CN113225882A - 可控电力及照明配置 - Google Patents

Abstract

本文提供了适用于商业和/或家庭应用的可控电力和照明配置。特别提供了一种方法用于配置和自动控制发光二极管(LED)光源，可选地以及基于非LED的设备，其由分布在母线上的低压交流电力供电。此外，还提供了一种电力和照明配置，其特别适合以均匀和安全的方式在家庭或商业生长系统中紧邻生物体，特别是能够生长的生物体，比如植物而使用。

Description

可控电力及照明配置

本发明是申请日为2015年8月20日、申请号为201580057482.7、发明名称为可控电力及照明配置的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种适用于商业和/或家庭应用的新型可控电力及照明配置。本发明特别涉及一种用于配置和自动控制发光二极管(LED)光源，可选地以及基于非二极管的设备的方法，其由分配在母线上的低压交流(AC)电力供电。此外，该新型电力和照明布置适用于以均匀、安全的方式在家庭或商业生长系统中极为靠近生物体，特别是能够生长的生物体，比如植物。

本发明还涉及用于照明装置的可控电力和照明配置，包括发光二极管(LED)光源和非照明设备，其以均匀和安全的方式分配电力和光。

本发明还涉及一种方法，该方法允许根据特定家用系统或商业系统的需要，在1m²至超过10000m²的大表面积内单独控制单个照明设备、照明设备组或照明设备阵列、以及非照明设备。

本发明还涉及一种方法，用于在商业或家用应用中控制各个LED光源(LEDs)的波长、亮度和光周期。

本发明还涉及在商业系统和/或家用系统中提供LED照明，如果有的话，和基于非LED的设备的自动化控制、数字采集和报告，以及为了实时监控和管理设备特定特征，使用与系统中预设条件相关联的反馈回路和进化算法。

本发明还涉及在商业或家庭应用中，包括商业或家庭生长系统中使用的，提供12-50v交流电LED照明的装置，同时确保使用者安全且符合健康和安全电气标准而无需防水。

本发明还涉及一种方法，其允许在生长环境的1m²至超过10,000m²的大表面积中单独控制商业或家庭生长系统中的LED光源的波长、亮度和光周期，以提供辅助灯光或生长室或多层生长中的唯一光源。

本发明还涉及商业或家庭生长系统中LED光源的间隔，以实现靠近、间隔合适、紧邻生长材料例如植物的最佳均匀性。

本发明还涉及安全调节在商业或家庭生长系统中生长材料和照明配置之间的距离，如植物和LED光源之间。

本发明还涉及提供自动化控制、数字采集和报告，以及实时监控和管理波长、辐射强度、光周期和其他生长参数，以及与生长参数和其他条件相关联的反馈回路和进化算法的使用。

背景技术

已知发光二极管照明技术在商业应用，例如之前使用低效率/高成本氙气灯(HID)钠灯的街道照明中，传送提高的电力效率，同时相关成本降低。LED设备所需特征之一即能够根据定制的商业或家庭系统的特定需求独立控制各个波长，调节亮度和光周期。

使用LED将光周期从毫秒调节到小时在技术上是可能的。LED照明设备制造商已经使用传统印刷电路板(PCB)设计了紧凑型LED照明阵列，通常包括100个大功率LED。这些是防水的，并由高压通常为240v交流电供电。

由于超过50％供应至这种LED阵列的电力通常转换为热能而不是辐射功率，这些紧凑型LED照明阵列经常使用风扇空冷。鉴于家庭和商业消费者对与能耗浪费相关的环境成本的认识不断增加，市售LED阵列具有的相对低效率的能源转换在某些情况下可成为其使用的阻碍。

因此，需要提供一种用于这种LED照明阵列的电力系统，其将超过50％的所供电力转换为辐射功率而不是热能。

从商业角度来看，如果这样的LED阵列能在更节能的基础上，并以经济的方式运行，同时能够远程控制其波长、辐射强度和光周期，这显然是非常有益的。

市售LED光源使用直流电(DC)供能，这意味着它们通常置于极为靠近AC/DC逆变器处，通常为230v交流-24v直流。在低压直流时，在短距离内有明显的电压下降，这意味着为了系统的效率，AC/DC逆变器必须置于与LED光源距离小于5m的间距内，通常为大约2m。

使用基于LED的照明设备为大规模商业或工业应用，或者需要大量LED光源的高强度照明系统提供照明的特有缺陷是，无论是单个LED光源之间还是LED光源组之间必要的间隔意味着AC/DC逆变器之间的距离需要增加，因为这种布置通常意味着直流电压下降的风险增加。

到目前为止，为了解决商业应用中电压下降问题所做的努力已经提供了改进的照明系统，该照明系统利用与数量增加而尺寸较小的AC/DC逆变器相关联的LED光源，特别是LED灯带，也称为灯条。除了上文中指出的LED成本和额外的逆变器成本以外，这种改进的系统连接多个逆变器所需的高压交流接线数量远远高于使用单一大型AC/DC逆变器所需。这在所有接线和逆变器必须是防水的大规模商业系统中尤其昂贵。此外，这种系统的复杂度意味着，如果发生任何故障，在这种改进的系统中控制LED照明所需的措施，以及测量产生的波长、亮度和光周期将变得不切实际并具有潜在危险。

因此，需要提供一种用于向基于LED的照明阵列提供电力和照明的系统，其克服了目前系统中电压下降的限制，并能够以均匀的方式传递辐射能分配，同时相对于目前可用的传统紧凑型或带式LED照明阵列具有更好的功率转换。

发明内容

本发明包括适用于商业和/或家庭应用的新型改良的电力和照明配置。本发明特别涉及一种可控制的系统，用于为商业和/或家庭应用提供电力和照明，其中系统包括一个或多个LED照明阵列，可选地以及一个或多个非LED设备，其中照明和设备由分配至母线的低压电力供电。

根据第一方面，本发明提供了适合商业或家庭使用的改进的可控制电力和照明系统，其中照明为包括LED光源的LED阵列，其中阵列由交流低压电力供应供能，并且

(i)其中分配至阵列的低压交流电力连接至位于外部或内部的主变压器；

(ii)其中低压交流电源由母线分配；

(iii)其中，供至每个LED光源，或LED光源组的低压交流电在与每个LED光源，或LED光源组相关联的AC/DC整流器转换为低压直流电。

(iv)其中，系统包括自动控制LED阵列整体输出、或者阵列中单个LED光源或LED光源组输出的装置；可选地，

(v)其中母线用于为系统内的一个或多个基于非LED的设备供电。

根据另一方面，本发明提供一种适合商业或家庭使用的新型电力和照明系统，其包括带有LED光源的LED阵列，其中LED阵列由交流低压电力供应供电，并且

(i)其中分配至阵列的该低压交流电力联接至外部主变压器；

(ii)其中该低压交流电力由铝管母线分配；

(iii)其中供至每个LED光源或LED光源组的低压交流电在与每个LED光源、或LED光源组相关联的AC/DC整流器转换为低压直流电，

(iv)其中该系统包括自动控制LED阵列整体输出、或者阵列中单个LED光源或LED光源组输出的装置；并且，

(v)其中LED照明包括一个或多个LED聚光灯、一个或多个LED泛光灯、一个或多个LED条形灯、包括一个或多个单独的LED光源的灯带、或者LED聚光灯、LED泛光灯、LED条形灯或者包含LED的灯带的任意组合。

根据另一方面，本发明提供一种如本文所定义的新型电力和照明系统，其中通过母线提供的电力线技术为照明系统提供控制系统，其中控制系统通过使用一个或多个LED专用注册芯片，与每个单独LED光源、或者一个或多个LED的光源组、或者一个或多个LED光源的阵列通信，以提供远程控制监控系统，其中系统中电压下降的自动修正由本地逆变器控制，该本地逆变器与阵列中的每个LED、LED组相关联。

另一方面提供一种上文定义的新型电力和照明系统，其具有基于网络远程控制的特征和装置，用于提供高峰期主电力供应和非高峰期主电力供应之间的电源混配，也用于提供主电力供应和其他可再生电力供应，例如太阳能之间的电源混配。

根据另外的方面，本发明提供一种如上文定义的适合商业和家庭使用的新型电力和照明系统，其中该系统额外包括一个或多个以下独立特征、以及这些特征的任意组合：照明设备包括LED灯带；照明设备包括LED聚光灯；照明设备包括LED泛光灯；照明设备包括LED聚光灯、LED泛光灯和/或LED灯带的组合；电力线和阵列注册的结合使得能够对系统进行无线远程控制和监控；系统包括控制系统中的反馈回路，使得能够在建筑内实时调整LED。

根据另一方面，本发明提供一种如上文定义的适合商业或家庭使用的新型电力和照明系统，其中电力和照明系统中的每个单独的LED光源和/或非LED设备、或光源组和/或非LED装置、或光源阵列和/或非LED设备能够单独注册，以便通过网络最终控制，通过电力线通信芯片实现此种控制，并且所有数据经由云网络采集。

根据另一方面，本发明提供一种改进的LED阵列，其与用于生长系统的本申请电力和照明系统一起使用，该生长系统包括一系列平行设置的铝带，其中各个LED光源能够沿各个单独的带的长度以任意间距隔开，其中各个单独的带与各个单独相邻带的隔开的间距相似，其中LED阵列提供的整个LED图案接近均匀网格，并且其中LED灯带由交流低压电力供应供电。

还提供了适用于商业或家庭用途的电力和照明系统，其包括含有LED光源的LED阵列，其中阵列由交流低压电力供应供电，

(i)其中分配到阵列的低压交流电联接至外部变压器；

(ii)其中低压交流电由母线配电；

(iii)其中供应至各个灯带的低压交流电在关联至各个灯带的AC/DC逆变器处转换为低压直流电；并且

(iv)其中系统包括自动控制LED阵列整体输出、或者阵列中单个LED光源或LED光源组输出的装置。

本发明的这些方面和其它方面在下文中进行描述。

具体描述

发明优点

申请人发现，通过使用本申请的电力和照明系统，其包括使用铝母线和低电压(<50V AC)向一个或多个LED阵列，可选地以及一个或多个基于非LED的设备供电，使得在照明和/或电力成本方面具有前所未有的效率。

特别地，申请人发现，在商业和/或家庭应用的建筑内，处于低压交流的母线能够有利地用于向一个或多个LED阵列中的LED光源单独地或成组地供电，并且可选地，向一个或多个基于非LED的设备供电。

申请人还发现，通过母线提供的本文中也被称为电力线技术的“电力线”技术，为照明系统提供理想的控制系统，其中通过使用一个或多个LED专用注册芯片来识别和控制单个光源或光源组，使控制系统与一个或多个LED光源或一个或多个LED光源阵列中的各个单独的LED光源/光源组通信，以提供远程控制监控系统，并且其中系统中电压下降的自动修正由关联至各个阵列的本地逆变器控制。

有利地，使用目前改进的电力和照明系统消除了在使用本申请电力和照明系统的商业或家庭环境附近，对任何高压交流电力供应的需求，并且理想地，将任何高压交流电移至远处或外部位置。

由本文中电力和照明系统提供的理想照明灵活性，连同通过使用母线和的低压(<50vAC)用于配电、照明和/或电力成本成果方面前所未有的效率，以及有吸引力的控制系统的组合意味着本申请的电力和照明系统在商业和非商业/家庭应用中具有多种应用。

特别地，申请人发现，在商业和/或家庭应用建筑中，通有低压交流电的铝母线能够用于向一个或多个LED阵列中的LED光源单个或成组供电，其中，由母线提供的“电力线”技术为照明系统提供控制系统，其中通过使用一个或多个用于识别的注册芯片，使控制系统与各个单独的LED光源/光源组/光源阵列通信。

申请人还认识到，本文详细描述的低压交流母线的新用途对于在家庭和/或商业应用中向非照明特定设备提供电力是有用的。

有利的是，电力线技术与每个阵列上的注册芯片相结合，对本文中的照明或电力和照明系统的组合进行全面的远程控制和监控。这样的远程控制不仅在维护电力使用方面具有优势，还可以建立可控的家庭和/或商业系统，这些系统可以根据用户的特殊需要，进行定制/预编程从而在特定的时间段(分钟、小时、天、周、月)内改变。

本文中，用于商业和/或家庭应用的电力和照明系统的基于互联网远程控制特征的进一步的优势是，能够在高峰期主电力供应和非高峰期峰主电力供应之间，以及主电力供应，和或者可再生电力供应例如太阳能之间，有效执行电源混配。

然而系统内LED的总数量和其在系统内的布置将依赖于特定商业和/或家庭应用的需求，有利地，本系统与电力线技术的结合能够管理和控制具有100,000或更多单个LED的系统。本系统提供有关本文定义的任何LED光源彼此间距的自由度以及阵列内的一个或多个LED组彼此相对定位自由度。

照明反馈回路的优点是系统能够对外部(非LED阵列相关联的)光照水平反应，例如光传感器，以及能够对照明需求反应，例如运动传感器，以在持续的基础上提供优化效率。

非LED设备的反馈回路的优点是系统能够对局部环境因素反应，例如运动传感器，以向非照明设备例如个人计算机、屏幕和类似的低活动度区域按需有效提供电力。

能够根据要控制的特定系统的需要，通过使用电力线技术，或者使用无线连接至本地个人计算机，或者通过远程网络，或者通过使用电力线和无线技术的结合，对本系统中使用的LED光源和基于非LED的设备进行独立控制。为了实现这种控制，在系统中使用的每个LED光源、LED灯具或者基于非LED的装置配有能够分别识别和控制的注册芯片。

有利地，本系统首次提供一种对复杂的电力和照明系统有效的“即插即用”系统，该“即插即用”系统可以由用户根据要安装的理想商业或家庭系统设计和改变，然后单独的LED或LED组，以及一个或多个非照明设备可以如下文详述地进行注册和例行校正。

在下文中，在商业和家庭应用中提供电力和照明的本系统所使用的示范性配置由附图示出，并进行讨论。

定义

为了避免疑义，通过本申请电力和照明系统控制的光源和设备包括：如下文定义的LED，其中所述LED可单独地，以一组或多组，或作为一个或多个独立可控的阵列，进行独立控制；以及如本文所定义的非照明/非LED特定设备，其中所述非照明/非LED特定装置可单独地或以一组或多组进行独立控制。

本文定义的LED灯带为线状带，其包括一个或多个相互之间等间隔布置、并通过合适的接线相互连接的LED。为了在下文的特定应用例如生长系统中使用，这样的LED灯带与合适的T形托存带共同设置并附着在其上，使得在这样的系统中能够易于使用。基于本文定义的LED灯带的条型LED阵列是指一个或多个相连接的条型LED阵列，该条形LED阵列受常用控制手段控制。本文定义的条型LED阵列是指一个或多个单独的LED灯带或单独LED灯带的组。

可通过本申请电力和照明系统控制的基于非LED的设备，是任何适用于家庭和/或商业应用的非照明特定设备。为避免疑义，通过目前提出的系统，并经由设备特定注册芯片和本地设备特定的逆变器/控制器接入系统，该逆变器/控制器用合适的插头并入设备中，可对任何低电压兼容设备进行供电。例如，在示例性的家用或商业系统中，可使用本系统为一个或多个设备，比如笔记本电脑、个人计算机(PC)、打印机、扫描仪、听写机、电话应答机、充电器，包括移动电话充电器、平板电脑充电器、移动游戏设备充电器、照相机和视频充电器；电视机、监视器、剃须刀、剪发器、收音机、烟雾报警器/检测器、CO₂报警器/检测器、安全报警器和传感器等供电。包括家用环绕声系统或整个房屋系统以及大型商用音响系统的音响系统也是通过本申请母线配置以及电力线路或本地/中继无线技术进行配电及其远程控制管理的合适配置。

本文所定义的家庭应用是指家庭建筑，其包括住宅和与住宅相关联的附属建筑物，比如并包括棚屋、车库、外屋、花园房和家庭温室等。

本文所定义的商业应用包括：工业建筑；商业建筑；适用或适合于促进生物体生长的场所，包括如下文详细描述的温室等；主要包括办公室/用于伏案工作的空间的建筑；适合物料处理和/或存储的建筑和/或仓库；适合备货的工厂或生产建筑；研究设施；医院；机场航站楼；等等。本领域技术人员应当理解，任何需要电力和/或照明效率的建筑都能够根据特定建筑的需求全部或部分适用本系统。

其它的商业应用包括：街道照明；泛光照明；公园和公共空间照明；停车场照明。

本文定义的远程位置是指尽管在建筑的内部，但相对于照明系统例如机房，或者诸如此类，位于远程位置的任何位置。

下文描述了本系统的特征，特别是家庭和/或商业应用的可控电力和照明系统的特征，该特征包括使用一根或多根母线的母线组件来将由一个或多个降压器提供的低压交流电力分配至电力和照明系统，该系统包括LED光源、可选地以及一个或多个基于非LED的设备，其利用电力线技术来传送通信网关。

母线

用于本系统的母线使用彼此共同运行的正母线和中性母线。本系统可以使用彼此平行、彼此不平行、或者母线以同心布置的方式设置而运行的正母线和中性母线的布置。在下文中，附图示出了一段示例性的平行正母线和中性母线设置，并对其进行讨论。如下文中关于一个布置中的特定LED照明阵列所详述地，通过任何合适的装置，特别是通过从母线到每个灯带的夹子，可实现从母线到本地整流器的+/-电连接，该本地整流器与各个包括LED的T形灯带相关联。

相对于当前市售系统，母线布置的优点包括：使用变压器来实现交流电压下降以及本地整流/本地电压修正，来提供可用的低压电力和照明系统；效率在90％到94％之间；自我调节系统控制手段；提供自动电压校正；通过使用电力线技术能够控制包括超过100,000个LED的阵列；通过铜线提供的更高效的接线系统，只需要最终接线；提供“即插即用”LED阵列；系统内使用至本地传感器的无线连接，作为阵列内管理和远程控制特征的一部分；以及能够在长距离内以低压交流电压承受大电流。

进一步地，由于相比目前24/7监控系统，这种系统的运行成本具有前所未有的效率，并且建立的资本密集性更低，通常在便宜30％的范围内，本申请生长系统系统首次提供用于紧邻生物体的可靠、高效、可控并敏锐的LED阵列。

在使用本系统的商业和/或家庭应用中，电力最初从变压器供至包括一根或多根主母线的主母线系统，之后供至一根或多根二级母线，并且可选地提供至一根或多根三级母线。为避免疑义，并且如上所述，本文使用的母线能够应用多种设置，其中正母线和中性母线相互平行、相互不平行、或者其中母线以同心布置的方式设置。申请人已发现，为了有效的系统设计，应用相互平行运行的正母线和中性母线的母线组件是特别有用的。在下文中，这个特征在附图中示出，并进行讨论。

在这样的系统中，包括一跟或多跟母线的母线系统是指彼此平行运行的一根或多根正母线和中性母线，其中母线相互连接，或者接入例如二级母线，或者其中母线中的一根或其它成形或弯曲以便适合置于商业或家庭地点，然后所述母线在这种接入处、弯曲处或其他成形部分可以彼此不平行。

因此本申请提供一种用于如上文定义的商业和/家庭应用的电力和照明系统，其中电力经由包括主母线系统的母线组件分配，该主母线系统包括一根或多根主母线，并且之后分配至一根或多根二级母线，可选地以及一根或多根三级母线。

任何由导电材料特别是金属，比如铝、铜或黄铜所制成的适合的母线，也被称为汇流排、汇流条或者汇流板，可以用于本申请母线组件。本文中，用于商业和/或家庭布置的母线包括：管形母线、铝制管形母线、铜制管形母线及其组合。本系统可根据特定电力和照明系统的需求，对主母线、二级母线和三级母线布置中的每一个使用不同母线，或者对每一个使用相同的材料、或者适合的母线材料的任何其它组合。

因此，根据另一方面，本发明还包括一种本文中定义的系统，该系统具有由Al或Cu或者其混合物制成的导电母线。为避免疑义，包括这些系统，该系统具有主母线、二级母线，可选地以及三级母线，其中主母线、二级母线，可选地以及三级母线组件中的每一个独立包括Al或Cu母线。

尽管可使用任何合适形状的这种母线，包括管形的、正方形的或者理想的其它形状，申请人发现，为了最佳结果，优选管形或者大体上管形的母线。管形母线本质上横截面为圆形并且内部中空。具有任意壁厚和/或直径的管形或者基本管形母线适用于本文。除非另有说明，其中下文使用的术语管形是指管形和/或者基本管形。母线的外表面可以是固体，或者可包括孔或者凹坑或者凹痕。各种不同母线形状在本文的附图中示出，并进行讨论。

为避免疑义，合适母线的选择，特别是母线的壁厚和/或直径，将依赖于使用该母线的商业和/或家庭电力和照明系统的特定部分的需求，包括下列角度：在所需处为LED阵列或多个阵列提供必要的支撑等级，或者是为了提供由母线系统提供和分配的特定功率载荷每米的最佳成本。正因如此，本文中使用的包括Al和/或Cu母线的金属母线可设计成具有大直径和小壁厚或小直径和较大壁厚，以实现对于每个功率负载(电流)每米的最佳成本。用于母线组件或母线组件的任何部分中的Al和/或Cu母线的选择将取决于特定系统的要求，而Cu是特别有效的导体，Al较轻且性价比更高，能够提供更多的设计灵活性。

不希望受到任何特定理论的束缚，本文提出了本文优选使用具有大直径和小壁厚的金属母线，特别是Al和/或Cu母线，特别是用于本文母线组件中的管形或基本上管形的Al和/或Cu母线，因为与具有小直径和较大壁厚的母线相比，使用具有交流电(AC)的这种母线具有理想的集肤效应特性。本申请提出，比起具有较大壁厚和较小直径的母线，使用优选的母线分配低压交流电力在母线的外表面和母线的集肤深度之间获得更高的电流密度。可以使用任何合适直径和宽度的市售管形母线。用作本文电力和照明系统中的主母线或主要母线的示例性母线是管形铝母线。用于本文的合适的铝母线是市售的中空管形铝母线，包括可从Alcomet公司获得的外径范围为25mm至250mm的管形铝母线。

市售的铜制管形母线或者大体上管形的母线可应用于本系统，无论是中空管形铜母线还是基本管形的铜母线。可选地，铜接线能够连接至本申请母线组件，并特别适合用作本系统的虚拟三级母线。本申请母线组件、管和/或接线中铜母线的使用，有利地使得能够轻易将LED光源定位在其所选择地点。为了避免疑义，如下文中所讨论，其中使用铜线的系统中的这些点距离非常小并且电流非常低，并且接线仅将电力分配在第三级，即直接分配至LED光源或诸如此类。

为避免疑义，例如通过使用下文详述的T型带，PCB直接连接至母线，对于使用本电力和照明系统来控制LED阵列，使用铜线来实现各个LED的连接不是必要的。

在许多商业和/或家庭建筑中，主母线通常具有垂直或者基本垂直的设置，并可位于外部、内部或中心。该特征在下文的附图中示出。通过二级母线系统，该二级母线系统包括在建筑物每个楼层或每层上水平或基本上水平设置的一系列二级母线，可选地或者接线，电力可以从这些主母线分配到整个系统中的照明阵列。三级电力供应系统包括在建筑物每个楼层或每层上水平或基本上水平设置的一系列三级母线，可选地或者低压交流铜线。

很容易理解，本系统为家用和/或商业应用的母线组件提供了理想的设计灵活性，并且主母线、二级母线和三级母线系统的相对设置能够内置定制的经济、有效并可控的电力和照明系统。通常，母线的尺寸(直径)在主系统和次系统之间减小，并且在二级系统和三级系统之间再次减小。该特征在附图中进一步示出并进行讨论。

通常，LED照明的电力由二级母线装置进行分配，照此，在大多数情况下，这种装置将朝向房间、办公室、仓库或家庭和/或商业建筑的其他部分的天花板或屋顶进行设置，尽管该系统确实能够从连接到墙壁的母线，或者从另外角度提供照明的其它结构而非简单朝下的装置，提供照明。在系统需要的情况下，二级母线装置可以联接至三级母线装置以进一步向照明分配电力。

三级母线，可选地或低电压铜线将来自二级母线的电力分配至如上文所详述的LED、以及也在上文定义的非LED设备(如果有的话)。再次重申，对于非LED设备，本系统提供的设计自由度允许这些母线根据建筑用户的定制需求来设置，但是最常见地，将向非LED设备配电的三级母线设置于位于或靠近该系统所应用的商业和/或家庭建筑的每层地板上。对于某些房间，比如厨房，有利地，三级系统可以位于工作台/厨房单元高度之上。

根据另一方面，如上详述的电力和照明系统可另外包括包覆的母线组件，其中每个主母线和二级母线的包覆的正母线和中性母线部件彼此平行、彼此不平行或彼此同心设置而运行，并且其中主母线基本垂直设置，并且其中二级母线基本水平设置。

用于本文的合适的母线包括已包覆母线，更特别地是塑料包覆的母线。可以使用适合于在母线上使用的任何合适的市售塑料涂层材料，特别是适用于Al或Cu母线的涂层。为了电绝缘和隔热，可用任何合适的市售绝缘材料，例如热收缩涂层，对用于本系统的母线进行保护。适用于本文使用的热收缩母线管包括来自瑞侃公司(Raychem)的BBIT热收缩母线管。在本文的附图中示出了已包覆母线的一部分。

在主变压器位于外部并且主母线系统完全或部分位于外部的系统中，可选地，主母线进一步包覆有合适的隔热/防环境影响的涂层。可以使用适合于在母线上使用的任何合适的市售防热和/或防环境影响材料，特别是适用于Al或Cu母线的防热和/或防环境影响材料。

在本电力和照明系统中使用的母线组件中，当一个母线系统要连接到另一母线系统时，例如从二级母线连接到主母线，通过在主母线的期望的连接点处剥去塑料暴露金属，并连接到二级母线相应暴露的金属面，而实现该连接。当要进行电连接时，例如对于低压接线(连接到LED光源，LED条形灯或包括一个或多个LED光源的灯带)连接至二级、或三级母线的最终布线，可以将连接点钻入二级或三级母线。为了避免疑义，当主母线系统完全或部分位于外部时，可如上文所设计实现至次级系统的连接。

电力线通信功能

如上文所详述，本发明提供可控的电力和照明系统，其包括具有通信功能的LED阵列。

电力线技术能够在现有交流电源波形之上包括通信功能。因此，除了本文详细描述的用于LED和非LED设备的电力和照明系统的优点和益处之外，另一方面本发明还提供了一种如本文详细描述的具有通信功能的电力和照明系统。

电力线技术，也被称为电力线通信(PLC)、电力线载波、电力线数字用户线路(PDSL)、电源通信、电力线电讯或者电力线网络(PLN)。为避免疑义，根据本文的一个或多个方面，本系统通过低压交流母线组件基础上的PLC提供通信技术。在本电力和照明系统中，电力线技术和母线的组合提供同时在母线组件上传输数据的装置、以及低压交流电源的配电装置。

除了本电力和照明系统提供的理想的可控的、低成本、高效率的优点之外，电力线技术的利用能够构建这种独特的识别信息的系统，并降低安装和运行的效率成本。因此，根据优选的方面，提供了用于商业和/或家用的可控电源和照明装置，该装置包括含LED电源的LED阵列，其中该阵列由交流低压电力供应供电，并且

(i)其中分配到阵列的低压交流电联接至主变压器，该主变压器可置于外部或内部；

(ii)其中低压交流电由母线分配；其中供电至各个LED光源或LED光源组的低压交流电在AC/DC整流器转换为低压直流电，该AC/DC整流器关联至各个LED光源或LED光源组；

(iii)其中系统包括用于自动控制LED阵列整体输出、或者单个LED光源输出、或者LED光源组输出的装置；

(iv)其中母线适用于向系统中一个或多个基于非LED的设备供电；

(v)并且其中系统还包括结合通信的电力线技术、阵列内的注册设备、以及基于非LED的设备，并且其中系统能够被远程监控和控制。

相比目前的市售系统，还包括电力线技术的本可控电力和/或照明系统的优点包括：使用变压器实现交流电压降低与本地整流/本地电压校正相结合，以提供可用的低压电力和照明系统；效率在90％到94％之间；自我调节系统控制装置；提供自动电压校正；通过使用电力线技术能够控制包括超过100,000个LED的阵列；更高效的接线系统，只需要最终布线，并由铜线提供；提供“即插即用”LED阵列；以及作为阵列中管理和远程控制特征的一部分，至系统内部的本地传感器的无线链接的潜在使用。

电力线技术和无线技术(Wi-Fi)的结合的潜在使用在下文进行讨论。

此外，由于相比当前24/7监控系统，包括母线、降压交流变压器、低压交流电力分配和本文中详述的电力线技术的这种可控系统在运行成本上具有前所未有的效率，而且建立的资本密集性更低，通常在便宜30％的范围内，所以本发明的电力和/或照明系统通过可靠、高效、敏锐和可远程控制的系统，首次提供一种装置，其在商业和/或家庭应用中提供定制的LED照明，并向非LED设备(如果存在)供电。

根据另一方面，本发明的电力和照明系统提供一种装置，其在1平方米至10,000平方米的大区域内，独立控制在本系统中使用的一个或多个LED阵列内的每个LED光源或LED光源组的波长、强度和光周期。通过在安装时，或此后定期地注册LED或LED组，整个系统、系统内的单独的LED光源、LED光源组、LED灯带或者LED灯带组、或一个或多个LED阵列在一定范围输入电流基础上的辐射功率是已知的。

每个注册的LED可以根据需要使用光谱仪进行重新校准。该过程允许由本系统的照明方面提供的待测量的辐射功率的可重复性和数据记录，并且在整个系统中，或在系统的单独的地区、部分、办公室、地板、工厂线或其他这种预定部分内，首次实时提供传送给用户的辐射功率信息，其中系统内的这些单独区域与本文中之前定义并在本电力和照明系统中使用一个或多个LED阵列内的相应LED或LED组相匹配。

因此，根据又一方面，本发明提供一种控制系统，用于在如本文中所定义的系统中的LED照明设备和非照明/基于非LED的设备，其中控制系统包括用于辐射功率测量的数据记录的装置，并且其中该非照明/基于非LED的设备的控制系统包括用于电力消耗测量的数据记录的装置。

用于本文所定义的LED光源和基于非LED的设备的电力和照明系统的本控制系统使用智能软件来管理数据，该数据从各种来源捕获并中继到控制系统，该来源包括：照明注册芯片；整流器控制装置；电力线通信芯片；无线技术；本地电脑；其他数据捕获装置；或其混合物和组合，以便为整个系统提供定制的监测和控制。

在用于本可控电力和照明系统的照明阵列、或基于非LED的设备、或基于非LED的设备组、或LED与基于非LED的设备的组合内，每个LED光源、光源组、LED条形灯、LED条形灯组、包括一个或多个LED光源的灯带、或包括一个或多个LED光源的灯带组能够使用本文详述的电力线技术独立地进行控制，或者系统的需求要求可以通过电力线和无线技术的组合、，或者通过使用无线链接连到本地PC的独立无线技术、或者通过互联网远程，来实现这种功能控制。

为了实现这种控制，阵列内的每个LED光源或LED光源组、或每个基于非LED的设备或这种设备组装配有可以被分别识别和控制的注册芯片。

如下文所详述，申请人还发现，除了电力线技术之外，本发明的可控电力和照明系统包括通过母线分配到一个或多个LED阵列和一个或多个基于非LED的设备(如果存在)的低压交流电，其中具有本地注册芯片的阵列或多个阵列和/或设备与本地/中继器无线技术高度兼容。对于本文中需要能够提供相当大/强大的无线信号强度的电力和照明系统，例如在需要互联网接入的应用中，或者需要在系统内使用的智能设备可便携，有利地可使用本地/中继器无线技术。

变压器

适用于本系统的变压器为有效值(RMS)为240-50v的交流变压器。应当理解的是，这种变压器的尺寸可以设计为供于单个建筑物或一系列建筑物、或单个建筑物内的一系列区段，以提供数千平方米的能力。为了安全起见，这种变压器通常位于外部。为了优化系统效率，优选更大的变压器，因此，当设计用于商业或家庭应用的新的电力和照明系统时，应考虑当前和未来的能力，以确保系统被设计为提供初始和持续的效率。通常，较大的变压器提供更高的效率，通常在95-99％或更高的范围内。

本申请电力和照明系统为商业和/或家用应用提供LED照明，其中LED照明装置相对于传统系统具有电效率和辐射效率的优点，以及相对于如果存在的基于非LED 的设备，具有功率上的优点。

本系统能够提供的电效率为下列范围：结合辐射效率(电光转化效率)大于约80％；大于约85％；大于约87％；对于与系统电连接的LED和基于非LED的设备，在以下范围：大于约30％；大于约35％；大于约40％；大于约43％。

结合与各个LED光源、或LED光源组、或与每个基于非LED的设备(如果存在)相关联的本地整流器/本地电压校正装置(两步式)，本系统对24/50V交流变压器采用240v交流电，大规模地该交流变压器的效率可高达99％。可以选择这样的整流器以达到最佳的效率水平，并且理想地在效率约95％的范围内。通过使用具有95％效率的本控制系统，本系统能够在87％(99％×95％×95％)的范围内提供电效率，其对应于约43％的电光转化效率(50％×87％)，在一实施例中其中LED的辐射效率为50％。

因此，根据另一个方面，本发明提供如本文所定义的可控电力和照明系统，其包括LED光源，并结合与各个LED光源、或LED光源组、或与每个基于非LED的设备(如果存在)相关联的本地整流器/本地电压校正设备，对24/50V交流变压器应用240V交流电。

在本文的附图中示出了使用这种有效的电力和照明系统的家用和商业系统的表现形式。

为了适应商业系统，例如具有数千平方米的非常大空间的仓库，申请人设计了一种改进的系统，其中主大型变压器可以安装在仓库内的远程点，其电力按照要求通过母线组件分配到照明阵列和任何非LED设备，并且具有如本文所定义的远程控制特征。只有到变压器的内部布线才需要防水等级，系统的其余部分如上文所述。

为了避免疑义，在本申请用于商业和/或家用应用的电力和照明系统中，主交流变压器可以位于内部或外部。如果本系统并入具有一个或多个交流变压器的商业和/或家用建筑物，主交流变压器可以根据具体建筑要求，外部设置于系统的中央位置；或者内部设置于建筑物中央或其顶部或底部。如本文所定义的中央位置包括：系统的中心位置；机房；中央机房；由本申请电力和照明系统供电的一组房间、地板、办公室或建筑物等的中心位置。

因此，本发明另外提供了一种适用于根据本文详述的任何方面的商业和/或家庭应用的电力和照明系统，其包括外部或内部主交流变压器，其中当主交流变压器在建筑物内部时，它可以置于建筑物的中央或位于建筑物的顶部或底部，并且其中当主AC变压器在外部时，其置于中央位置。

变压器高压侧的电源过载保护

根据另一方面，本发明提供了一种适合于如上文所定义的商业或家庭用途的新型照明系统，其中该系统另外提供通过在变压器的高压侧使用与变压器相关的浪涌保护装备，用于保护系统中的照明装置免受电力浪涌的装置。可以使用任何合适的浪涌保护装备，也称为浪涌保护设备、浪涌抑制设备或能够防止低压交流电的浪涌或尖峰从变压器供给到系统的瞬变电压浪涌抑制装备。应当理解的是，任何特定浪涌保护装备的选择将取决于供至根据本发明的任何特定系统的特定低压交流电水平。

因此根据本文定义的任一方面，本发明提供一种适合商业或家庭使用的新型照明系统，其中系统另外包括保护系统中的照明装置免受电力浪涌的装置。

在变压器低压侧的看门狗浪涌保护

根据另一方面，本发明提供了用于保护系统中具有母线的可控电力和照明配置免受浪涌的附加装置。除了上文所详述的在变压器高压侧的与变压器相连的浪涌保护装备之外，该系统还包括如本文所定义的在变压器的低压侧上的看门狗型技术，其将每根母线上使用的实际功率与由软件所预测的进行比较。与预设水平的差异可以并入控制系统以示为警报，并且任何预设的大差异可设置为切断传输至不符合预设的配电水平的特定母线、或母线组的电力，以保护整个系统。

本文定义的看门狗型技术是指与运行于本文任一特定系统中的控制系统相兼容的装备，其在本系统的配电装置(母线/接线)内的一个或多个点处，实时监控电力消耗和配电水平。可使用任何合适的监控装备比如功率计。

作为进一步的特征，如果分配给系统内任何特定母线或母线组的功率水平超过预定水平时，还可以安装合适的常规保险丝，以提供附加的安全措施。为了避免疑义，这种预定的水平可根据具体系统的性质以及选用的特定保险丝的相关分断能力/中断等级而变化。

因此根据本文定义的任一方面，本发明提供一种适合商业或家庭使用的新型照明系统，其中系统还包括提供用于保护系统中的照明装置免受电力浪涌的装置，其中所述装置包括使用浪涌保护装备、看门狗计时装备，可选地以及一个或多个保险丝相结合。

LED和非LED的电力供应和控制功能

如上文所详述，申请人发现，有利地，具有低压交流电的管形或基本管形的铝母线能够用于为商业和/或家庭应用中的复杂的电力和照明系统供电，电力和照明系统包括一个或多个LED阵列中的单个或成组的LED光源，可选地结合一个或多个基于非LED的设备，其中通过母线提供的“电力线”技术为系统内的照明装置，可选地以及非照明装置，提供控制系统，并且其中控制系统通过使用用于识别的一个或多个注册芯片，与每个单独的LED灯、或基于非LED的设备(如果存在)、或其组、或LED光源阵列通信。

可在本文用于商业和/或家庭应用的电力和照明系统中，使用任何已通过注册芯片被联接至低压交流电的LED阵列。本文中详述了这种LED阵列可通过其而进行注册的装置。

对于非照明装置，例如手机充电器，充电插头连接至低压交流电电源，其通过并入设备引线或者充电器插头的合适的转换器转换为直流电。可以通过使用联至本地电脑的无线连接，或通过远程网络，或通过结合包含适合预注册芯片的本地单独控制器，来独立地监视和/或控制每个非照明设备，该预注册芯片并入设备引线或者充电器插头中。

为避免疑义，可使用任何提供Wi-Fi设施的市售的无线技术，由此基于非LED的设备例如计算机、平板电脑或智能形式等等，能够连接到因特网，或者无线连接至限定区域内即系统内的另一基于非LED的设备。

如下文所详述，LED光源通过由母线组件配电并供应的低压交流电供电。该低压交流电通过使用合适的逆变器，在每个LED光源、或者每个LED光源装置、在每个灯带的尾部上转换为直流电。阵列中的每个LED光源、或LED光源组能够被独立监视并/或控制。

如本文所详述，有利地，与母线组件相关联的电力线技术用来为系统提供控制。包括电力线技术的电力和照明系统形式在本文的附图中示出，并进行讨论。

无线保真(WI-FI)/可见光无线通信(LI-FI)

下文将详细介绍进一步的和/或其它的控制系统特征，比如使用无线链接联至本地PC或通过互联网进行远程访问。

根据另一方面，本文中的每个LED光源或者非LED设备，包括阵列中单独的LED灯带、LED组、一个或多个LED阵列、单独的非照明设备、或者非照明装置组，能够最终通过网络单独控制，所有数据通过云端收集。

这种控制由链接到有无线功能的中央微控制器的本地电脑提供。例如，每个LED灯带，或者更典型地，每组LED灯带或一组链接的LED中的一个LED，接收无线信号，并通过一系列将灯带链接在一起的低压控制线，将该命令分配给LED灯带或LED灯带组中的每个单独的LED。这些相同的控制线和无线信号是双向的，并且能够发送命令，并收集来自本地传感器和其他监控装备的数据。

本发明的可控、低成本、高效率的，包括LED光源和非LED设备的电力和照明系统的其它优势是能够建立这种独特识别信息的系统，以及能够压低安装成本和运行效率成本，并通过使用Wi-Fi和电力线技术的结合进一步压低。

特别是对于LED，这样的本地控制器能够将电压和电流从0改变为通常LED设计规范的200％，其中100％是最佳或“最有效点”，此时辐射功率与电功率的比率处于其最大值。如果可获得“非高峰期”电力成本，高于“最有效点”的电流提高是有益的。微控制器也能够产生脉冲，以便通过脉冲波调制(PWM)来控制光强度和光周期。它们也可同时改变电源、电流和脉冲。

如上文所述，关于LED，为了实现有利的照明系统控制，每个LED、LED灯组或LED灯带配备有可以分别识别和控制的注册芯片。在安装时，每个LED、LED灯组或LED灯带使用专用设计的光谱仪或光谱辐射计，在输入电流和“开–关脉冲宽度”范围内，进行校准，从而使控制系统能够传输和记录每根灯带提供的波长、强度和光周期。这使得LED色温范围选择的制造商能够校正以抵消LED的生产差异。它还使得能够购买更多色温范围的LED，从而降低成本。随着时间的推移，LED劣化，并且对于相同的辐射输出功率需要更多的电力。通过定期重新校准，知晓这些差异并可进行调整。进一步地，通过经过一段时间(多年)收集输入功率数据，可以预测劣化，并且可以优化灯带替换。校准还允许识别故障并进行提早更换。校准过程还允许自动化LED清洁，其具有系统效率以及附随的对于物理清洁成本节约的相关优点。

LED校准可以在制造时、安装到系统中时或者根据需要在LED的产品寿命周期期间，例如在将LED光源或LED灯具固定到阵列中时进行。为了获得最佳的控制效率，在本系统中使用的LED应在其注册之前进行校准。可以使用任何合适的校准过程来在用于本系统的LED进行注册和使用之前对其校准。在示范性实施例中，适用于本文的LED校准过程执行以下步骤：

1.每个LED，或者如果阵列中的LED组中的所有LED是完全一致的，那么由色温范围划分的每个组中的一个LED将通过适当的母线或电线人工连接至交流低压电源，并插入“黑箱”；

2.将运行电流和脉宽调制(PWM)序列的预设结合，并记录关于系统中使用的来自该色温范围的所有LED的所得数据。如果有更复杂的系统，其包括不同LED组和/或来自不同色温范围的LED，每个不同源头的LED将重复步骤1和步骤2；

3.相关所得数据组将分配至阵列中每组LED的注册芯片，该阵列包括具有记录的色温范围数据的LED；以及

4.一旦系统启动并与校正、注册的LED运行，那么将来当使用这些结合中的任何一种时，数据将会被获知，并针对建筑物/阵列内的区域将其绘制至每个LED或LED组下。

如上文所详述，理想地，此处使用的LED光源在阵列运行前校正和注册。每个LED具有“序列识别符芯片”以提供序列注册，这意味着LED校正信息将针对此独特数字进行存储。

数据管理/安全

如上文所讨论，根据又一方面，本发明提供一种用于如本文所定义的系统内的LED照明设备和基于非LED照明的设备的可控电力和照明系统，其中照明控制系统包括用于记录辐射功率测量数据的装置，并且其中非照明控制系统包括用于记录功率消耗测量数据的装置。

如上文所述，尽管系统内的LED总数及其内部的布置将取决于特定商业和/或家庭应用的需要，但是有利地，本系统和电力线技术的组合首次提供了管理和单独控制系统中的LED的能力，该系统具有100,000个或更多个单独的LED。

用于商业和/或家庭应用中LED设备和基于非LED设备的本申请可控电力和照明系统的一个特别的优点是提供前所未有的安全水平，该电力和照明系统具有高达100,000个或更多个单独LED，包括通过母线分配的低压交流电力，并结合有通过根据本文任一方面所详述的的电力线技术与所述设备的自动控制。

对于用于本发明的可控电力和照明系统的LED照明系统，有利地，照明控制系统包括用于记录整个LED阵列、或单独的LED、或阵列中的LED组的辐射功率测量数据的装置，而不需要连续分光辐射。

因此通过将LED阵列控制系统链接至运动传感器和光传感器，可获得一种整体控制系统，其提供实时或周期性数据组，使得能够在系统内逐渐/持续地优化和/或维护预定义的输出电平。

因此，根据另一方面，本发明提供了一种可控电源和照明系统，用于如前文所述经由LED阵列向商业或家庭系统提供有效的光级，并且所述控制系统的特征是不需要持续测量LED波长、强度或光周期。

根据另一方面，所述控制系统可链接到自然照度计，使得控制装置能在商业或家庭环境中随光级改变而调节LED。

本文中电力和照明系统的特定特征在于能够以对作业人员/维护人员安全的电压为LED供电。这通过将照明系统连接到交流低压电力供应来实现，该交流低压电力供应为12-50V交流电，通常为24-36V交流电，通过母线提供给系统。与目前可用的电力和照明系统相比，本申请可控电力和照明系统提供的另一个安全优势是，一旦安装，负责建筑物日常维护的作业人员可以安全地安装和维护所有的LED，因为它们仅在低压交流电下工作。这导致商业运营成本的降低。可以控制LED阵列的整体效率，以保持优化整流的工作电压。

因此，根据另一方面，本文提供了一种用于电力和照明系统的控制系统，该电力和照明系统如本文所定义包括一个或多个LED阵列和另一个非LED装置的，其中控制系统包括用于记录以下数据的装置：整个LED阵列或阵列内的单个LED或LED组的辐射功率的测量；建筑物内或建筑物的区段或地板的光照水平的测量，在该建筑中电力和照明系统通过光传感器使用；LED阵列内的一个或多个LED、LED光源组和/或电力和照明系统内单个或多组非LED设备的功率水平的测量；并且其中所述控制系统提供用于控制操作电压以保持90％或更高效率的装置。

一个网关

如上文所讨论，本发明还提供用于独立控制电力或照明系统内每个单独设备的装置，以及用于选择性地控制电源和照明系统内LED光源组或基于非LED的设备组、或LED阵列的设备，其中所述单独设备是LED设备或基于非LED的设备。应当理解的是，这种照明系统可以包含不同波长的LED。这是通过低压控制线、电力线技术或无线技术，或由中央微控制器命令的电力线技术和无线技术的组合实现的。

该微控制器还作为传统个人计算机(PC)通信的通用网关。该数据可以被布置为通过改变电流或通过合并脉宽调制(PWM)，来改变可控电力和照明系统内的任何一个或任何组合的LED在每个波长和光周期的强度或辐射功率。

该通用网关(微控制器)和个人计算机之间的通信方法可以通过硬连线装置或太网等，或通过经由Wi-Fi，snap，无线个域网(Zigbee)，Xbee或其他无线协议的无线通信。

特别地，从数据安全角度来看，使用电力线技术与中央微控制器的组合来提供用于本文可控电力和照明系统的控制系统中的中央网关是特别有利的，特别是当相比当前可用的基于无线的系统时。

使用现有的电力线和基于中央微机的系统，通过单一的通用网关，传输来自本申请可控的电力和照明系统中的1000或上万个LED和/或基于非LED的设备的所有数据，其明显比使用一系列1000个或上万个单独无线链接更安全，而后者是在使用当前可用的基于无线的技术时所需的。

除了这个有益的数据安全方面以外，结合了作为通用网关的单个微处理器的和母线组件的电力线技术的双系统的使用提供了一种系统，该系统比可能具有1000个不同Wi-Fi频道的系统更容易维护和更新。附图中提供了关于网关技术的功用的图示和细节。

有一些基于非LED的设备需要在整个系统中进行移动连接的设施，例如具有智能技术的便携式设备、手机、笔记本电脑、平板电脑等。可通过使用本地Wi-Fi发生器，使得至/来自移动设备的无线连接/数据传输连接至使用射频无线信号的设备，其中Wi-Fi发生器通过电力线技术进行馈送；或者通过使用来自特定LED的Li-Fi，由使用可见光通信(VLC)装置的无线光网络技术，来实现至/来自移动设备的无线连接/数据传输，其中特定的LED由电力线技术进行馈送；从而实现这种基于非LED的设备的定制控制功能，该基于非LED的设备需要用于移动连接的设施。

因此，本文提供了一种可控电力和照明系统，其具有通过使用根据上文任何方面定义的母线所分配的低压交流电、和包括由中央微控制器命令的电力线技术和无线技术的自动控制系统，用于独立控制电力或照明系统内的每个单独设备的装置，其中所述单独设备是LED设备或基于非LED的设备；以及用于选择性控制电力和照明系统内的LED组、或基于非LED的设备组、或LED阵列的装置。

根据另一方面，提供了一种可控电力和照明系统，其具有通过使用根据上文任何方面定义的母线所分配的低压交流电、和包括由中央微控制器命令的电力线技术和无线技术的自动控制系统，用于独立控制电力或照明系统内的每个单独设备的装置，其中所述单独设备是LED设备或基于非LED的设备；以及用于选择性控制电力和照明系统内的LED组、或基于非LED的设备组、或LED阵列的装置；其中所述无线技术独立地选自：Wi-Fi、Li-Fi、Wi-Fi和Li-Fi的组合。

为了加强本文中可控电力和照明系统中的数据安全性，可控电力和照明系统要求连接至需要移动网络功能的基于非LED的设备的无线连接，提供了如上文所述的系统，其具有通过使用根据上文任何方面定义的母线分配的低压交流电以及包括由中央微控制器命令的电力线技术和无线技术的自动控制系统，用于独立控制电力或照明系统内的每个单独设备的装置，其中所述单独设备是LED设备或基于非LED的设备；以及用于选择性地控制在电力和照明系统内的LED组或基于非LED的设备组或LED阵列的装置；其中所述无线技术包括用于提供从系统到一个或多个基于非LED的设备的Li-Fi无线连接和从一个或更多基于非LED的设备到系统的Wi-Fi无线连接。

用于基于非LED的移动设备的控制系统在图中示出并进行讨论，控制系统包括Wi-Fi和Li-Fi连接以及通过电力线控制的LED照明。

为避免疑义，这是为了数据和控制功能的传输。如果在设备和系统之间存在通信，这是用于控制功能和/或数据的传输；如果在系统与设备之间存在通信，是用于控制功能和/或数据的传输。在一个实施方式中，如果一个方向向设备传输，另一个方向向系统传输，则使用Wi-Fi/Li-Fi系统。

控制全部阵列中的每个单独LED、LED组、每个LED灯带或灯带组、或一个或多个特定LED阵列的每个波长的亮度和光周期的能力，允许反馈回路根据其中使用有本申请可控电力和照明系统的商业或家庭系统的预定区域的环境光条件，改变LED。这种预定区域可以是整个建筑；建筑内的一个或多个房间或楼层、或区段、或区域或空间，例如建筑中的走廊和楼梯间、房间或空间的组合、或者一层或多层楼层之一，或者根据需要的任何其他设置。这允许通过优化LED光子产生来优化照明相关的电力使用。

一旦安装了该系统并且建筑物正在使用，就可以采用优化过程，这样的进化优化过程将使特定时间段(分钟，小时，天，周，月)内的照明需求能够通过使用光传感器和/或运动传感器得到评估，其中所得数据经由控制系统进行收集。该数据的处理将提供指定时间段内的基准预设照明水平，其然后可以通过控制系统与成像和光传感装备的联接来进行监视和控制，以进行持续有效的光级传递，从而允许反馈回路实时控制灯光。

LED

LED是发光二极管，且可在用于本申请电力和照明系统的照明阵列中使用任意合适的LED。通常，因为LED为系统的特定部分提供所需波长范围或特定波长的灯光的能力，来选择在任何特定商业或家庭系统中使用的LED。

在用于家庭和/或商业系统的本文的可控电力和照明系统中，可根据使用者的偏好和任何特定环境所需的光级，对LED光源进行间隔放置。

任何适用于如本文所定义结合本地注册芯片的市售LED光源，可以用在本申请可控电力和照明系统中。为了避免疑义，虽然本申请可控电源和照明系统主要针对提供白谱/广谱LED照明，但是在整个或者在系统的特定部分或区段中提供定制LED彩色光的LED照明，也可以通过使用特定的LED通过本系统传送。

在本系统中使用的特定LED的选择和挑选将取决于商业和/或家庭应用。应当理解的是，在更复杂的应用中，可以根据所述区段、房间、楼层等等的特定要求，在要照亮的建筑物或区域的不同区段、房间、楼层或其他限定的区段中使用不同的LED照明设置。可以合并到本申请电力和照明系统的LED阵列或多个阵列中的LED的数量仅受限于要应用该系统的特定商业或家用应用的相对规模。

有利地，本申请可控电源和照明系统可根据要供电和照亮的特定环境的需要，提供可以按照逐个区域，逐室，逐段或逐层地设计的LED阵列。

本申请可控电力和照明系统的使用首次使得能够可能在包括数百万个LED的大型商业系统中，使用一个或多个LED阵列内的前所未有数量的LED。有利地，本系统提供了可以以实用的方式，单独、成组或全部控制LED阵列的装置。如本文详述，通过使用本系统提供的控制程度提供了前所未有的灵活性水平。

为避免疑义，根据特定方面，用于本申请电力和照明系统内的每个LED光源、或灯带、或LED灯具包括用于电压本地转换和最终校正的装置。通常，用于转换和校正的本地装置是用于最终电压校正和转换的逆变器，用于将低压交流电本地转换为直流电并输至LED。每个LED灯带、或LED灯具都是一个完整的单元，其包括LED或多个LED、注册芯片、本地整流器，可选地以及电力线通信芯片。

通常，因为LED在使用LED的整个特定商业和/或家用应用中提供所需波长范围内的灯光的能力，或提供具有特定波长的灯光的能力以便在系统的区段内提供特定颜色，来选择用于本文所详述的可控电力和照明系统的任意特定方面的LED。本文使用的示范性彩色和光谱LED独立地选自能够提供以下波长范围内的LED：从约400nm至约700nm的；从约460nm至约640nm；约460nm；约560nm；约640nm，其中这些波长由单独的LED、由设置在LED组或灯带中的一个或多个LED、或阵列内的所有LED提供。

此外，本系统可以包括一个或多个紫外(UV)LED或红外(IR)LED作为单独的或成组的光源，其分别具有小于约400nm或大于约760mn的波长，为用于商业和/或国内应用的整个电力和照明系统或其特定区段提供定制的照明需求。

为避免疑义，本申请电力和照明系统可包括不同LED灯具的混合和/或具有不同波长的彩色、广谱、UV或IR LED的混合。

术语“约”是指提供大致如本文所定义的波长的任何LED或LED组，是适用于本文的LED。

因此，本发明提供新型电力和照明系统，其包括：LED灯带照明/LED条形灯；包括LED光源的灯带；LED聚光灯，LED泛光灯及其混合。

照明系统控制

如本文所详述，该系统包括通过使用合适的注册芯片和可以是芯片形式的本地逆变器，来用于管理电力和照明系统内的LED和/或非LED设备(如果存在)的本地装置。为了避免疑义，系统内的LED或注册组或LED灯带的电压下降的自动修正，由每个LED或LED组或LED灯带的本地逆变器管理，并且注册芯片使能通过合适的控制系统，对系统内的LED光源或非LED设备进行识别和单独和/或成组控制。

虽然任何特定LED照明的选择将取决于要照亮的特定商业和/或家庭应用的要求，但是在本系统内适用并运行LED照明的方法如下：

1、为了实现有利的系统控制，每个LED光源、或LED光源组、或LED灯带、或含LED光源的灯带都配有可以分别识别和控制的注册芯片。这些芯片可以固定到任何特定灯条的方法如上文详述，并且该方法可以应用于单独LED光源或LED光源组的芯片贴附；

2、在安装时，使用有目的性设计的光谱仪或分光辐射度计，可以在输入电流和开关脉冲宽度的范围内校准每个LED光源、或LED光源组或LED灯带，从而使控制系统能够传输和记录每个LED光源、LED光源组，LED灯带，或含LED光源的灯带提供的波长、强度和光周期。可以进行这种校准的方法如上文所述。

用于本文所定义的LED阵列的本申请控制系统使用智能软件来管理数据，该数据从各种来源捕获并中继到控制系统，该来源包括：照明注册芯片、整流器控制装置、电力线通信芯片、无线技术、本地PC或其他数据捕获装置，以便为整体增长系统提供定制的监控和控制，来对这种数据捕获作出实时响应。

根据本文定义的可控电力和照明系统的一个方面，其中LED光源，包括一个或多个LED灯带、或LED灯带组、或LED组、或单独LED灯具/LED或多个LED，配备有注册芯片、本地整流器，可选地以及电力线通信芯片。

根据如本文所定义的电力和照明系统的另一方面，其中LED灯带、或LED灯带组、或LED组、或单独的LED灯具/LED或多个LED装配有注册芯片和本地整流器，并且其中所述注册芯片提供用于与本地/中继器无线技术通信的装置。

因此本发明还提供一种方法，用于使市售的LED光源适用于新型电力和照明系统，以及如本文所定义对其进行管理和控制。

T形带上和托存在母线上的LED

除了市售的LED聚光灯、泛光灯或灯带之外，本发明的可控电力和照明系统，特别是用于商业生长系统的系统，可以包括含有LED的T形带。

根据另一方面，本发明提供了一种电力和照明系统，其中照明设备可以包括托存在由导电材料制成的T形带上的LED，并且其中所述带托存在母线上并将低压交流电从母线传导到LED，从而作为二级或三级母线。

适合与这种T形带一起使用的单独LED条形灯包括一个或多个LED的设置，其通过合适的交流电接线彼此连接。在使用中，LED条形灯与适合的基本上T形的托存带位于一处并相邻。为了强度，合适的托存带基本为T形，重量轻且通常宽度小于20mm。T形托存带可以由任何合适的导电材料制成，其具有足够的强度，以便在条形灯、LED或系统的使用期内支撑LED。用于本文的示范性T形托存带材料是铝。

每个LED条形灯上LED的数量可以只有一个，最大数量由来自整流器可用的直流电压除以每个LED所要求的正向电压而决定。例如，当最大安全电压为RMS50V的交流电将转换为74V直流电，并且典型红色LED的正向电压为2.2时，将有33个LED。

每个LED被表贴式安装到合适的PCB上，该PCB通过具有热效率的粘合剂而连接到铝质T形带上。

这些含LED的T形带特别适用于在生物体附近使用的电力和照明系统，例如在下文详述的商业生长系统中。在这里的附图中提供了其上具有含LED的灯带的T形带的插图。

如附图中的线形T形带的线形部分所示，这种T形带特别适合于托存在母线上。此外，如果位于母线上的条带的区域保持完整且处于其原始形式，则这种T形条可以是弯曲的、扭曲的或另外处理以提供用于本文的定制LED灯带。

该T形带应当还能够作为散热器将来自LED的余热散出，以使LED能够在其设计温度下工作。

每个这种T形带、或灯带组包括注册芯片和可为芯片形式的本地逆变器。为避免疑义，系统中任何灯带电压下降的自动校正由每个灯带上的本地逆变器管理，并且注册芯片使得阵列中的灯带能够通过合适的控制系统进行识别和单独和/或成组控制。

如果一系列铝质T形带平行设置，这是指多个单个灯带，那么其中每个单个灯带基本平行于至少一个其他单个灯带。任何灯带能够合并的LED的数量仅仅由灯带的相对长度和LED灯具的尺寸限制。有利地，适用于根据上文任一方面所定义的商业生长系统和/或家庭生长系统的本申请可控电力和照明系统，还包括托存在铝质T形带上的一个或多个LED阵列，其可以根据要供电和照亮的特定环境，按照逐个区域，逐室，逐区段地或逐层进行设计。根据优选的方面，提供了一种可控电力和照明系统，根据上文中任一方面所定义，其适用于生长系统，并且其中在所述系统中采用的一个或多个LED阵列托存在铝质T形带上。

在本文的附图中示出了位于合适的T形托存带上的一个或多个LED线形灯带的示范性设置。

如上文所述的本发明的电力和照明系统可以包括含一个或多个LED灯带的LED阵列，其中每个LED灯带包含本地注册芯片和本地逆变器，其中所述LED灯带可以独立地选自：包含LED的单个T形线形铝带、平行设置的这种T形LED灯带组、或者包括单个T形弯曲的扭曲的或另外处理的铝质T形带的其它LED阵列、或包含非平行设置的LED的这种弯曲铝质带组、或非平行设置的弯曲带条组。

邻近生物体的使用

如上文所指出，根据本发明的可控电力和照明装置适用于以均匀和安全的方式邻近生物体，特别是能够生长的生物体，比如植物。

历史上，在商业温室中，植物已经在各种形式的照明设备，通常是HID钠灯下生长。这些照明设备放置在植物上方，通常位于植物上方约2至4米(m)处，以均匀分布光线，并避免这些灯产生的大量热带来的损害。

这些HID钠灯通常以240伏交流电供电并且通常产生白光。这些灯需要几分钟才能达到满功率，并且照明波长不能调整。因此，它们仅适用于具有长光周期和长黑暗期的系统。发光二极管(LED)照明技术的引入，特别是电力效率的增加和成本的降低，引起了用LED设备替换HID钠灯的兴趣。此外，独立地控制每个波长并且改变强度和光周期的能力非常具有吸引力。使用LED来将光周期从毫秒调整到数小时在技术上是可能的。LED照明装置制造商已经使用传统印刷电路板(PCB)设计了紧凑型LED照明阵列，这些印刷电路板通常包含数百个个大功率LED。这些是防水的，并由高电压通常为240V交流电供电。

商业生长系统需要LED灯带进行特别布置，并且其上的LED以特定方式间隔设置，来实现最佳生长和光效率。

当前的紧凑型LED照明阵列通常由风扇空冷，因为超过50％的电力通常转化为热量而不是辐射能。除了它们的高热量输出之外，由于LED光的传播方式，这种LED阵列不适合用于紧邻生长系统。在植物生长系统中，这种紧凑型LED阵列通常放置在生长作物上方2m至4m处，伴随着热量损失以及因此对植物生长周期的影响。为了提高效率，已经设计了更小的带式LED阵列，其可以放置得更靠近生长作物，但是由于这些带中的LED只在一个方向上均匀排列，所以这些LED仍然必须放置在生长作物上方至少50cm处，以提供所需的光分布的均匀性。

申请人已经认识到需要提供能够以均匀的方式提供辐射功率分布的LED灯带，其可以比目前可获得的传统紧凑型或带式LED照明阵列更靠近生长材料。特别地，申请人已经认识到，需要提供带式的LED照明阵列(LED灯带)，其能够以最小的光路提供均匀的电力，这能够保持产生的热量靠近生长材料(<50cm)。

从商业的角度来看，如果可以以经济的方式运行这种改进的LED灯条，显然将是相当有益的。对于宽范围生长条件下的商业应用，这种LED灯带应当能够以符合用于干燥、潮湿或湿润条件的相关安全标准的方式，具有这些电力和热量的优点。鉴于商业生长系统复杂性的增加，在该商业系统中一系列不同作物可在一个位置生产，远程控制这种LED灯带的波长、辐射强度和光周期的能力是高效生长系统的先决条件。

许多商业植物生长系统，比如温室和大棚采用人造光以及自然光。为了最佳的可用光效率，应最小化阴影，并最大化通过生长作物的自然光量。因为上文所述，这对目前可用的任一系统都是不可能的，这些系统必须放置在距生长的生物体一定距离处以防止过热，这意味着整个系统设计是低效的。市售的LED光源由直流电流供电，这意味着它们通常放置于紧邻AC/DC逆变器，通常为230V交流-24V直流。如前文所述，在低电压直流电下，在短距离内存在明显的电压下降，这意味着为了生长系统中的系统效率，特别地AC/DC逆变器必须放置在距离灯带小于5m处，并且通常距离灯带约2米。

当目前可用的LED灯带被放置在紧邻生长作物时，必须沿灯带增加每个LED光源之间的间隔，以便提供所需的灯光均匀性，并且相邻的LED灯带必须更靠近在一起以提供必要的热量。这迫使使用LED灯带的数量增加，并伴随着建立和持续运行成本增加以及直流电压下降的相关风险的增加。

如上文所述，迄今为止，为解决这个问题而作出的努力已提供了改进的系统，它们在常规LED灯带中使用常规的LED光源，与增加数量的较小尺寸的AC/DC逆变器相结合，增加了LED和逆变器成本以及更大数量的高压交流接线。这在商业生长系统中尤其昂贵，其中所有接线和逆变器必须是防水的，并且这种系统的复杂性意味着本文中用于控制每个灯带以及产生的波长、强度和光周期所需的措施也变得不切实际，并且有任何故障发生的潜在危险。

因此，需要提供能够以均匀的方式提供辐射功率分布的LED灯带，其相比当前可用的传统紧凑型或带式LED照明阵列，能够更靠近生长材料放置，并克服了与当前可进行的增加LED光源间距/增加LED灯带设置有关的不足。特别地，需要提供带式LED照明阵列(LED灯带)，其以安全和有效的方式以最小的光路提供均匀的电力，这能够保持产生的热量靠近生长材料(<50cm)。

申请人还开发了一种改进的LED阵列，用于与本发明的可控电力和照明系统一起使用，该系统适用于紧邻能够生长的生物体，比如植物。如上文所述，LED是发光二极管，并且任何适用于生长系统的LED都可以用于本申请改进的LED阵列中。用于适合于本文定义的植物生长系统中的示范性LED独立地选自能够提供以下范围波长的LED：约400nm至约700nm；约460nm至约640nm；约460nm；约560nm；约640nm，其中这样的波长由阵列中的单个LED、成组设置一个或多个LED灯带、或由所有LED灯带提供。

本发明还提供了一种方法，用于以均匀和安全的方式在，紧邻生物体配置和控制LED照明，并且该配置适用于如上文详述的可控电力和照明系统。

因此，根据另一方面，本发明提供了一种改进的LED阵列，用于与在生长系统中使用的本发明可控电力和照明系统一起使用，其中所述LED阵列包括一系列平行排列的单个铝带，其中一个或更多单个的LED光源可以沿着每个单独灯带的长度间隔任意距离，其中每个单独灯带与每个单独的相邻灯带间隔距离相近，并且其中由LED阵列提供的整个LED图案近似于均匀的网格，其中LED灯带由低压交流电力供应供电。

如上文所详述，本发明的可控电力和照明系统的使用，消除了在商业或家庭系统中使用高压交流电的需要，并且这对于适用于促进生物体生长的可控电力和照明系统特别有利，这意味着不再需要位于温室或其他栽培室内的生长环境附近的高压交流电源，并且理想地，能够将任何高压交流电移除至外部位置。

有利地，这允许如本文所定义的本发明另外方面的改进的可控LED阵列紧邻生长的生物使用，该生长的生物例如植物、温室作物、蔬菜、生菜、水果、西红柿、黄瓜、鲜花、藻类、微生物。为了避免疑义，本文中改进的可控LED阵列也适用于促进或管理能够在生长塔中生长的生物体的生长。如下文所详述，改进的可控LED阵列可以紧邻生长的生物体使用，而没有与当前系统相关的有关热和/或光传播的风险，同时克服与当前可用的LED阵列相关的安全问题和显著的成本问题。

为避免疑义，关于适用于生长系统的LED阵列的如本文所定义的术语：LED阵列、或改进的LED阵列、或本申请LED阵列，是指可控LED阵列，其中这种控制经由可控电力和照明控制系统提供，该系统包括链接至主变压器的低压交流电力，其中低压交流电力通过母线分配；以及具有用于自动控制如上详述的LED阵列的输出的装置。

阵列到生长单元的邻近和相对位置

本文定义的紧邻是指本申请改进的可控LED阵列可以放置在距生长系统的生长生物以下距离处：小于50cm、从约5cm至约25cm、从约5cm至约20cm；从约5cm至约15cm；从约5cm至约10cm。

因此，本发明另外提供了一种灵活的系统，其允许LED阵列根据特定生物体在所选生长周期内的预测生长高度来选择性地放置。有利地，并且如下文所讨论，本发明提供了一种灵活的系统，其允许阵列内不同的LED灯带组彼此位于不同的高度，以适应不同的生物体/植物、或特定生物体/植物在生长周期的不同阶段的生长。迄今为止，不可能将这种灵活性并入基于LED的生长系统中，因为生物和该阵列之间高得多的最小间距。

阵列内的LED灯带相对于生长生物体的相对位置可以根据所使用的生长系统的性质而变化。阵列内的LED灯带相对于生长生物体的相对位置的示例性配置包括：

-生长系统，其中阵列的LED灯带位于生长的生物体上方合适的距离处；

-生长系统，其中阵列的LED灯带垂直放置并位于距垂直放置的生长生物体合适的距离处；

-生长系统，其中LED灯带配置位于生长的生物体下方合适的距离处；

-以及，生长系统，其中LED阵列大致位于生长的生物体旁边，并放置为合适的角度，为生长提供热量和光照。

为避免疑义，本文定义的大致垂直包括：系统具有的阵列相对生长的生物体成90°设置；以及系统中的阵列以如下方式设置，以便大致提供相等的与垂直配置相关的生长参数、热和光照。这样的系统可以包括为90°+/-5°的阵列。

在生长系统中，其中LED灯带垂直放置，灯带可沿任何单行的被支撑植物的一侧放置；沿着任何单行的被支撑植物的两侧定位；或者可以被放置于在相对于LED灯带成行的支撑植物之间提供灯带。

根据一个方面，本发明提供了一种用于用于生长系统的可控电力和照明系统，其包括个或多个LED阵列，其中每个LED阵列包括平行布置的一系列铝质灯带，其中各个LED光源可沿着每个单独灯带的长度以任何距离间隔开，其中每个单独的灯带与每个单独的相邻灯带间距相近，并且其中由LED阵列提供的整个LED图案近似于均匀的格栅，并且其中LED灯带由低压交流电力供应供电，并且其中每个LED阵列与一个或多个生长单元相关联。

本文所定义的生长单元包括垂直设置的成堆的托盘或搁架，以及水平设置的一排排的托盘或搁架，待生长的生物体的位于其中，其中所述托盘或搁架设置为支持水培、气培、或托盘或盆栽生长系统或土壤系统。

适用于本文可控电力和照明系统的改进的LED阵列，可以应用于各种生长系统中，该生长系统包括能接触到自然光的系统，例如温室或大棚；以及不能接触自然光的系统，例如封闭的塔式系统。

有利地，本申请可控电力和照明系统首次为复杂的LED系统提供有效的“即插即用”系统，以用在促进生物体生长的系统中，种植者可以根据要适应的所需生长系统设计和改变该系统，然后如本文所详述，单独的LED或LED组可以进行注册和例行校准。

本发明的LED阵列在温室和被支撑生长系统中使用的示范性配置将在下文中进行讨论并在附图中示出。

应当理解的是，由本发明可控电力和照明系统提供的设计和控制的有利灵活性，与优异的效率、通过如上文所定义的改进的LED阵列提供的理想网格图案、以及较当前可用的紧凑型LED灯带而言增强的安全特征的组合，也使这成为一种用于除了生长系统以外领域的有吸引力的系统。

因此，根据另一方面，本发明提供了一种适用于商业和/或家庭应用的改进的LED阵列，其中所述阵列包括平行布置的一系列铝质灯带，其中各个LED光源可沿着每个单独灯带的长度以任何距离间隔开，其中每个单独灯带与每个单独相邻灯带间隔距离相近，并且其中由LED阵列提供的整个LED图案近似于均匀的网格，并且其中LED灯带由低压交流电力供应供电。为避免疑义，在商业和/或家庭系统中改进的LED阵列的各个LED、LED组或整体的改进LED阵列的控制措施，如本文关于用于生长系统的改进的LED阵列所定义。

根据另一方面，本发明提供了一种用于如本文所定义的改进的LED阵列的控制系统，其中控制系统包括用于记录整个LED阵列、或阵列中的单个LED灯带或LED灯带组的辐射功率的测量数据的装置，而无需连续的分光辐射。

根据一方面，本发明提供了一种用于生长系统的LED阵列，其包括平行布置的一系列灯带，其中各个LED光源可沿着每个单独的灯带的长度间隔任何距离，其中每个单独的灯带与每个单独的相邻灯带间隔距离相近，并且其中由LED阵列提供的整个LED图案近似于均匀的网格，并且其中LED灯带由低压交流电力供应供电。

用于生长系统中改进阵列的LED配置

本发明可控、改进的LED阵列的使用使得在包括数百万个LED的大型商业生长系统中，首次有可能使用前所未有数量的LED。有利地，如上文所详述，可控电力和照明系统以实用的方式单独地，成组地或全部控制本发明的改进LED阵列。如本文所详述，通过使用本申请可控电力和照明系统提供的改进LED阵列的控制度为商业或家庭种植者提供了前所未有的灵活水平。如本文所定义的术语均匀网格是指，由任何单个阵列内的各个LED的总体提供的整体图案具有网格或二维矩阵的整体外观。

如本文所指出，改进的LED阵列包括一系列平行设置的铝质灯带。本文所定义的一系列平行设置的铝质灯带是指多个单独灯带，其中各个单独带大致平行于至少一个其它的单独灯带。与当前系统相比，能够并入本申请阵列的LED的数量仅仅受限于应用阵列的生长系统的规模。

本文讨论了一个或多个LED线形灯带的示范性配置，有关在合适的托存带上的定位。如本文所详述，本系统的灵活性是指关于LED灯带配置的高自由度，并且如本领域技术人员所容易理解地，这是指除了本文所示例的任何其它理想结构，都同样是可能的。

本发明改进的LED阵列能够通过使用大型高压-低压交流变压器，在1m²到10000m²以上的大型生长区域，有效地分配低压交流电力。适用于本文的示范性高压-低压交流变压器在150千瓦(kw)或200kw以上，能够提供大约95至99％的效率。相应地，使用这种变压器结合如本文所定义的一个或多个改进的LED阵列，可供应生长系统，比如具有5000m²生长作物或7000m²总面积的商业温室，

如本文所详述，用于本申请植物生长系统的变压器是RMS为从240V到小于50V交流变压器。应当理解的是，这种变压器能够将尺寸制作为供应许多温室，以提供数千平方米的容量。为了安全原因，这种变压器位于外部。为了优化系统效率，优选使用大型变压器，并且照此，当设计新生长系统时，应当考虑当前和未来容量，以确保系统被设计为提供初始效率和持续效率。通常，较大变压器提供更高的效率，通常在大约95％至99％或更高的范围内。

如本文所详述，本申请改进的可控LED阵列的使用相对于当前生长系统具有效率优点，例如本系统提供的电效率大约为：高于大约80％；高于大约85％；大约87％；以及辐射效率(电光转化效率效率)大约为：高于大约30％；高于大约35％；高于大约40％；大约43％，在一个实例中LED的辐射效率为50％。适合植物生长的本系统使用240V交流至24/50V交流变压器，结合每个LED灯带上具有本地整流器/本地电压校正设备，大规模的本系统能够达到高至99％的效率。能够选择这种整流器以达到最优效率水平，理想地，在大约95％的效率范围内。通过使用具有95％效率的本控制系统，本系统能够提供大约87％(99％×95％×95％)的电效率，其对应大约43％的电光转化效率(50％×87％)，对于LED为50％的辐射效率。

因此，有利地，改进的LED阵列和如上文所详述使用低压交流电的可控电力和照明系统的结合，克服了与多驱动器和204V交流电接线有关的不足，而后者是适用于生长环境的目前可用系统系统所需要的。特别地，由于240V交流至24V直流驱动器的固有限制，目前可用紧凑型LED带式阵列要求240V交流至24V直流驱动器非常靠近LED灯带，通常2m以内。这意味着在商业规模上，为了仅仅运行系统，基于当前可用技术的生长系统需要数千个LED灯条、数千个驱动器和数千米高成本的240V交流接线。

有利地，包括低压交流电从远程定位的交流-交流变压器运行至LED灯带的独特组合的本系统，成功克服了这些问题，并具有额外的优势，即在由位于各个灯带上的本地逆变器管理系统中的任何灯带电压下降的自动校正。也如本文所讨论地，本系统独特地能够适应用于电流控制和脉冲波调制(PWM)的本地控制器。特别地，用于电流控制和/或脉冲波调制(PWM)控制的本地控制器可位于灯带上。

在附图中示出了利用该高效电力系统的生长系统的表现形式，并且实施例1中提供了基于温室的示范性系统。

根据另一方面，本发明提供了附加装置，用于通过使用变压器高压侧的变压器相关脉冲保护设备，保护适用于生长系统的照明配置中的改进LED阵列免受电力脉冲。用于提供这种脉冲保护的装置如上文所详述。

因此，本发明提供一种新型改进的LED照明系统，其适用于根据本文任一方面定义的生长系统，其中该系统还提供装置，用于保护系统中的照明配置免受电力浪涌。

特别地，本发明提供一种新型改进的LED照明系统，其适用于根据本文任一方面定义的生长系统，其中该系统还提供装置，用于保护系统中的照明配置免受电力浪涌，其中所述配置包括浪涌保护设备、看门狗计时设备，可选地以及一个或更多保险丝的使用的组合。为适应具有数千平方米的大生长面积的温室，申请人设计了改进的系统，其中大型变压器安装在温室的高压侧，且只有连至变压器的电缆是防水的，系统的其余部分如上文所定义。

母线在生长系统中的使用

对于具有非常大生长区域的温室，或具有大占地面积的其中使用本申请阵列和可控电力和照明系统的任何其它系统，导电母线不仅提供装置用于将低压交流电力分配到LED灯带上的整流器装置，有利地也用于提供支撑结构，在该支撑结构上放置包括LED灯带和另外组件的T形灯带。如前文所详述，母线系统采用正母线和中性母线，并且为了用于大型生长区域/大占地面积，这些母线通常彼此平行运行。从母线到本地整流器的+/-电连接通过任何合适的装置实现，特别地通过从母线到每个灯带的夹子来实现，其中本地整流器与每个包含LED的T形灯带相关联。示范性平行正母线和中性母线配置的一部分在本文中详述并示出。相对于适用于生长系统的当前市售系统，关于适用于商用或家用的电力和照明系统，这种母线配置托存T形灯带以及由此本文改进阵列的LED照明的优点在上文中详述，并包括：两级电压逆变；效率在90％到94％之间；自我调节系统控制的装置；提供自动电压校正；通过使用电力线技术控制包含超过100,000个LED的阵列的能力；更高效的接线系统，只需要最终布线，并通过铜线提供；提供“即插即用”LED阵列；使用连至系统内本地传感器的无线链接作为LED阵列中管理和远程控制特征的一部分，以及提供运行成本前所未有的效率和更便宜的建立成本。另外包括如本文所定义的改进LED阵列的本申请可控电源和照明系统首次提供紧邻生物体使用的可靠、有效、可控和灵敏的LED阵列。

如前文定义的任何适合的母线以及特别地，金属如铝、铜或黄铜或其混合物可用于本申请生长系统中。关于适用于商用和/或家用的电力和照明系统，市售管形母线的形状、细节，以及适用于本生长系统的合适母线的示例如上文所详述。为避免疑义，合适母线的选择，以及特别地，母线壁厚和/或直径将取决于使用其的特定生长系统的需求。

如附图中所说明，适用于本文定义的生长系统的改进LED阵列，可使用母线组件中的母线作为支撑件，该母线组件将低压交流电力分配至系统，这些支撑件可以是管形母线支撑件，并且特别地为铝质管形母线或铝质大致管形母线支撑件。

根据另一方面，本发明还包括如上文所定义的具有导电母线的生长系统，该导电母线由铝和铜的一种或多种或者其混合物制成。

用作本文生长系统中的主母线或首要母线的示例性母线是管形或基本上管形的铝母线。

为了绝缘和隔热，用于本发明生长系统的母线可由任何合适的绝缘材料，例如热收缩涂层进行保护。本文附图中示出了已包覆母线的一部分。使用的合适的的热收缩母线管如上详述，并且包括来自Raychem公司的BBIT可热收缩母线管。

根据另一方面，在变压器的高压侧使用变压器相关的浪涌保护设备以外，本发明提供了另外的装置，用于保护照明配置中的改进LED阵列免受电力浪涌，该照明配置适用于具有母线的生长系统。通过在变压器的低压侧上使用看门狗技术提供的这种另外的浪涌保护的该装置如上文所述，该装置将由每根母线使用/分配的实际功率与由软件预测的功率进行比较。

如上文所详述，作为进一步的特征，还可以安装合适的常规保险丝来提供额外安全措施，如果分配给生长系统中任何特定母线或母线组的功率水平超过预定水平，并且为了避免疑义，这种预定水平可以根据特定生长系统的性质、以及选择使用的特定保险丝的相关分断能力/中继额定值而变化。

具有上千平方米的非常大生长面积的其它生长系统在本文示出并讨论，该生长系统比如生长塔或生长室，可以使用位于外部的大容量交流-交流变压器配置来供电。

用于生长系统的T形灯带

本发明还提供适用于生长系统的改进的可控LED阵列，其包括一系列托存带，其中单个LED能够沿各个托存带的长度间隔任意间距，通常地，各个包括LED的灯带与包括LED的邻近灯带间距相近，其中包括LED的一系列灯带提供的整个LED图案接近均匀网格。

位于包括LED的灯带上的LED最大数量由LED灯带电力供应的安全的可获得电压决定；灯带上LED的最小数量为1。

如本文所详述，每个LED灯带、或LED灯带组包括注册芯片和可以是芯片形式的本地逆变器。为避免疑义，改进的LED阵列中任何灯带的电压下降的自动校正由每个LED灯带上的本地逆变器管理，并且通过由如本文定义的可控电力和照明系统提供的控制系统，注册芯片使得能够识别以及单独和/或成组控制阵列中的LED灯带。

如上文所表明，英国的最大安全电压为<50V AC RMS或75V DC。本控制系统和改进LED阵列的使用，消除了温室或生长室内对任何昂贵的防水电气设备的需求。本申请改进的可控LED阵列在生长系统中的使用意味着可使用低电压，通常低于30V直流，或者甚至低于20V交流的电压以提高安全性。

用于生长系统中的本申请改进的可控LED阵列通过一系列灯带提供，每个灯带单独地设置且LED在两个方向上间隔距离相近。有利地，此配置提供近乎完美的网格，允许灯带上的LED与生长作物间隔非常近，例如近至距作物5cm。每个单独LED灯带包括一个或多个LED的线性配置，其通过合适的交流接线彼此相连，并且其中LED灯带和合适的、导电的、基本上T形的托存带位于相同位置并相邻。为了强度，合适的托存带基本上为T形，重量轻并通常宽度小于20mm。这允许自然环境光穿过，同时由单层系统或多层系统或分层支撑系统中的简单的“线”式或管式支撑结构支撑，其中已支撑的灯带的附加层被固定在其每个的下方。

T形托存带可由任何合适的导电材料制成，其具有足够的强度以在系统使用的工作寿命期间支撑LED，并且具有作为散热器的能力。本文中的示范性T形托存带为铝。在说明书中，在图11中点线指示方向上的示范性大致T形铝质托存带的一部分在图12中示出。

为避免疑义，本文中运行的LED阵列中、或适用于生长系统的LED示范性阵列中所有提及的术语“带条”，是指完整的带条，其包括大致T形的托存带，一个或多个LED灯带附着于其上。为避免疑义，或者，不同形状的导电托存带具有合适强度和轻质的特性，或者，可使用包括混合材料的T形托存带，该混合材料为无论不同导电材料的混合物或导电与不导电材料的混合物。

对于使用人工照明和自然光的植物生长系统，有利地，此大致T形设计结合生长介质和改进LED照明阵列间的较小距离，提供提升的自然光照水平。本文的该T形托存带应当具有足够的强度和刚性，以跨越通常相距约2m至约4m的固定点。这些固定点可以是高拉伸丝线或其他适当的可能能移动的固定装置，该固定装置可能根据作物高度而升高或降低。在一优选实施方式中，向照明系统提供低电压电力分配的管形或基本管形母线还包括固定装置。例如，如下所述的管状母线可以用合适的装置并入本系统中以调节高度。

如上文所述，对于具有大占地面积的生长系统，有利地，可以为绝缘的铝质管形母线用于为包括LED的T形带提供所需支撑，并通过适当的连接将电源从变压器运送到本地整流器。

如上文所述，本文中的T形带应当能够作为散热器，用于将LED的余热散出以使用于生长系统的改进LED阵列中的LED在其设计温度工作，该生长系统使用如本文定义的可控电力和照明系统。有利地，由于LED阵列紧邻生长作物，如果系统用于植物生长环境，T形带能够使这种余热作为有用热量散回到生长系统。

有利地，该T形带适于提供足够的宽度，以允许环境光穿过灯带并到达生长作物。

每个灯带上的LED的数量，以及用于将LED安装至T形带的装置如上文所详述。

因此，根据另一方面，本发明提供如上文所定义的用于生长系统的改进的可控LED阵列，其不包括PCB，且不需要防水。

或者，微型单个组件PCB能够是硬连线的串联，或全长度的PCB带能够用于本文的生长系统，具有相关成本。

生长系统的电力供应和控制功能

本文中适用于生长系统的改进LED阵列的每个LED灯带，与低压交流电力供应电连接，该低压交流电力供应经由电力增长，从母线组件经由主母线、二级母线和三级母线如果有的话，分配至T形导电带，之后至LED灯带或至与LED灯带电连接的导电元件或T形带的一面，并且随后至用于转换成低压直流电的单个整流器。此配置意味着不需要防水。通过使用适当的整流器，该低压交流电在每个灯带的末端转换为直流电。每个LED灯带或LED灯带组能够被独立控制。

提供LED灯带的控制方法如上文所定义，并包括电力线技术、或无线技术或经由无线链接连至本地PC和/或通过远程网络二者的结合。本文示出了包括结合有本地整流器的灯带的LED阵列的一部分，以及与微控制器和PC的无线连接的表现形式。

为了实现有利的系统控制，如本文所详述，每个灯带或灯带组配有能够分别识别和控制的注册芯片。上文详述了使用有目的性设计的分光仪或分光辐射度级的每个LED灯带的校准方法，以便校准LED，并且这种校准的目的是使得控制系统能够传送和记录由作物从每个LED灯带接收的波长、强度和光周期。如上文详述，适用于本申请用于生长系统的改进可控LED阵列的LED的校准可以在制造、安装到系统中、或者在LED的使用周期期间根据需要进行，例如在固定到本文使用的托存带时。

如上文所详述，理想地，在阵列运行前，用于本文改进的可控LED阵列的LED 光源进行校准和注册。为在用于生长系统的LED阵列中具有此特征，第三接线被提供至每个LED灯带的末端。每个LED灯带具有“序列识别芯片”以在此低成本接线网络上提供序列注册，这意味着LED校准信息将针对此独特数字进行存储。

一旦生长系统与已校准的、已注册的LED启动并运行，那么将来当使用这些组合中的任何一种时，这些数据将是已知的并且可以对映每个LED灯带或LED灯带组下的生长周期。

如上文所详述，用于电力和照明系统的本控制系统使用智能软件来管理被捕获并中继到控制系统的数据，该数据来自多个源头：照明注册芯片、逆变器监控装置、电力线通信芯片、无线技术、本地PC、或其他数据捕获装置，为整个生长系统提供定制的监控和控制。此智能软件也用于如本文所定义的改进可控LED阵列的控制系统。

如上文所详述，关于电力和照明系统，电力线技术能够提供一种技术，可以在现有交流电波形上包含通信的功能。因此，除了通过使用用于如本文所详述的系统中的改进的可控LED所提供的优势和优点以外，本发明另一方面提供用于如本文所详述的生长系统中的LED阵列，其具有通信功能。

为避免疑义，如上文所详述，通过使用如上文所详述的可控电力和照明系统所提供的优势，同样适用当此系统与本文生长系统中的改进的可控LED阵列结合使用时。

因此，根据另一方面，本发明提供一种装置，用于在1m²至10000²的大面积上，独立控制本文定义的本申请生长系统的改进LED阵列中每个LED灯带、或LED灯带组的波长、亮度和光周期，其中每个灯带包括1-20个LED。此过程允许在生长周期内传递的待测量辐射功率的可重复性和数据记录，并且在整个系统中、或在系统的各个区段、部分、部门或生长线中，首次提供了传输至生长的生物体或植物的电力的实时信息，其中系统内的这些单独区域与阵列内的相应LED灯带或LED灯带组相匹配。

根据另一方面，本发明提供一种用于生长系统的控制系统，生长系统包括如上文定义的改进LED阵列，其中控制系统包括用于记录整个LED阵列、或阵列中的单个灯带、或灯带组的辐射功率的测量数据的装置，而不需要连续的分光辐射。

因此通过将用于改进LED阵列的控制系统链接至植物传感器和光传感器，能够获得提供实时或定期数据组的整个控制系统，该系统能够逐步/持续优化并/或维护系统内的预定输出水平。

通常地，用于如本文所定义的生长系统的改进LED阵列中的LED灯带所提供的波长为红640nm，蓝460nm和绿560nm，尽管根据所选择的特定配置，更多的波长是可能的。

因此，根据另一方面，本发明提供一种控制系统，用于通过如上文定义的改进LED阵列，为植物生长提供高效光照水平，并且其中所述控制系统的特征为不需要持续测量LED波长、强度或光周期。

根据另一方面，所述控制系统能够链接至自然照度计，以使控制装置能够随生长环境，例如温室中光照水平的改变而调节改进LED阵列中的单个LED。

由于LED光源效率为30-66％(辐射功率比电气输入功率)，因此产生大量的热量。通过将高光效保温幕放置在阵列中的条带正上方，可以在生长环境中保留更多的热量，并且更少地浪费在温室的顶部空间中。如果保温幕可以调节高度或部分打开，可以控制植物的温度，如果温度过高，标准的温室通风设备会以正常的方式将其降低。对于具有非常大的占地面积的系统，其中包含LED的T形带由可以被绝缘的一个或多个铝母线支撑，保温幕可以位于母线的顶部。

适用于目前市售保温幕的材料，例如当冷但晴朗时允许自然光通过的透明塑料，适用于本文改进的/可调节的保温幕，同样地，之后改进为可调整高度的改进市场保温幕能够用于提供本文的保温幕。在实践中，保温幕可以在区段中，以允许一些区段打开，进行额外的冷却/通风。或者，可以有两块保温幕在彼此之上，一个有孔且一个没有孔。

同样地，通过并入与温室“顶空”处湿度和CO₂水平相链接的自动化风扇，能够控制植物周围的湿度和CO₂水平。

因此，根据另一方面，本发明提供用于前文定义的生长系统的如上文所述的可控电力和照明系统，其中光源由本文定义的改进LED阵列提供，且其中系统还包括用于自动控制下列中的一个或多个的装置：生长系统中一个或更多保温幕的相对高度、一个或更多与生长系统内湿度和CO₂水平相链接的风扇。

为提供生长系统中改进、可控和均匀LED照明的本系统的特定特征是：能够在对操作者安全的电压下，为LED供电，特别是在潮湿和有水存在的情况下。在植物生长系统，这通过将LED灯带连接至12-50v，通常为24-36v的低压交流电电源实现。这允许高压电源在整个温室的外部、或者位于温室内部高层或者在没有自然光的封闭系统外部。该低压交流电源仅仅由高压-低压的交流变压器提供，该变压器通常地可位于温室内部高层或者外部。通过位于每个灯带末端的AC/DC整流器，促进对于每个灯带供电必要的低压交流电至低压直流电的转换。相对于那些当前可用的系统，使用用于向生长系统提供改进可控且均匀LED照明的本系统所提供的另一个安全优势，是一旦系统安装，管理植物生长或负责每日维护植物生长环境的作业人员可以安全地安装和维护所有的LED，因为它们只在低电压AC下运行。这导致额外降低商业运营成本。

可控制用于在生长系统中提供改进的可控且均匀LED照明的本系统内的LED阵列的整体效率，以保持工作电压，这使整流优化。

因此，根据另一方面，本文提供了一种用于生长系统的控制系统，该生长系统包括如本文定义的LED阵列，其中控制系统包括用于记录下列数据的装置：LED阵列整体辐射功率、或阵列内单个LED灯带、灯带组的辐射功率的测量；通过植物传感器对系统内生物体的生长的测量；和/或通过光传感器对生长系统内的光照水平的测量，并且其中所述系统包括用于自动控制下列中一种或多种的装置：植物生长系统中一个或多个保温幕的相对高度；一个或更多与生长系统内湿度和CO₂水平相链接的风扇，并且其中所述控制系统提供一种装置，用于控制工作电压保持90％或以上的效率。

如上文所讨论，本发明还提供用于独立控制每个单个灯带或灯带组的装置，该灯带组均匀地包括一个或多个不同波长的LED灯带。

申请人还发现，本申请电力和照明系统与电力线技术及本地/中继无线技术高度兼容，其中该电力和照明系统包括通过母线分配至一个或更多LED阵列的低压交流电，其中阵列具有本地注册芯片和用于本地整流的装置。对于本文的电力和照明系统，其需要能够传送相当大的/强大的无线信号强度，例如在需要互联网接入的应用中，有利地，可以使用本地/中继无线技术。

这种系统的控制用低压控制线、电力线技术或无线技术，通过中央微控制器下达指令而实现。该微控制器也用作传统个人计算机(PC)通信的网关。该数据能够被设置为通过改变电流或通过合并PWM，来改变每个波长和光周期的强度或辐射功率。网关(微控制器)和PC之间通信的方法可以通过硬连线装置或太网等，或通过经由Wi-Fi，snap，无线个域网(Zigbee)，Xbee或其他无线协议的无线通信。

因此，根据另一方面，本阵列中的每个单独LED灯带或LED灯带组能够被单独注册，以通过技术最终控制网络，且所有数据通过电力线通信芯片或无线技术收集、控制和/或管理。

该控制由链接至有无线功能的中央微控制器的本地计算机提供。每个LED灯带或更典型地每个灯带组，接收无线信号并通过一系列将灯带链接在一起的低压控制线，分配命令至每个单个灯带/灯带组。或者，可以使用经由低压交流电电源的电力线技术。这样相同的控制线和无线信号是双向的，并能够发出指令并且从本地传感器和其他监控设备收集数据。

控制每个灯带上各个波长的强度和光周期的能力，允许反馈回路根据温室中的环境光条件或封闭生长环境中的作物条件，来改变LED。这允许通过用最佳光合作用优化LED光子产生，来优化电力的使用。

能够通过实验或通过引入高光谱图像测量植物应激的所有方面，来进化该优化过程。该数据可以通过链接到图像和光感设备的控制系统进行收集，该光传感设备允许反馈回路实时控制光。

由于引入了进化算法，测量了金融投入成本和作物产量，整个生产的成本能够最小化。进一步，可将整个电力的成本改变考虑在内以最小化电力成本。

当与HID钠灯或固定输出比较时，LED阵列将减少温室中或封闭生长环境中热量的需求。在封闭系统中，提高的系统效率降低了冷却需求。

申请人发现由于使用铝母线和低压(<50v交流)向本LED阵列分配电力，照明和/或加热/电力成本方面前所未有的效率在商业和非商业/家庭用途中具有多种应用。

特别地，申请人发现，有利地，处于低压的母线能够用于向在商业和/或家庭应用建筑中的一个或多个LED阵列中的LED光源单个地或成组地供电，并且其中通过母线提供的“电力线”技术为照明系统提供理想控制系统，其中通过使用一个或更多特定LED注册芯片，该注册芯片用于识别和控制单个光源或光源组，该控制系统与每个单个LED光源/一个或多个LED光源组、或一个或多个LED光源通信，以提供远程控制和监控系统，且其中通过关联到每个阵列的本地逆变器管理系统中电压下降的自动校正。

如本文讨论的，本系统独特地能够容纳用于电流控制和脉冲波调制(PWM)的本地控制器。用于电流和/或PWM控制的控制器可位于母线上

附图

母线和可控电力和照明系统的代表性实施例在下文示出，其使用由母线分配的低压交流电源，适用于商业和/或家庭应用。特别地，这种系统的实施例以及这种系统的特定特征方面在下文呈现的图5-8中示出并关于其进行讨论，该系统具有铝母线，该铝母线处于低压交流电，用于向一个或多个LED阵列内的LED光源单独地或成组地供电；以及为非LED设备供电的能力，其中由母线提供的“电力线”技术提供用于照明系统的控制系统，其中通过使用一个或多个用于识别的注册芯片，控制系统与每个单独LED光源/光源组或阵列、或非LED设备通信。

为避免疑义，尽管根据本发明的一个方面，图5至图8示出了在特定环境下电力和照明系统的使用，其中本文示出并如下文所讨论的配电系统和LED阵列的特定特征，同样适用于其它商业和/或家庭配置。照此，下列图5至图8提供了本发明的一个方面的特定实施方式的代表性实施例，并且不旨在对其进行限制。

本文还详述了合并新型并创新的LED阵列的生长系统的代表性实施例，并且所述阵列的特征的特定方面在下文呈现的图14-18中示出并关于其进行讨论。

为避免疑义，尽管图14-18说明了根据本发明用于生长系统的LED阵列和因此控制系统在特定环境下的使用，该特定环境为容量高至10,000m²或更高的温室，其中LED阵列用于在一天中的不同时间补充自然光照，图示说明和下文讨论的LED阵列的特定特征同样适用于1m²-10000m²之间更小种植面积的温室，作为补充光源，以用在1m²-10000m²以及更大黑暗生长系统中，特别地，用于在生长过程中不使用自然光的生长室、多层生长系统或综合生长系统(IGS)塔。

照此，下图提供本发明的特定实施方式的代表性实施例，并不旨在对其进行限制。

附图说明

图1：示出了适用于本发明的可控电力和照明系统的三根示范性母线的一部分的侧面视图。特别地，图1示出了主要母线或主母线图1(a)、二级母线图1(b)和三级母线图1(c)，如图所示，所有三根母线是具有中空内部的管形。主要母线的直径大于二级母线的直径，二级母线直径大于三级母线的直径。

图2：示出了同心母线的配置的两个视图。图2(a)提供了管形母线配置的部分爆炸图，该管形母线具有内部母线，其被外部母线围绕，附图中还示出地，在管形母线配置的内部母线和外部母线之间槽沟的管形绝缘部分为单独的部件，以提供内部绝缘的同轴母线配置。图2(b)是内部绝缘的同轴管形母线配置的示范性部分的侧视图，其具有内部母线(A)和外部母线(B)，外部母线(B)围绕内部母线(A)但不与其电接触。为避免疑义，为了说明的目的，图2(b)表明内部母线在任一端都从外部母线套中突出。在使用中的实际应用中，设想内部母线，特别是在内部母线是线形母线的情况下，将在使用期间被封装在外部母线内，以提供电气安全。在图2(b)的示范性母线配置的部分，内部母线和外部母线都是中空管，存在围绕内部母线的管形绝缘部分(C)，并且其位于母线之间。

图3：示出了在实践中，用于根据本发明的可控电力和照明系统的电力如何从主电源分配，并且在此实施例中，是从电网经由一个或多个变压器分配到建筑物内的母线组件，为LED照明提供电力和照明。如图所示，处于主供应水平(即240v AC)的主电力由电网(D)提供给变压器(其可根据电力和照明系统的要求位于外部或内部)，变压器(E)使交流电压第一步压降至小于50v AC RMS，该低压交流电力通过母线组件进行分配，母线组件包括一系列主(F)，二级(G)和三级(H)中空管形正母线和中性母线，其中每对正母线和中性母线彼此平行布置。对于主母线(F1，F2)，示出了一对平行的正母线和中性母线，而对于二级和三级母线，为了图像清晰度，仅示出了相应的成对正母线。为了避免疑义，在图3所示的母线组件中，主母线具有最大的直径，并且第三母线具有最小的直径。主母线和二级母线之间的连接装置和/或二级母线与第三母线之间的连接装置未示出。这种连接可以通过本说明书中详述的任何装置来实现。低压交流电力从主母线分配到二级母线，之后分配到三级母线。示出了三个悬挂的LED照明设备，其中一个标记为(I)，其通过铜接线(J)与三级母线系统电连接。每个LED照明设备与本地电压控制设备(K)相连，以提供第二步压降控制。为了避免疑义，这种本地电压控制装置如本说明书中所详述。

图4：示出了链接到互联网的电力线网关和PC如何在根据本发明的可控电力和照明系统示例中使用，以控制进出系统中一个或更多设备的数据。为避免疑义，尽管图4示出了具有LED光源的系统，此示范性机构也能够用于向一个或多个基于非LED的设备提供可控电力。如上文关于图3所详述，在图4示出的系统中，通过使用合适的变压器，高压主电源减少至低于50v AC RMS，同时获得的低压交流电力经由母线组件进行分配，该母线组件包括一系列主、二级、三级空心管形正母线和中性母线，其中每对正母线和中性母线相对彼此平行设置。

图4是电力线网关(L)的爆炸图，其以图表形式示出了：个人计算机、或其他合适的微处理设备与互连网之间的通信；以及叠加在AC波形(M1)上的数据的图示。

图4还以图表形式示出了三级母线(M2)上的数据，并还示出了一系列LED灯具，其中的每个与接收数据(N)的本地注册芯片连接。

图5：示出了具有多楼层的小型办公大楼，其中，主交流变压器(3)位于外部，并位于建筑的顶部，这个大型交流-交流变压器(3)接收的电力来自240v交流的任何合适来源，比如电力线、太阳能源头、可再生能源如风能。主母线为塑料包覆的(如图5a所图示，并由粗线表示)(19)，其还具有绝缘/保护涂层，该涂层从与建筑物顶部的主AC变压器的连接处一直到建筑物(18)入口的点。变压器将这个240V交流输入电力在进入建筑物(18)之前转换为小于50V交流RMS，其中如此转换的电力通过母线系统(19)，分布在建筑物的每层，即分布在建筑物内的每个办公楼层(未标记)以及地下室。在每层，通过将阵列内的LED灯带链接在一起的二级母线(19b)，向每层楼的LED阵列(2)供电。

如图10所示，通过图中办公大楼(18)中LED阵列中每个单个LED灯带(5)或LED灯带组(4)，也能够通过互连网进行最终单独控制，通过云端收集所有数据。

该图也示出了，电力线技术(9a)和能够无线连接的中央微控制器(9)的使用链接至本地PC(未示出)，且阵列中每个LED灯带或更典型地每个LED灯带组接收无线信号，并通过一系列将灯带链接在一起的二级母线(19b)，向每个单个灯带发布指令。无线信号是双向的，能够发送指令并从本地传感器及其他监控设备收集数据。

图5a：示出了关于前图的小型办公室(18)所示的，在二级管状涂覆母线(19b)的一部分中，彼此平行的已包覆的正母线和中性母线组件的详细视图。该图还示出了建筑物的低层中母线组件的主部件(19)和二级部件(19b)的一部分的放大图，并且示出了每个主母线和二级母线的已包覆的正母线和中性母线部件，他们彼此平行运行，并且示出了在建筑物两层的每一层中大致垂直配置的一对主母线，以及大致水平配置的两对二级母线。在图中还示出了另外的变压器(3)和电力线技术(9a)。

图6：示出了两层的家庭建筑(21)，其中主交流变压器(3)位于外部并位于建筑的一侧，通过采用前文对小型办公楼(18)进行说明并描述的相同方式，此大型交流-交流变压器(3)接收来自任何合适的240V交流电源接收电力，并且在其进入建筑物(21)之前将240VAC输入电力转换为小于RMS为50V交流电，其中如此转换的电力通过主母线系统(19)分布在房子的每层，在每个楼层，电力通过将阵列内的LED灯带连接在一起的二级母线(19b)，供至LED阵列(2)。为避免疑义，根据如图10所示出的配置，以及关于小型办公建筑(18)所详述的，系统中的LED是可控的。

能够无线连接的中央微处理器(9)链接至本地PC(8)(未示出)，且阵列中的每个LED灯带或更典型地每个灯带组，接收无线信号并通过一系列二级母线(19b)向每个单个灯带发布指令。这些无线信号是双向的，能够发送指令，并从本地传感器及其他监控设备收集数据。电力线技术(9a)也在图中示出。

虽然建筑物(21)中的内部LED和电力配置仅在建筑物的右侧示出，应当理解的是，通过适当的母线、LED阵列和链接至能够无线连接的微处理器(9)的低压接线，该系统在整个建筑物中是可完全运行的。

图7：示出了具有组合的电力和照明系统的两个商业办公大楼(23a)和(23b)，其中主交流变压器(3)位于外部并位于大楼(23a)的顶部，通过采用前文对小型办公楼(18)和家用建筑(21)所指明、讨论以及说明的相同方式，这个大型交流-交流变压器(3)接收来自任何合适的240V交流电源接收电力，并且在其进入建筑物(23a)之前将240V交流输入电力转换为RMS小于50V的交流电，其中如此转换的电力通过主母线配置(19)分布在建筑物的每层，在每个楼层，电力通过将阵列内的LED灯带连接在一起的二级母线(19b)供至LED阵列(2)。为避免疑义，根据下文关于小型办公楼(18)所讨论和示出的配置，系统中的LED能够通过互联网被单独控制，所有数据通过云端收集。

能够无线链接的本地微控制器(9)位于每个建筑内部，并连接至本地PC(8)(未示出)，并且阵列(2)中每个LED灯带或更典型地每个LED灯带组接收无线信号，并通过将灯带链接在一起的一系列二级母线(19b)，向每个单个灯带发布指令。这些无线信号是双向的，能够发送指令，并从本地传感器及其他监控设备收集数据。

尽管大楼(23a)和(23b)中的内部本地微控制器显示在地上，应当理解的是，其能够位于大楼内任意合适方便的位置。

仅仅为了说明，在建筑的左手侧示出了大楼23a)中包括主母线(19)的内部配电和照明配置的爆炸图，其将电力从大楼(23a)顶部的主变压器(3)，经由一系列主母线(19)和二级母线(19a)分配至LED阵列(2)，对大楼的控制由电力线技术(9a)提供，并且可无线连接的本地微控制器在建筑左侧的爆炸图中示出。类似地，从另外的变压器(3)到主母线组件(19)，并由此到一系列二级母线(19a)、以及LED阵列(2)，提供了内部配电和照明配置，其中对大楼的控制由电力线技术(9a)提供，能够无线连接的本地微控制器也在建筑左侧的爆炸图中示出。

为避免疑义，无论大楼(23a)还是(23b)的远程控制都可使用本文的控制系统分别或单独管理。

图7a：提供大楼(23a)中内部系统的放大图。

图8：示出了大楼(23a)中的单个办公室，特别是悬挂的LED阵列(2)，其电力从变压器(3)经由主母线配置(19)和二级母线配置(19b)分配，具有的无线系统控制和管理由可无线连接的微控制器(9)和电力线技术(9a)提供。

图9：示出了根据本发明的可控电力和照明系统的一部分，特别是房间、或办公空间区域，其中使用Li-Fi和Wi-Fi无线技术的组合来连接控制系统并从具有智能技术的移动非LED设备、智能手机和手提电脑传输数据至控制系统。图9还示出了如上文所定义的LED照明阵列的一部分，其中LED照明通过多个悬挂照明单元提供。

图10：示出了如何通过互联网单独控制每个单个LED灯带(5)或LED灯带组(4)，并且所有数据通过云端收集。附图示出了6个LED灯带(5)的配置，其与控制接线(7a)和(7b)成组(4)设置，并具有共同位于PC内的本地微控制器(未示出)，还具有无线功能(10)和整流器(6)。该图还示出了来自以及输向变压器(3)的所示部分的电流连通性和流量。本地PC(8)链接到可无线连接的中央微控制器(9)。每个LED灯带(5)或更典型为每组六个灯带(4)，接收无线信号，并经由一系列将灯带链接在一起的低压控制线(7a)，(7b)，将指令分配给每个单独的灯带(5)。这些相同的控制接线(7a)，(7b)和无线信号是双向的，能够发送命令并从本地传感器和其他监控设备收集数据。

图11提供示出了适用于本文可控电力和照明系统的LED灯带的俯视图。在图中，通过合适的线(12)连接在一起的等距间隔的LED(11)串装配在相同的铝质T字断面托存带(13)上，用于提供LED灯带(5a)，该LED灯带(5a)在指定波长提供可控的LED照明。可以通过在单串上使用不同的LED，或者灯带上多于一个LED串的组合，来实现不同波长的可控LED照明，其中这样的另外的LED可以提供不同波长的光。如上所述，通常由本文阵列内的LED灯条提供的波长是红色640nm，蓝色460nm和绿色560nm，尽管根据所选择的具体配置，更多的波长是可能的。

如本文所详述，每个LED灯带(5)上单个LED(11)的数量能够小至1，并且最大数量由从整流器获得的直流电压除以每个LED所需的正向电压而决定。例如，当最大安全电压为RMS50V的交流电将转换为74V直流电，并且典型红色LED的正向电压为2.2时，将有33个LED。

如说明书所详述，在示范性灯带(5a)中的每个LED(11)表面贴装至铝质T形托存带(如下文所示出)。

图12：示出了如前图中使用虚线表示的示范性铝质T形托存带的一部分。为避免疑义，此示范性铝质T形托存带适用于本文所详述的任何商业和/或家庭用途，并不限于在生长系统中使用。

图13：示出了合并LED阵列的温室(1)，LED阵列由本文所详述的电力和照明系统供电和控制。示出了从温室内的电力到输送至温室地点的电力的商业来源之间的电力通道。

示出温室(1)的侧视图和俯视图，在示范性说明中，温室宽度至少24m并适于房屋生长系统，其可以是水培或其他方式，其中所述生长系统相互之间通常间隔2、4或8m距离。在温室(1a)的占地范围内，提供了LED阵列(2)的轮廓，该LED阵列(2)具有由三个支撑结构(2a)、(2b)、(2c)提供的三个部分，包括LED的灯带/灯带组位于其上(未示出)。结构2(a)，2(b)和2(c)是通过适当装置从温室(1)的天花板悬挂的母线，如图所示，在LED阵列(2)的三个部分之间，即(2a)和(2b)之间、(2b)和(2c)之间，具有相等的空间。LED阵列位于三个单独的生长区域(未示出)上方并与其紧邻，将理解的是，这些生长区域位于每个阵列(2a)、(2b)、(2c)区域的下方并且为基本相似的区域。在这个实施例中，三区段阵列置于生长区域上方5厘米到10厘米处。

LED阵列的三部分在图中被示为具有特定面积的矩形，但是应当理解的是，整个阵列的绝对形状和尺寸，或者整个阵列内的部分可关于用于如上文所详述的不同生长区域的需要，进行大幅改变。

三个大型交流-交流变压器(3)位于温室外部，每个变压器接收的电力来自任何合适的240V交流电源，如电力线、太阳能源、可再生能源如风能。变压器(3)在其进入温室(1)之前将240V交流输入电力转换为小于RMS为50V的交流电，其中如此转换的低压交流电通过具有一根或多根主母线的母线组件提供，用于向由母线结构(2a)、(2b)和(2c)支撑的LED阵列(2)三部分中的每一部分提供电力，母线组件包括LED阵列(2)的二级母线系统，其结合关联到如上文所详述的LED(未示出)的本地整流器/本地电压校正设备。例如，任何LED灯带组中每个LED灯带(5)可包括在一端的本地整流器(6)，并通过母线与电源电连接。

图14示出了用于温室的可控LED照明系统的一部分，温室具有从变压器(3)向LED灯带组(4)分配电力的母线。

图15：示出了6个LED灯带(5)的典型配置，该6个LED灯带用控制接线(7)成组(4)设置，其中本地微控制器(未示出)位于PC(8)中，具有无线功能(10)和整流器(6)，能够提供近乎完美的网格。该图还示出了通过所示部分来自以及输至变压器(3)的电流连通性和流量。

图16示出了托存于母线(用于电力)上的可控LED的示范性布置，具有带可选的可控保温幕的电力线控制装置(未示出)，并且如附图所详述，LED灯带(5)悬挂在紧邻生长作物(14)上方。悬挂装置未示出，但可以是上文详述的任何悬挂装置。类似地，所示系统的连通性和控制特征可以是本文中所讨论和示例的任何一种，特别是如前面两张附图所示出和讨论的。

通常，这种种植作物将在园艺洪水台上或类似形式的水培栽培系统中。作物可在土壤或泥炭中，其中安装了滴灌或地下浇水系统。在需要高空浇水的情况下，将LED灯带充分升高可能是必要的，以允许浇水发生，并且如上所述，这可能会自动发生。

LED灯带(5)通常为2-4m长，并且通过适当的结构，例如具有自动上升和下降能力的高拉伸线，在每个端部悬挂。如上文所详述，及使用本申请改进可控LED阵列所示出的，可能首次将LED放于非常靠近生长作物，并且特别是距离生长作物的距离低至5-10cm，因为T形系统能够使散失热量从散热器分散到生长系统，以利于植物生长和整个系统效率的提升。

如果作物周围的温度高于所需温度，则标准温室通风系统就会使用安装的通风冷却设备来去除这种热量，该通风冷却设备也可能控制湿度和CO₂。

如果作物周围的对温度低于目标温度，本设计的一个独特之处在于能够安装由聚乙烯或类似物设计的热光幕，其中自然光的传递非常高，同时具有适当的热性能。这些幕能够根据使用滚筒型系统或者风琴系统的情况而扩展或收缩。

图17：示出了适用于生长系统的高空可控LED阵列，其中LED(在T形灯带上)由提供低压交流电的母线(未示出)支撑，并且其中对LED的控制通过电力线(未示出) 提供，且特别地，示出塑料大棚(16)或温室的一部分，其具有单独的3排生长植物，每排排列了两条平行线(一共8条植物线)，其中照明由包括3组LED灯带组(4)的高空LED阵列(2)提供，其中每组LED灯带包括6个单独的LED灯带，并且其中包括3个LED灯带的子组主要关联至单线的植物。用于悬挂LED的装置以及与控制装置的连通性均未示出。每排植物(15)具有4组，8株植物，上方有3个LED灯带。

图18：提供了适用于根据本发明的方面的生长系统的可控电力和照明系统的LED灯带其它配置的图示，可控电力和照明系统用于根据本发明方面的生长系统。在图18A和18B中分别提供了LED灯带如何能分别布置在生长的生物体/植物旁边和下方的图示。

具体实施方式

以下代表性实施例描述了本系统的具体实施方式。对所使用的变压器容量的修改，以及对由本文定义的用于这种系统的LED阵列提供热和光的系统的修改在本发明的范围内。特别地，虽然所示的系统被证明在系统内具有有利的使用，其中用于生长所需的热和光部分或全部由如本文所定义的LED阵列提供，应当理解的是，本文中新颖的LED阵列在其他领域具有应用。

实施例1-分配树为低压和高电流

采用图13所示的温室系统，使用10kw(千瓦)容量的大型交流-交流变压器和如上所述的LED阵列提供足够的热和光，以覆盖约100m²至约200m²的生长面积。使用较低容量的4kw交流-交流变压器和如上文所定义的LED阵列，将相应地为较小的温室提供加热和照明，该较小的温室具有约40m²至约80m²的生长面积。

使用铝质管形母线，交流-交流变压器可增至150kw或更高。这将为1,500m²至3,000m²的更大生长区域提供足够的电力。

温室对比实施例

当前可用系统需要本地直流驱动器，每个驱动器容量约为200w-300w(瓦特)，每个驱动器的后续功率范围仅仅为2m²-4m²。这意味着为了向如实施例1中所指出的小型温室传递热和光，需要高达40个这种驱动器，而当为实施例1中更大的区域服务时，将需要高达100个。

从这些实施例可以清楚地看出，本文的新型系统不仅可以传送比目前可用系统极大地增大的覆盖范围，而且可以通过独特的可控LED阵列同时提供热量和照明方面的效率。

Claims (16)

1.用于商业生长系统的可控电力和照明装置，包括含LED光源的LED阵列，其中所述阵列由低压交流电源供电，

其中，分配到阵列的低压交流电力连接至外部变压器；

其中，低压交流电力由母线分配；

其中，在关联至每个灯带的AC/DC整流器处，供至每个灯带的低压交流电转换为低压直流电。

2.根据权利要求1所述的可控电力和照明装置，其中每个单个灯带包括1-50个LED。

3.根据权利要求1或2所述的可控电力和照明装置，其中供至每个灯带的所述低压电力为有效值在12V-50V之间的交流电。

4.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中所述低压交流电力通过铝质管形母线分配。

5.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中在关联至每个灯带的AC/DC整流器处，所述供至每个灯带的低压交流电转换为低压直流电。

6.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中分配至所述阵列的所述低压电力连接至外部变压器。

7.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中所述带为大致T形。

8.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，包括铝质灯带。

9.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，还并入用于测量LED阵列或阵列中单个灯带、或灯带组的辐射功率的装置。

10.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，具有1m²-10000m²的生长区域。

11.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中所述LED阵列距离植物生长系统中生长生物体的间距为大约5cm至大约25cm。

12.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中所述LED阵列距离植物生长系统中生长生物体的间距为大约5cm至大约10cm。

13.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中高热效和高光效的幕位于所述LED阵列上方。

14.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中铝质管形母线为高热效和高光效的幕提供支持，所述幕位于所述LED阵列附近。

15.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中由所述阵列中的所述LED灯带提供的所述波长为红640nm，蓝460nm和绿560nm。

16.根据前述权利要求中任一项所述的可控电力和照明装置，其中所述系统还包括自动控制整个LED阵列、或阵列中单个LED光源或LED光源组输出的装置。

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