围内的波长的一个照明元件32a。

一旦选择了对应于一个预先确定色素的吸收曲线105、110或115的峰值吸收的照明元件32a，下一步骤就是确定该色素在接收待提供的光剂量或光持续时间之后完成光合作用化学反应所需的时间量。因此，在其中是叶绿素A的实施例中，该持续时间可以被确定为3.5ms。可替代地，在一个实施例中，当使用从一个AC电源接收输入的一个照明元件32时，该持续时间由赫兹量或者AC输入的频率控制。

确切地说，一个AC输入呈现一个正弦波，其中该输入电压在零伏特与一个工作电压之间持续波动。当处于零伏特时，该电流停止流向LED，并且呈现出一个其中没有光的全黑周期。然而，当该正弦波的频率增加时，光与全黑之间的时间周期减小到以下时刻：在该时刻，根据所进行的研究，人类不再能够感知到处于约100Hz频率下的暗周期。因此，对于个体来说，光看起来是恒定的。然而，在较低频率(诸如40或50Hz)下，由于可见的闪烁，人类会感知到暗周期。因此，该持续时间可以直接通过向LED供应AC输入电压的频率来控制。

在一个替代实施例中，调光装置34用于控制LED光周期和全黑周期的持续时间。具体地，照明元件32被构造成根据提供给照明元件32的调节电流的调制呈现一个预先确定的持续时间的一个相位。在一个优选实施例中，该相位是24ms。在此相位期间，由于相位切割(不管是由一个三端双向可控硅开关或其他部件造成的前沿和/或由一个晶体管诸如IGBT等造成的后沿)，在一个预先确定的时间量或周期量(优选地在每24ms相位期间的3.5与14.5ms之间)内向LED供应电流，以便产生持续3.5至14.5ms的一个暗周期或周转周期。在此3.5至14.5ms期间，植物14经历周转时间以便优化光合作用过程。

因此，提供了刺激植物连续生长的预先确定的光周期和暗周期。当在本申请的上下文中使用时，预先确定的光周期和暗周期根据可以通过由一株植物14感知到的光周期和暗周期进行测量或确定，并且表示照明元件32不发光的周期，即使人类感知不到该光或暗。因此，所存在的人类感知不到的闪烁和未被觉察的闪烁被认为是在本披露的上下文内提供一个预先确定的光周期和暗周期。

在使用调光装置34来控制持续时间的一个替代实施例中，利用第一SCR和第二SCR，并且这些SCR充当照明元件32的一个可控制的接通/断开开关。此类功能允许一个预先确定的光周期和一个预先确定的暗周期。在一个实施例中，该预先确定的光周期和暗周期两者是约30分钟。确切地说，调光装置34与该第一SCR和该第二SCR连通，这样使得该预先确定的光周期和暗周期可以被设定为从0-30分钟的任何预先确定的时间周期。因为提供了一个AC输入，所提供的暗是全黑，其中由于不提供电流而不产生任何光子，这不同于基于DC的闪烁。以此方式，可以控制预先确定的光持续时间和暗持续时间以便匹配特定植物的最佳需求。

一旦照明元件32a的预先确定的波长被选定并且光持续时间和暗持续时间被确定，完成该持续时间的方式也被选定。此时，再次对该植物进行分析以便确定该植物中的另外一种色素的浓度。因此，在一个实施例中，确定叶绿素B的浓度以便选择一个第二照明元件或多个照明元件。如同该第一照明元件，选择具有与该植物内的一个色素(叶绿素A、叶绿素B或类胡萝卜素)的一个峰值120、125、130、135、140、145、150、155或160相关的一个窄波带的第二照明元件32b。因此，在其中叶绿素B是在该植物中发现的一个第二色素的实施例中，在一个实施例中，选择呈现一个峰值145或约665-670nm的一个照明元件32b。因此，选择具有在约655nm至680nm范围内的波长的一个第二照明元件。可替代地，选择第二照明元件32b以便提供叶绿素A的作为在690nm-695nm之间的波长的另外一个峰值，诸如第三峰值130。

随后，类似于第一选定照明元件32a，确定完成光合作用化学反应所需的光剂量或光量的持续时间。此时，如以上所描述，一种提供所需的光持续时间和暗持续时间的方法被提供用于第二照明元件32b。以此方式，第一照明元件32a和第二照明元件32b两者根据该植物内所需的色素提供精确的光波长以及光持续时间和暗持续时间，从而优化植物生长。此方法可以类似地关于类胡萝卜素色素使用。

此外，另一个考虑是每个照明元件的强度。具体地，当植物14或幼苗31上的强度或流明/m2或勒克斯增加时，供应给植物14或幼苗31的能量值增加，从而减少了提供适当剂量所需的时间量或减少了产生光化学反应或光合作用所需的能量值。

另外，在一天的持续时间期间，或在提供光以导致光化学反应期间，导致该化学反应所需的能量剂量增加。确切地说，导致光合作用所需的剂量是动态的。因此，提供足够的能量以导致光化学反应或光合作用所需的时间量实际上可以在一天内或随时间增加，这样使得在照明周期开始时，使该最佳剂量配备有一个第一预先确定的时间量，诸如3.5ms，并且在一个时间周期(诸如12小时)之后，需要一个第二预先确定的时间量(诸如14.5ms)的光。

因此，通过使用控制光周期的一个控制器200，可以提供针对每株植物14或幼苗31的一个算法，该算法是特别定制的或者贯穿一个预先确定的时间周期(诸如十二(12)小时、二十四(24)小时、四十八(48)小时或更大)动态地改变照明元件32的频率或光周期。通过动态地增加光周期以便与待发生的化学反应或光合作用的动态改变的需求相对应，光合作用效率被增强并且植物14或幼苗31的生长被优化。

类似地，光的强度可以由控制器200通过以下方式动态地改变：增加和减小电压以及因此光输出强度，或者将控制器200电连接到托盘致动器39上，该托盘致动器机械地提高和降低托盘28以便使照明元件32更靠近或进一步远离植物14或幼苗31。另外，一个传感器41可以被电连接到控制器200上以便确定植物14的高度并且自动地且动态地远离植物14移动托盘28以便确保始终向该植物提供正确的强度。因此呈现了一种用于照射多株植物14的方法和组件10。组件10包括照明元件32，这些照明元件向植物提供包括预先确定量的黑暗时间或周转时间的一个照明循环或相位。因此，植物14得到所需的休息以便在完成代谢过程期间释放植物应力和应变。此时，植物14随后准备好吸收更多的光以便继续在光合作用过程中进行代谢。

同时，通过基于每株植物内的色素对此类光的吸收来选择光波长，代谢和光合作用的有效性被最大化。确切地说，LED可以包括不同的LED网络58和62，用于产生间歇UV、近UV、蓝光和/或红光，以便根据针对该特定植物14的理想PAR来优化由植物14接收的光。因此，不仅可以具有一个24小时恒定光生长周期，而且另外植物生长被最大化。结果是使植物更快成熟并且获得更高产量。

另外，通过控制一个AC输入的频率或者通过使用一个调光装置34，允许个体控制用于特定植物14的光的调制或光周期。因此，如果最佳生长条件是提供3.5ms的光周期和3.5ms的暗周期，控制组件34可以被调整成提供这种调制。如果最大植物生长和光合作用替代地需要30分钟的周期，可以对控制装置34进行调整并且组件10可以提供所需的调制。以此方式，组件10可以用于许多种植物14而无需制造一个不同组件，因此改进了现有技术。

进一步地，呈现托盘28的组件10还提供一种辅助功能，该托盘与每个托盘上的向下方植物提供向下的光的照明元件32以平行间隔关系呈现。具体地，驱动电路52将热量直接辐射到驱动电路52安装在其上的托盘28中。因此，热量从托盘28直接被输送到土壤块体30中，该土壤块体通过托盘28内的开口29进行布置。这为土壤块体30提供另外的加热，从而提供一个更适合的生长环境。除了增强植物14和幼苗31的生长之外，照明元件32类似地可以致使肥料和营养素在土壤块体30内的化学反应增强。确切地说，类似于植物14和幼苗31，可以优化剂量以便通过以下方式促进硝酸盐和磷酸盐到单纯蛋白质的转化：通过增强化学反应以便刺激细菌内的线粒体来使负责该转化的细菌更有效。以此方式，与不具有光照处理的一株幼苗相比，幼苗31内部和外部的生长被增强。

另外，可容易地制造组件10并且通过邻近植物14安装或以其他方式放置这些组件来将其结合到新的现有园艺组件中。最后，因为利用了从一个AC输入调节的电流并且消除了脉冲宽度调制，极大降低了与照明元件32相关联的成本。因此，已经最低限度地满足了所有陈述的目标。

审请人已经基于以上披露中概述的原理中的一些进行了多个实验。确切地说，两个培育箱配备有红色照明元件和蓝色照明元件。在第一培育箱中，托盘配备有4排LED，前两排是品蓝色或约450nm，并且第三排和第四排是深红色或约655nm。第二培育箱由具有相同照明装置的相同托盘制成。在该第一培育箱中，LED由处于150mA电流下的一个100％DC输入供电并且照明时间表或持续时间为18小时接通和6小时断开。该第二培育箱由处于200mA下的一个AC输入以50％供电，其中持续时间通过呈现仅仅50Hz的频率来调节。这呈现了一个周期小于一秒、但一天24小时开启的闪烁光，因此提供了人类24小时可感知到的照明。

种植叶甜菜并且允许其在3天的黑暗中发芽/萌芽。每个培育箱的培育箱设置是90华氏度，同时具有70％相对湿度。随后，照明计划持续使用7天。7天后，与在恒定DC光下持续18小时且在黑暗中持续6小时的那些植物相比，持续24小时接收50Hz调制光的植物呈现显著更绿的叶子、更大且更壮的根结构以及显著更大的植物。因此，24小时光照计划实际上产生最好的植物。在进行两次测试之后，增强的生长在一个试验中是大了30％的生长并且在第二试验中是大了60％的生长。

另一个试验是针对玉米进行的。同样，幼苗31在一个培育箱中经历16小时的DCLED光和8小时的黑暗并且在另一个培育箱中暴露于脉冲光持续24小时。两个培育箱中所提供的波长与有关叶甜菜的测试相同。温度、湿度以及灌溉连同由这两个系统提供的库仑同样保持恒定。在生长三天之后，针对DC LED 16小时的处理检测不到发芽，而24小时脉冲光显示出生长。四天之后，DC LED幼苗发芽，同时具有一定的植物生长，但是24小时脉冲光与DC LED光相比显示出大小、叶片以及颜色的显著增加。因此，该系统再次显示出增强的生长。

因此，已经满足了所有陈述的目标并且克服了困难。

Claims (9)

1.一种增强植物生长阶段的方法，包括：

利用至少一个照明元件产生在一个波长下的一个光输出，该波长处于一株植物的一个预先确定色素的一个20nm的峰值吸收内；

邻近该植物定位该照明元件，这样使得所产生的光输出由该植物接收；并且

对该光输出进行调制以便针对该植物的该预先确定的色素产生预先确定的光周期和暗周期，从而增强这些植物的生长。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

利用一个第二照明元件产生在一个第二波长下的一个第二光输出，该第二波长处于一株植物的一个第二预先确定色素的一个20nm的峰值吸收内；并且

与该第一光输出的该调制同时对该第二光输出进行调制以便针对该植物的该第二预先确定的色素产生预先确定的光周期和暗周期，从而增强该植物的生长。

3.如权利要求1所述的方法，其中通过提供具有一个60Hz或更小频率的一个AC输入来对该光输出进行调制。

4.如权利要求1所述的方法，其中该色素是叶绿素A。

5.如权利要求4所述的方法，其中该预先确定的色素的该峰值吸收是410nm。

6.一种用于增强植物生长的照明系统，包括：

一个输入端，该输入端提供一个输入电压以便提供一个外加电激励；

安排在一个第一网络中的多个发光二极管(LED)，该多个发光二极管接收基于该外加电激励的一个负载电流；

该第一网络中的所述多个LED产生在一个第一波长下的一个第一光输出，该第一波长处于一株植物的一个第一预先确定色素的一个20nm的峰值吸收内；

安排在一个第二网络中的多个发光二极管(LED)，该多个发光二极管接收基于该外加电激励的该负载电流；

该第二网络中的所述多个LED产生在一个第二波长下的一个第二光输出，该第二波长处于该植物的一个第二预先确定色素的一个20nm的峰值吸收内；以及

一个控制模块，该控制模块被电连接到该输入端上以便在持续小于30分钟的光周期与暗周期之间同时对该第一光输出和第二光输出进行调制。

7.如权利要求6所述的系统，其中该控制模块确定该AC输入的频率。

8.如权利要求6所述的系统，其中该控制模块是一个调光装置。

9.如权利要求6所述的系统，进一步包括：

驱动电路，该驱动电路从该AC输入接收该输入电压并且调节该负载电流以便向该第一网络提供一个第一输入电流并且向该第二网络提供一个第二输入电流；

其中在操作过程中，当该第二输入电流不向该第二网络提供电流时，该第一输入电流向该第一网络提供电流。