CN110402717A - 具有灯的植物栽培器 - Google Patents

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Abstract

一种种植装置(小型温室)，包括：穹顶，所述穹顶用于在其中种植作物；以及灯模块，所述灯模块可操作地安装在所述穹顶的外部上以用于将光束投射到所述作物上。所述穹顶中包括一个或多个开口/切口，所述一个或多个开口/切口被定位在与所述灯模块的对应的灯的位置匹配的位置处，使得所述光束的路径不被所述穹顶的材料阻碍。所述灯模块被配置为使由所述灯产生的热散发离开所述穹顶，由此所述灯的包括必要电路的基部部分容纳在所述灯模块内，并且投射在所述穹顶中的所述光束由穿透所述穹顶的突出反射器或通过所述开口投射所述光的平坦反射器反射。所述灯模块可以包括用于将所述热散发到大气中的通风口和/或风扇。

Description

具有灯的植物栽培器
背景技术
(a)技术领域
所公开的主题总体涉及植物栽培器，并具体地涉及用于培养绿叶蔬菜和香料的温室和/或小型温室。
(b)相关现有技术
对于喜欢自己种植香料和/或不断地/随时地获得新鲜蔬菜和香料的那些人来说，城市/室内栽培越来越普遍。事实上，城市栽培可能是满足日益增长的食物需求以维持人口的稳定增长的唯一实际解决方案。
如果适当地/自然地生长，沙拉作物和香料可以是有助于控制体内有害自由基的水平的营养物(包括抗氧化剂)的极好来源。这些作物中含有的主要营养物/抗氧化剂包括叶绿素、类胡萝卜素和花青素。类胡萝卜素是黄色和橙色色素系，其保护视网膜免受高能辐射。花青素是红色、蓝色和紫色色素，并且它们的饮食摄取与人类健康(诸如治疗视力障碍以及预防神经系统疾病和心血管疾病等)有正相关性。
室内栽培最常用的方法是使用透明穹顶(小型温室)以允许在其中的环境光。这些常规小型温室中的一些在穹顶的顶部具有某种灯模块，以将其光照耀通过塑料以促进植物生长，尤其是对于室内环境来说。US2014/0318006中示出了这种常规穹顶的示例，其使用设于塑料穹顶的上表面上的沟槽/通道中的荧光灯模块，以便通过将光在穹顶中照耀通过构成穹顶的透明塑料层。该配置存在许多问题，这影响了室内栽培所需的种植条件的每个方面。
成功的室内栽培需要具有光强度/颜色以及温度和湿度水平的正确组合的环境。一些作物在温度、湿度、光颜色和强度的水平和增加/减少方面比其它作物更敏感。这些因素影响产量和作物中的营养物和抗氧化剂的浓度。
关于光强度和颜色，包括US2014/0318006中所示的设计的大多数的常规穹顶趋于在穹顶的内部上堆积湿气/湿度，这影响了透射到穹顶中的光的强度和颜色，无论它是环境光还是安装在穹顶的外部上的光源。此外，用于构建这些穹顶的大多数的材料不适合长期使用，因为光被发射通过的透明塑料层趋于随时间而变色并变黄，由此，降低透射到穹顶中的光的强度。当灯位于穹顶的外部上时，在塑料暴露于由灯产生的热时，这种变黄加速。
由于过滤和/或某些光波长更改，堆积湿度和变黄使得不可能有效地定制发射到穹顶中的光谱(波长和颜色)。这造成了具有又瘦又干的叶子的更小、更弱和缓慢生长的作物，其中叶绿素、类胡萝卜素和花青素的含量一直较低，从营养学观点来看，这使作物对人体是无用的。
因此，在市场上仍然需要一种将会解决这些问题的改进的种植装置。
发明内容
本发明的实施方案描述了这种种植装置。具体地，这些实施方案描述了一种种植装置，所述种植装置允许对在其中种植的植物所需的种植条件的一致、持久且准确的定制。实施方案描述了一种种植装置，所述种植装置包括照明系统，所述照明系统允许以一致波长递送可定制的光谱而不会影响穹顶的内部温度或湿度水平。
在实施方式的非限制性示例中，实施方案描述了一种种植装置，所述种植装置任选地包括：呈托盘的形式的基部，所述基部用于在其中接纳土壤或任何其它类型的生长介质，例如水；以及穹顶，所述穹顶适于装配在所述基部上以提供内部种植环境中，所述穹顶的形状和尺寸被设为使得种在所述基部中的作物能够在所述穹顶内生长。所述穹顶具有一个或多个开口/孔隙/切口，所述一个或多个开口/孔隙/切口的形状和尺寸被设为在其中接纳灯泡或简单地提供由定位在所述穹顶外的光源产生的光束的无阻碍通道。
换句话说，可以提供开口，使得灯泡部分地插入(仅漫射器部分)在其中，或简单地提供从所述穹顶外投射光的光束的无障碍通道。这确保了接收在所述穹顶中的光谱与由所述光源投射的光谱相同，并且具有相同的波长和特性(消除由堆积在所述穹顶的内部的湿气/湿度导致的光过滤以及塑料的变色和变黄)。所述种植装置包括灯模块，所述灯模块具有一个或多个光源，所述光源的形状和尺寸被设为从所述穹顶外投射光通过所述穹顶的所述开口，或部分地接收在所述穹顶内以从所述穹顶投射光，同时将所述光源的发热部件保持在所述穹顶外以释放在所述种植装置的周围环境中产生的热。
所述穹顶可以使用透明或半透明材料制成以允许光进入，并且可以由合适的塑料材料或钢化玻璃制成。然而，由于使用切口/开口将光投射在其中，因此所述穹顶还可以具有颜色。托盘/容器可以是透明的、半透明的或不透明的，并且可以由合适的塑料材料、玻璃材料或金属制成，以提供附加的结构强度。
在另一个实施方案中，所述穹顶可以由反射材料制成或在其内表面上包括所述反射材料，以用于将由所述灯模块投射的所述光束反射并循环到本来将被由所述灯模块投射的直射光遮蔽的区域上。例如，所述穹顶的所述内表面可以由反射材料制成(或可以在其上具有反射材料)，所述反射材料允许反射投射在所述穹顶内的光，以便将光束投射/反射/照耀/重定向到所述作物的本来将会在阴影处的不同部分上，以均匀地照亮所述穹顶的所述内部和所述作物的不同区域(主要是较低的区域)。该配置允许回收/重用现有的束并减少均匀地照亮所述穹顶的所述内部所需的LED灯的量，尤其是当所述作物处于高级生长阶段时和在它们开始在彼此上并在其不同部分上形成阴影时。例如，如果所述灯模块设于上部部分，例如所述穹顶的顶板，那么随着作物生长，下部部分就会很容易地在阴影处。该配置允许将投射的光反射到植物的阴影区域上，以避免对在所述穹顶的不同的壁和/或壁部分上提供LED灯的需要。
在本文件中，术语：小型温室、温室、室内栽培器、栽培器和种植装置可以互换地使用，以表示用于在其中种植植物的设备。
此外，术语“盖”、“盖子”、“栽培器穹顶”、“穹顶”和“传播穹顶”可以互换地使用，以表示装置的在一些实施方案中装配在基部/托盘上或在其它实施方案中直接在土壤上以限定植物在其内生长并接收光的封闭环境的上部部分。该部分通常由透明材料制成，以允许在其中的环境光。
应注意，术语“穹顶”是本领域中已知的用于这样的盖的术语，并且该术语不限于圆形(如几何定义可能暗示的那样)。如本领域中使用的，并且如本文件中预期的，术语“穹顶”具有基部，该基部可以是矩形、方形、三角形、圆形、椭圆形或任何其它规则或不规则的几何形状。当然，这同样适用于接纳穹顶的基部的托盘。
根据一个方面，提供了一种用于种植作物的栽培器，所述栽培器包括：穹顶，所述穹顶的形状和尺寸被设为形成封闭环境以用于在其中种植作物；以及灯模块，所述灯模块用于将光束投射到所述作物上，所述灯模块包括设在给定位置处的一个或多个灯，每个灯具有反射器部分和基部部分，光束通过所述反射器部分投射，所述基部部分包括用于产生处于所期望的电压和强度的电流的电路。所述灯模块可以限定至少包围所述灯的基部零件的罩壳；并且所述穹顶可以包括一个或多个切口，所述一个或多个切口被定位成与所述灯模块上的所述灯的所述位置匹配。所述灯模块可以安装在所述穹顶的外壁上，以允许所述灯通过所述切口将其光束投射到所述穹顶内，同时使由所述灯的所述基部产生的热离开所述穹顶散发到大气中。
在一个实施方案中，所述灯的所述反射器部分限定一定体积，所述体积从所述灯模块的平坦表面突出并通过所述穹顶的对应的切口至少部分地穿入所述穹顶的内部，而所述灯的所述基部部分保留在所述穹顶外的所述灯模块内。
在另一个实施方案中，所述灯的所述反射器部分是基本上平坦的，并且在保持完全地容纳在所述穹顶外的所述灯模块内时，使其光束通过所述穹顶的对应的切口投射。
所述灯模块可以包括用于将由所述灯的所述基部部分产生的所述热释放到所述大气中的多个通风口。
所述灯模块还可以包括用于使所述灯模块内的环境空气循环来将由所述灯的所述基部部分产生的所述热散发到所述大气中的一个或多个风扇。
在一个实施方案中，所述灯模块包括热绝缘层，所述热绝缘层设于所述灯模块的与所述穹顶接触的表面上以用于防止所述灯模块的内部与所述穹顶之间的热交换。
在另一个实施方案中，所述一个或多个灯是具有可定制光谱的LED灯。
所述穹顶可以包括一个或多个壁，并且所述灯模块限定LED阵列并占据所述壁中的至少一个的一部分或全部。
所述栽培器还可以包括用于接纳土壤、水、作物种子和作物根系中的一种或多种的托盘，所述托盘具有上边缘，所述上边缘的形状和尺寸设为与所述穹顶的下边缘匹配以形成所述封闭环境。
所述栽培器还可以包括：用于测量所述穹顶内的所述封闭环境的温度、湿度、光谱强度、CO2和土壤湿度水平中的一个或多个的传感器模块和/或被配置为打开或关闭以与所述大气交换热和湿度的通风口。
可以提供控制单元，所述控制单元被配置为接收用户输入并响应于所述用户输入而定制所述灯中的一个或多个的光谱。所述控制单元可以与一个或多个电风扇可操作地通信以激活/停用所述风扇以使所述穹顶和/或所述灯模块的内部通风来将所述热散发到所述大气。
在另一个方面，提供了一种用于构建栽培器的套件，所述套件包括：穹顶，所述穹顶的形状和尺寸被设为形成封闭环境以用于在其中种植作物；以及灯模块，所述灯模块用于安装到所述穹顶上以将光束投射到所述作物上。所述灯模块包括设在给定位置处的一个或多个灯，每个灯具有反射器部分和基部部分，光束通过所述反射器部分投射，所述基部部分包括用于产生处于所期望的电压和强度的电流的电路。所述灯模块限定至少包围所述灯的基部零件的罩壳；并且其中所述穹顶包括一个或多个切口，所述一个或多个切口被定位成与所述灯模块上的所述灯的所述位置匹配。所述灯模块安装在所述穹顶的外壁上，以允许所述灯通过所述切口将其光束投射到所述穹顶内，同时使由所述灯的所述基部产生的热离开所述穹顶散发到大气中。
在本发明的另一个方面，提供了一种用于种植作物的栽培器，所述栽培器包括：穹顶，所述穹顶的形状和尺寸被设为形成封闭环境以用于在其中种植作物，并且在其中具有多个切口；以及灯模块，所述灯模块用于将光束投射到所述作物上，所述灯模块包括设在与所述穹顶中的所述切口的位置匹配的给定位置处的一个或多个灯。所述灯模块可以安装在所述穹顶的外部上，以允许所述灯通过所述切口将其光束投射到所述穹顶内，同时使由所述灯产生的热离开所述穹顶散发到大气中。
所述穹顶可以由反射材料制成或可以在其内表面上包括所述反射材料或可以在其上施加所述反射材料，以用于将由所述灯模块投射的所述光束反射并循环到本来将被由所述灯模块投射的直射光遮蔽的区域上。
根据选定实施方案的以下详细描述，本发明的主题的特征和优点将变得更显而易见，如附图中所示。如将认识到的，所公开并要求保护的主题能够在各个方面上进行修改，所有这些都不脱离权利要求的范围。因此，附图和描述本质上被认为是说明性的，而不是限制性的，并且权利要求中阐述了主题的完整范围。
附图说明
本公开的另外的特征和优点将从以下结合附图进行的详细描述显而易见，在附图中：
图1A示出了根据一个实施方案的种植装置的示例性实施方案；
图1B示出了根据另一个实施方案的种植装置的示例性实施方案；
图2示出了图1A的种植装置的分解图；
图3A示出了沿着具有穹顶形漫射器的常规的LED灯的Y轴的剖视图；
图3B示出了常规的LED灯的另一个示例，其具有与图3A中所示的灯具类似的特性和部件，不同之处是平坦的漫射器；
图4A是根据一个实施方案的灯模块108A的非限制性示例的剖视图；
图4B是图4A的灯模块的另一个实施方案的剖视图；
图5A是根据另一个实施方案的灯模块的另一个非限制性示例的剖视图；
图5B示出了图5A的变型，其中灯模块不包括漫射器；
图6示出了包括多于一个灯罩壳的种植装置的另一个示例；
图7A和图7B示出了包括用于接纳灯阵列或平坦灯泡的大的切口的种植装置的另一个示例；
图8A和图8B示出了包括占据整个相关的壁(顶部面板)以接纳大的灯阵列的切口的种植装置的另一个示例；
图9A和图9B示出了根据另一个实施方案的包括通风口和/或温湿度计的种植装置的示例性实施方案；
图10A是根据另一个实施方案的灯模块的侧正视图；以及
图10B是根据一个实施方案的使用图10A的灯模块的种植装置的剖视图。
将注意，在全部附图中，相似特征是由相似附图标记标识。
具体实施方式
本发明的实施方案描述了一种种植装置(小型温室)，包括：穹顶，所述穹顶用于在其中种植作物；以及灯模块，所述灯模块可操作地安装在所述穹顶的外部上以用于将光束投射到所述作物上。所述穹顶中包括一个或多个开口/切口，所述一个或多个开口/切口被定位在与所述灯模块的对应的灯的位置匹配的位置处，使得所述光束的路径不被所述穹顶的材料阻碍。所述灯模块被配置为使由所述灯产生的热散发离开所述穹顶，由此所述灯的包括必要电路的基部部分容纳在所述灯模块内，并且投射在所述穹顶中的所述光束由穿透所述穹顶的突出反射器或通过所述开口投射所述光的平坦反射器反射。所述灯模块可以包括用于将所述热散发到大气中的通风口和/或风扇(空气过滤器)。
通过参考以下示例将更容易地理解本发明，这些示例用于说明本发明而不是限制其范围。
参考附图，并且更具体地参考图1A和图1B，描述了根据一个实施方案的种植装置100的示例性实施方案。图2示出了图1A的种植装置的分解图。如图1A至图2所示，种植装置100包括：呈容器/托盘的形式的基部102，所述基部用于在其中接纳土壤并种植种子/作物/插条；以及穹顶104，所述穹顶的形状和尺寸被设为与基部102匹配(接纳或被接纳)，由此一者将会可释放地接收另一者以形成用于种植作物的封闭环境。照明模块108提供用于使用一个或多个灯110照亮穹顶104。穹顶104在其壁中的一个或多个中包括一个或多个孔隙/开口/切口106。开口106的形状和尺寸被设为与灯110的形状匹配，使得由灯106发射的光束通过开口或从开口投射到穹顶中，而不受到塑料或制成穹顶104的任何材料阻碍。
灯110优选地是在漫射器处具有低至无的热的LED灯(在实现方式的非限制性示例中)。LED因其超长使用寿命、更高的能源效率、低维护成本和最重要地是定制其光谱以满足感兴趣的植物的生长和营养需求的能力而快速地成为室内园艺应用的首选光源。与标准钨灯泡和荧光灯泡不同，LED灯泡的漫射器部分(发射光的玻璃部分)触摸起来是冷的，因为LED一般不会产生呈红外(IR)辐射的形式的热，当然除非它们是IR LED。
然而，由于产生光的半导体工艺的效率低，因此在LED器件本身(例如镇流器/驱动器/散热器(LED的基部部分))内产生大量的热。例如，LED封装的壁插效率通常在5％至40％的范围内，这意味着在输入功率的60％与95％之间的任何百分比的输入功率作为热损失掉了。例如，由100瓦GLS/GJL白炽灯泡消耗的能量产生约12％的热、83％的IR和仅5％的可见光。相比之下，典型的LED可能产生15％的可见光和85％的热。必须通过有效的热管理来消除这种热，以防止LED的内部(结)温度上升，温度上升将会导致LED特性改变。如果LED的结温度提高，那么正向电压和流明输出都会降低。输出波长也随着结温度的变化而变化，从而改变光的颜色和强度。LED灯典型地包括诸如散热器和冷却片的热散发元件，并且用于工业用途的非常高功率的灯常常配备有冷却风扇。这些元件设于在LED阵列下方的LED灯泡的基部部段以及漫射器中。实施方案旨在减少这种热对种植装置内的封闭种植环境的影响/传递。
图3A示出了沿着具有穹顶形漫射器的典型的LED灯的Y轴的剖视图。如图3A所示，典型的LED灯泡120包括通常由完全或部分透明的玻璃制成的漫射器120、包括多个LED芯片125的LED阵列124，LED阵列124用于产生发射通过漫射器的光束。LED阵列124可以被配置为产生具有可定制光谱的光束。LED 120中还包括驱动器电路126，其根据需要包括一组晶体管、电容器、整流器和其它有源电子部件。这些部件产生大量的热，大量的热使用内部和外部的散热器/散热片128散发到大气中。否则，高温可能导致过早失效和减少的光输出。在图3A中所示的示例中，所示的LED包括E27旋入式基部130，以用于接收来自指定插座的电流。图3B示出了典型LED灯具132的另一个示例，其具有类似的特性和部件，不同之处在于平坦漫射器134。
在本发明的实施方案中，种植装置被设计成使得由灯110产生的热在穹顶104外散发并进入在种植装置的封闭种植环境外的大气中。在一个实施方案中，灯模块108被设计成使得灯110可以从穹顶104的外部将光束通过穹顶104的开口106投射。在另一个实施方案中，灯模块108被设计成使得灯110仅部分地接纳在穹顶内以从穹顶内投射光，同时保持灯的发热部件(其通常设于基部中)在穹顶104外。
在两个实施方案中，由LED灯泡的基部126产生的热保持在穹顶外，以主要出于室内目的而使种植装置100的温度不超过所期望的水平。当在室内时，一个或多个种植装置100设于封闭房间中，并且整个房间的温度被调节，因为在种植装置中提供加热和冷却设备是复杂的，并且将会使种植装置的成本增加而超出用户的购买能力。
图4A是根据一个实施方案的灯模块108A的非限制性示例的剖视图，并且图4B是图4A的灯模块的另一个实施方案的剖视图。在一个实施方案中，灯模块108A限定包括第一表面140的罩壳，第一表面140在种植装置的操作期间与具有开口106的穹顶104的壁接触以使光束通过开口106投射。罩壳还包括与第一表面140相对的第二表面142。
在本示例中，灯模块108A被设计成具有突出漫射器122(诸如图3A中所示的漫射器122)。在本发明的实施方案中，灯模块可以被设计成使得仅LED的漫射器122突出超过表面110，而基部126保持在灯模块108内以扩散由模块108A内的LED灯泡的驱动电路产生的热。可以在罩壳中设有一个或多个通风口144以将热扩散到大气中。因此，在种植装置100的操作期间，当灯模块108A安装到穹顶104上时，仅漫射器122(其为LED灯泡的冷部分)突出穿过对应的开口106以将光投射在束内，而热散发到罩壳中，并且然后进入大气。
在一个实施方案中，可以在第一表面140上设有热绝缘层148，如图4B所例示。绝缘层148可以设于罩壳的内侧(或外侧)上，以防止容纳在罩壳中的热被传递到穹顶。还可以在灯模块内提供一个或多个风扇146，以加速热散发过程，如图4B所示。
图5A是根据另一个实施方案的灯模块108B的另一个非限制性示例的剖视图。应注意，相同的附图标记表示相同元件。如图5A所示，示出了灯模块，其不具有将会穿透穹顶以使光束从内照耀的突出漫射器。相比之下，在本模块中使用的灯110包括诸如图3B的示例中所示的平坦漫射器134，由此当灯模块108B安装到穹顶104的壁上时，从穹顶的外部产生和发射光束并通过开口106将其投射到穹顶中，同时由基部126产生的热在罩壳内散发并然后进入大气，如以上在图图4A和图4B的实施方案中所讨论。
图5B示出了图5A的变型，其中灯模块108B不包括漫射器。在该实施方案中，LED阵列124或一个或多个LED芯片/二极管125产生光束并立即将它们投射到整个穹顶中。
应注意，实施方案不限于设于穹顶104中的开口106的任何形状或尺寸，也不限于灯模块108的匹配的灯110的形状。在非限制性示例中，开口和/或灯的形状可以是方形、三角形、矩形、椭圆形等。此外，实施方案不限于开口的任何数量。此外，灯模块可以包括如图1和图2所示的单个罩壳或如图6、图7A至图8B所示的多于一个罩壳。图6中例示的种植装置包括两组开口，并且匹配的灯模块包括两个罩壳，这两个罩壳可以彼此连接，如图所示。
其它配置也在图7A和图7B以及图8A和图8B中示出。在图7A和图7B的实施方案中，一个或多个大的切口150设于穹顶104的壁中，以用于接纳灯阵列(或平坦灯泡)152，如图7A和图7B所例示。在图8A和图8B的示例中，在穹顶104中设有大的切口160，其占据穹顶的该壁的全部或几乎全部以接纳大的阵列162，如图8B所示。在又一种配置中，灯模块可以包括柔性LED片，其将会包裹/覆盖穹顶的一部分或全部。可以在穹顶中设有与灯的位置匹配的切口，以用于提供使光束穿透穹顶的无障碍光通道。
虽然附图示出了灯模块要设于穹顶104的顶板部分(上壁)上，但是应注意，实施方案不限于该配置。在不脱离权利要求的范围的情况下，一个或多个灯模块可以安放/安装在穹顶的任何侧壁上。
在一个实施方案中，种植装置可以包括传感器模块160，以用于测量以下中的一个或多个：穹顶104的内部环境的温度、湿度、光谱强度、CO2、土壤湿度水平等。在一个实施方案中，传感器模块160可以包括突出构件162，突出构件162被设计成经由设于穹顶的壁中的开口穿透穹顶104，以接取穹顶104的内部环境来在传感器模块160保持在穹顶104外时感测这些参数，如图9a和图9b所例示。在一个实施方案中，种植装置100可以包括(优选地在穹顶104的一个或多个壁中)一个或多个通风口164(通风口164可以是设计用于加速进出穹顶的空气循环的电风扇)，其可以根据需要(例如，根据传感器模块160检测到的温度和湿度水平)打开和关闭来与大气交换(释放或接收)热和/或湿度。在一个实施方案中，通风口164可以是电动的，并且可以包括电动机/致动器来根据需要将它们打开和关闭。通风口164可以被配置为与控制单元或灯模块或传感器模块进行有线和/或无线通信来根据需要将通风口自动地打开或关闭(或打开和关闭包括在那些通风口中的风扇)。
可以提供控制单元107，控制单元107可以可操作地连接到灯模块108(或在其中集成/嵌入在相同罩壳中)，以允许用户定制LED灯(或其子组)的光谱来选择和/或组合不同的光强度/光颜色等(例如，蓝色、红色、绿色、蓝色和红色、用于治疗植物病虫害的UV等)。控制单元107可以包括预编程的智能，预编程的智能旨在帮助用户根据作物的生长周期和在穹顶中种植的植物的类型(或用于确定是否需要UV等的植物和土壤的健康和状况)来选择适当的光颜色和强度等。例如，控制单元107可以包括接口(触摸界面和/或键盘)和/或显示屏，其允许用户重置/激活某个计时器以指示某个生长阶段开始，和/或选择正在种植的作物/植物/种子的类型，由此，控制单元可以(通过Wi-Fi等的视觉/听觉和/或消息提醒(例如，电子邮件或文本))产生提醒，以提醒用户执行某些改变，或者可以被配置为自动地执行这种改变(颜色改变，包括添加或移除某些波长等)。
在非限制性示例中，控制单元可以与传感器模块160和/或通风口160可操作地通信(使用有线或无线连接，例如蓝牙或Wi-Fi)，并且可以被配置为自动地控制通风口164的操作以根据需要打开它们或关闭它们，例如，通过将在穹顶的内部的湿度和温度水平与在穹顶的外部的湿度和温度水平进行比较(例如，使用另一个传感器模块(嵌入控制单元17中的或在其外口的)来确定通风的开口是否将会导致湿度/温度降低(如果内部湿度/温度高)等来控制操作。控制单元可以是独立单元，如图1A和图1B所示，并且也可以嵌入灯模块中，如图10A和10B所例示。
图10A是根据另一个实施方案的灯模块的侧视图，并且图10B是使用图10A的灯模块的种植装置的侧视图。图10A的示例示出了灯110在灯模块上所设于的相对侧。如图10A中所例示，提供灯模块180，灯模块180包括嵌入其中的控制模块(功能上类似于在其它实施方案中所示的控制模块17)，而不是如在其它实施方案中那样作为单独单元提供。灯模块180可以包括一个或多个风扇184。风扇184可以由控制模块自动地控制，并且可以被配置为同时地且在相反方向上操作，由此一个风扇184将会将环境空气推入而另一个将会将内部空气推出以加速穹顶的通风过程。在其它实施方案中，两个风扇184可以在相同方向上操作以加速通过设于穹顶中的通风口164的通风。
应注意，风扇184被配置为接取穹顶的内部并使其通风。在一个实施方案中，风扇184可以与风扇146(图4B中所示的)一起使用，风扇146旨在用于冷却灯模块108的内部。在另一个实施方案中，风扇184可以被配置为代替风扇146，由此风扇184可以被配置为将空气从穹顶104的内部拉动通过灯模块的内部并拉动到大气，以便使穹顶的内部和灯模块的内部两者都通风，如图10B所例示。空气从大气吸入到穹顶中可以通过通风口164进行。
在另一个实施方案中，可以提供加热垫以用于加热托盘/基部中的生长介质(土壤、水等)来获得最佳种植环境。加热垫可以作为单个单元嵌入托盘/基部内，或者可以作为单独单元提供。可以提供温度传感器以感测生长介质的温度，以便在需要时激活/停用加热垫。在另一个实施方案中，可以通过控制单元执行加热垫的激活和停用。热传感器可以与控制单元可操作地通信，控制单元可以根据植物类型和生长阶段等来控制生长介质的温度。
虽然托盘/基部被描述为种植装置的一部分，但是在一个优选实施方案中，应注意，种植装置可以简单地提供为直接地定位在土壤(室内或室外)的顶部以形成种植环境。这种种植装置可以直接地提供在室内和/或室外一般缺乏直接太阳光或光的区域中的土壤上。穹顶的下边缘可以被配置为具有较厚边缘和/或锥形边缘，其允许通过向下按压穹顶而不使形成穹顶的侧部/顶部面板的边缘弯曲/折断/塌陷来将边缘插入土壤中。
当涉及为LED灯/LED模块和种植装置中的其它电气部件供电时，这可以以各种方式(或其不同组合)来完成。例如，灯模块可以被配置为插入电源中，以用于主要出于室内目的的恒定长期供电。在其它实施方案中，灯模块可以包括备用电池，以用于在不存在常规功率电流的时段期间为LED和其它部件供电，诸如在运输和装运期间、在种植装置已经在其中具有作物时进行装运的情况下。太阳能电池板也可以设于LED模块或侧壁中的一个侧壁上，以用于为电池充电。例如，种植装置可以在被装运之前放置在太阳或另一个光源下以为电池充电。
虽然已经在上文中描述并在附图中示出优选实施方案，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，在不脱离本公开的情况下可以进行修改。这些修改被认为是包括在本公开的范围内的可能变型。

Claims (21)

1.一种用于种植作物的栽培器，所述栽培器包括：
-穹顶，所述穹顶的形状和尺寸被设为形成封闭环境以用于在其中种植作物；以及
-灯模块，所述灯模块用于将光束投射到所述作物上，所述灯模块包括设在给定位置处的一个或多个灯，每个灯具有反射器部分和基部部分，光束通过所述反射器部分投射，所述基部部分包括用于产生处于所期望的电压和强度的电流的电路；
其中所述灯模块限定至少包围所述灯的基部零件的罩壳；
其中所述穹顶包括一个或多个切口，所述一个或多个切口被定位成与所述灯模块上的所述灯的所述位置匹配；并且
其中所述灯模块安装在所述穹顶上，以允许所述灯通过所述切口将其光束投射到所述穹顶内，同时使由所述灯的所述基部产生的热离开所述穹顶散发到大气中。
2.如权利要求1所述的栽培器，其中所述灯的所述反射器部分限定一定体积，所述体积从所述灯模块的平坦表面突出并通过所述穹顶的对应的切口至少部分地穿入所述穹顶的内部，而所述灯的所述基部部分保留在所述穹顶外的所述灯模块内。
3.如权利要求1所述的栽培器，其中所述灯的所述反射器部分是基本上平坦的，并且在保持在所述穹顶外的所述灯模块内时，使其光束通过所述穹顶的对应的切口投射。
4.如权利要求1所述的栽培器，其中所述灯模块包括用于将由所述灯的所述基部部分产生的所述热释放到所述大气中的多个通风口。
5.如权利要求4所述的栽培器，其中所述灯模块包括用于使所述灯模块内的环境空气循环来将由所述灯的所述基部部分产生的所述热散发到所述大气中的一个或多个风扇。
6.如权利要求1所述的栽培器，其中所述灯模块包括热绝缘层，所述热绝缘层设于所述灯模块的与所述穹顶接触的表面上以用于防止所述灯模块的内部与所述穹顶之间的热交换。
7.如权利要求1所述的栽培器，其中所述一个或多个灯是具有可定制光谱的LED灯。
8.如权利要求1所述的栽培器，其中所述穹顶包括一个或多个壁，并且所述灯模块限定LED阵列并占据所述壁中的至少一个的一部分或全部。
9.如权利要求1所述的栽培器，所述栽培器还包括用于接纳土壤、水、作物种子和作物根系中的一种或多种的托盘，所述托盘具有上边缘，所述上边缘的形状和尺寸被设为与所述穹顶的下边缘匹配以形成所述封闭环境。
10.如权利要求1所述的栽培器，所述栽培器还包括：用于测量所述穹顶内的所述封闭环境的温度、湿度、光谱强度、CO2和土壤湿度水平中的一个或多个的传感器模块和/或被配置为打开或关闭以与所述大气交换热和湿度的通风口。
11.如权利要求1所述的栽培器，所述栽培器还包括控制单元，所述控制单元被配置为接收用户输入并响应于所述用户输入而定制所述灯中的一个或多个的光谱。
12.如权利要求11所述的栽培器，其中所述控制单元与一个或多个电风扇可操作地通信以激活/停用所述风扇以使所述穹顶和/或所述灯模块的内部通风来将所述热散发到所述大气。
13.一种用于构建栽培器的套件，所述套件包括：
-穹顶，所述穹顶的形状和尺寸被设为形成封闭环境以用于在其中种植作物；以及
-灯模块，所述灯模块用于安装到所述穹顶上以将光束投射到所述作物上，所述灯模块包括设在给定位置处的一个或多个灯，每个灯具有反射器部分和基部部分，光束通过所述反射器部分投射，所述基部部分包括用于产生处于所期望的电压和强度的电流的电路；
其中所述灯模块限定至少包围所述灯的基部零件的罩壳；并且其中所述穹顶包括一个或多个切口，所述一个或多个切口被定位成与所述灯模块上的所述灯的所述位置匹配；
所述灯模块安装在所述穹顶上，以允许所述灯通过所述切口将其光束投射到所述穹顶内，同时使由所述灯的所述基部产生的热离开所述穹顶散发到大气中。
14.如权利要求13所述的套件，所述套件还包括用于接纳土壤、水、作物种子和作物根系中的一种或多种的托盘，所述托盘具有上边缘，所述上边缘的形状和尺寸被设为与所述穹顶的下边缘匹配以形成所述封闭环境。
15.如权利要求13所述的套件，所述套件还包括控制单元，所述控制单元被配置为接收用户输入并响应于所述用户输入而定制所述灯中的一个或多个的光谱。
16.一种用于种植作物的栽培器，所述栽培器包括：
-穹顶，所述穹顶的形状和尺寸被设为形成封闭环境以用于在其中种植作物，并且在其中具有一个或多个切口；以及
-灯模块，所述灯模块包括用于将光束投射到所述作物上的一个或多个灯；
其中所述灯模块安装在所述穹顶上，并且被配置为通过所述切口将所述光束投射到所述穹顶内，同时使由所述灯产生的热离开所述穹顶散发到大气中。
17.如权利要求16所述的栽培器，其中所述灯模块包括用于将由所述灯产生的所述热释放到所述大气中的多个通风口。
18.如权利要求17所述的栽培器，其中所述灯模块包括用于使所述灯模块内的环境空气循环来将由所述灯产生的所述热散发到所述大气中的一个或多个风扇。
19.如权利要求16所述的栽培器，其中所述一个或多个灯是具有可定制光谱的LED灯。
20.如权利要求16所述的栽培器，其中所述穹顶包括一个或多个壁，并且所述灯模块限定LED阵列并占据所述壁中的至少一个的一部分或全部。
21.如权利要求16所述的栽培器，其中所述穹顶由反射材料制成或在其内表面上包括所述反射材料，以用于将由所述灯模块投射的所述光束反射并循环到本来将被由所述灯模块投射的直射光遮蔽的区域上。
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