CN117255613A - 用于植物培育的灯、装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于植物培育的灯(2)，具有用于产生用于培育至少一个待培育的植物(4)的光的至少一个光源(16)、用于检测植物(4)的至少一个状态参数的至少一个检测装置(22)和用于根据所述至少一个状态参数使所述至少一个光源(16)相对于植物(4)移位的至少一个调节装置(7)。还描述了一种用于植物培育的装置(1)和方法。
Description
发明领域
德国专利申请DE 10 2021 202 877.2的内容通过引用并入本文。
本发明涉及一种用于植物培育的灯及装置。本发明还涉及一种用于植物培育的方法。
背景技术
由现有技术已知用于植物培育的灯。
发明内容
本发明的目的是，改进一种用于植物培育的灯，尤其是提供一种能够实现对待培育的植物进行高效照明的灯。
该目的通过根据权利要求1所述的灯来实现。所述灯具有用于产生用于培育至少一个待培育的植物的光的至少一个光源和用于检测至少一个待培育的植物的至少一个状态参数的至少一个检测装置。此外，灯具有至少一个调节装置，用于根据通过至少一个检测装置检测的至少一个状态参数使至少一个光源相对于至少一个待培育的植物移位。所述至少一个调节装置尤其被设置用于，根据所检测的至少一个状态参数使所述至少一个光源相对于所述至少一个待培育的植物自动地移位。通过移位所述至少一个光源，可以根据所述至少一个状态参数来调节，尤其优化所述至少一个光源相对于所述至少一个待培育的植物的相对位置，尤其所述至少一个光源的间距。植物灯，尤其是其几何形状可适配至少一个待培育的植物的需求。这有利于健康和有效的植物生长。
此外，通过所述至少一个光源相对于所述至少一个待培育的植物的移位，减少，尤其是避免不必要的，不落在植物上的杂散光。这提高了灯的能效。该灯允许高效和经济的植物培育。
所述至少一个光源相对于所述至少一个待培育的植物的移位尤其可以根据所述至少一个状态参数的变化，优选根据所述至少一个待培育的植物的生长连续地或逐步地进行。优选地，所述至少一个光源的相对位置能够连续地或逐步地适配于所述至少一个待培育的植物的生长。例如，所述至少一个光源的移位可以这样进行，使得通过所述至少一个光源的光锥确保所述至少一个待培育的植物的尽可能好的覆盖。所述至少一个待培育的植物可以在任何时候被最佳地提供光。
所述灯用于培育至少一个待培育的植物。植物培育可以在至少一个待培育的植物的一个或多个植被阶段上进行，尤其是在幼苗阶段、生长期、开花阶段、繁殖阶段和/或收获阶段上进行。至少一个待培育的植物可以至少在植物培育开始时尤其是作为植物种子、发芽的植物种子、幼苗和/或成熟的植物存在。所述至少一个光源的相对位置能够经由所述至少一个调节装置尤其适配于所述至少一个待培育的植物的不同的植被阶段。
所述至少一个状态参数尤其可以是所述至少一个待培育的植物的尺寸、叶面积指数(英文：leaf area index，LAI)、水分含量、养分含量，尤其糖含量、植被阶段，尤其生长期和/或温度。附加地或替代地，作为状态参数也考虑植物基质和/或环境空气的湿度含量和/或环境空气和/或植物基质的温度。所述至少一个状态参数优选是所述至少一个待培育的植物的生长参数。在此和下文中，生长参数应理解为状态参数，其允许推断出至少一个待培育的植物的植物生长情况。示例性的生长参数尤其是所述至少一个待培育的植物的尺寸、植被阶段，尤其是生长期和/或叶面积指数。至少一个光源的移位可以优选地根据植物的尺寸和/或其植被阶段，尤其是生长阶段来进行。所述至少一个光源的移位尤其可以根据所述植物的至少一个待培育的植物的尺寸和/或植被阶段连续地或逐步地进行。
所述至少一个调节装置尤其被设置用于，根据所检测的至少一个状态参数自动地，尤其全自动地使至少一个光源相对于至少一个待培育的植物移位。例如，所述至少一个调节装置具有评估单元，所述评估单元用于评估所述至少一个状态参数和/或用于根据所述至少一个状态参数控制所述至少一个光源的移位。
所述至少一个光源的移位尤其能够马达式地、液压地和/或气动地进行。优选地，所述至少一个光源的移位通过所述至少调节装置的驱动器来实现。优选地，所述至少一个调节装置具有马达的，尤其电动的、液压的和/或气动的驱动器。驱动器例如可以通过至少一个调节装置的评估单元根据至少一个状态参数来操控。
所述灯具有至少一个光源，用于产生用于培育所述至少一个待培育的植物的光。借助于所述至少一个光源产生的光射入到所述至少一个待培育的植物上。优选地，灯具有多个光源。多个光源能够实现用待射入的光更好地覆盖至少一个待培育的植物。
优选地，至少一个光源具有至少一个LED。LED坚固耐用且节能。尤其，所述至少一个光源具有至少一个多色LED。
特别优选地，所述至少一个光源的辐射特性是可变的。例如，可通过所述至少一个光源产生的光的光谱和/或强度可以是可变的。尤其，所述至少一个光源的辐射特性可以根据所述至少一个待培育的植物的所述至少一个状态参数来适配。例如，所述至少一个光源的光谱能够适配于所述至少一个待培育的植物的相应的植被阶段，尤其是生长阶段。具有可适配的辐射特性，尤其是可适配的光谱的LED已经被证明是特别合适的。
根据权利要求2所述的灯是坚固的并且能够实现所述至少一个光源的精确移位。尤其，主轴驱动器能够实现所述至少一个光源的无级移位。灯，尤其是其几何形状可无级地适配于植物的至少一个状态参数。线性驱动器，尤其是主轴驱动器能够实现灯的至少部分的线性移位。尤其，由此可以实现灯，尤其是至少一个光源的高度适配。所述灯能够特别好地适配于至少一个待培育的植物的变化的尺寸。
线性驱动器，尤其是主轴驱动器例如可以具有马达，尤其是电动机。扭矩马达已被证明是特别合适的。尤其，通过主轴驱动器可以将马达的转动运动转换成线性运动。
根据权利要求3所述的灯能够特别灵活地调节并且稳定。可枢转地支承的悬臂能够实现至少一个光源相对于灯基体的移位。不需要移位灯基体。所述至少一个灯基体尤其可以是位置固定的。由此提高了灯的稳定性。灯基体例如可以是灯的支脚。
可枢转地支承的悬臂能够实现所述至少一个灯的简单且有针对性的移位。尤其，至少一个悬臂可围绕水平轴线枢转。
优选地，灯具有多个可枢转地支承在灯基体上的悬臂。例如，悬臂可以星形地从构造为支脚的灯基体出发。尤其，悬臂可以相对于灯基体对称地布置。例如，灯具有四个分别彼此错开90°的悬臂。
多个悬臂可以尤其以伞状方式布置在灯基体上。因此，悬臂的枢转引起通过悬臂形成的伞状物的打开或关闭。由此能够以简单的方式在高度和宽度上适配灯几何形状。
根据权利要求4所述的灯是稳定且精确地可调节的。通过耦合元件，至少一个悬臂能够以简单且精确的方式枢转。枢转尤其以引导的方式进行。借助于线性驱动器，尤其主轴驱动器产生的线性运动能够通过耦合元件转换成至少一个悬臂的枢转运动。优选地，每个悬臂存在一个耦合元件。
耦合元件尤其以耦合杆的形式实施。耦合杆尤其与相应的悬臂和线性驱动器，尤其主轴螺母有效连接。耦合杆尤其可以固定，例如可枢转地固定在相应的悬臂和/或线性驱动器，尤其主轴螺母上。
耦合杆优选形成用于至少一个悬臂的引导齿轮。耦合杆例如可以刚性地与线性驱动器，尤其与主轴驱动器的主轴螺母连接。耦合杆可以例如可移动地，尤其是可沿着引导件移动地和/或可枢转地布置在相应的悬臂上。例如，耦合杆通过扭转补偿元件布置，尤其是固定在相应的悬臂上。引导齿轮结构简单，稳定可靠。
根据权利要求5所述的灯是特别灵活的。所述至少一个光源沿着所述调节装置的至少一个悬臂的可移位性能够实现以另一自由度的移位。尤其，除了基体的高度调节和至少一个悬臂的可枢转性之外，还可以进行另一自由度的移位。这提高了在移位至少一个光源时的灵活性。所述至少一个光源的位置能够特别精确地与所述至少一个待培育的植物的至少一个状态参数，尤其是尺寸适配。优选地，所述至少一个光源沿着所述至少一个悬臂的移位根据所述悬臂的枢转位置来进行。
优选地，所述至少一个光源布置在至少一个基板上，尤其布置在至少一个柔性基板上。所述至少一个基板特别优选地能够沿着所述至少一个悬臂移位，尤其是能够以引导的方式移位。具有至少一个光源的至少一个基板例如可以构成至少一个光带。
至少一个光源尤其能够沿着悬臂以引导的方式移位，尤其能够以引导的方式移动。例如，至少一个悬臂可以具有用于至少一个基板的导轨，在所述至少一个基板上布置有至少一个光源，尤其是用于光带的导轨。
根据权利要求6所述的灯在结构上简单且可靠。由于所述至少一个光源与所述线性驱动器，尤其与所述主轴驱动器的主轴螺母的耦合，通过所述线性驱动器确保所述至少一个光源的移位。不需要用于沿着至少一个悬臂移位至少一个光源的单独的驱动器。
尤其，至少一个基板，尤其是至少一个柔性基板，至少一个光源可以优选地布置在其上，耦合到线性驱动器，尤其是主轴驱动器的主轴螺母上。所述至少一个基板例如可以在端侧，尤其以端侧固定在线性驱动器上，尤其固定在主轴螺母上。
优选地，所述至少一个悬臂和所述至少一个光源，尤其是所述至少一个光源的至少一个基板耦合到所述线性驱动器上，尤其是耦合到所述主轴螺母上。这确保了所述至少一个悬臂和所述至少一个光源的同时且彼此协调的移位。尤其根据至少一个悬臂的枢转位置确保至少一个光源沿着至少一个悬臂的移位。
根据权利要求7所述的灯是柔性的并且耐用的。柔性基板可简单且可靠地适配于通过调节装置引起的移位。由此确保了至少一个光源在其移位时的可靠的固定。避免了不必要的磨损。
所述至少一个柔性基板尤其具有柔性电路板。柔性电路板允许可靠地供电和驱动所述至少一个光源。优选地，多个光源，尤其是多个LED布置在所述至少一个柔性基板上。柔性基板可以是光带，尤其是LED带。优选地，所述灯针对每个悬臂具有柔性基底，尤其是光带。
根据权利要求8所述的灯是特别灵活的。至少一个柔性基板沿着调节装置的至少一个悬臂的可移位性提高了在移位至少一个光源时的灵活性。所述至少一个光源的位置能够特别精确地与所述至少一个待培育的植物的至少一个状态参数，尤其是尺寸适配。优选地，至少一个柔性基板沿着至少一个悬臂的移位根据悬臂的枢转位置进行。
所述至少一个柔性基板尤其能够沿着悬臂以引导的方式移位，尤其能够以引导的方式移动。例如，所述至少一个悬臂可以具有用于所述至少一个柔性基板，尤其是光带的导轨。优选地，每个悬臂的各一个柔性基板，尤其是光带能够在各自的导轨中被引导地移动。
根据权利要求9所述的灯在结构上简单且可靠。由于所述至少一个柔性基板与所述线性驱动器，尤其与所述主轴驱动器的主轴螺母的耦合，通过所述线性驱动器确保所述至少一个柔性基板的移位。不需要用于移位所述至少一个柔性基板的单独的驱动器。所述至少一个柔性基板例如可以在端侧，尤其以端侧固定在线性驱动器上，尤其固定在主轴螺母上。
优选地，至少一个悬臂和至少一个柔性基板耦合到线性驱动器上，尤其耦合到主轴螺母上。这确保了所述至少一个悬臂和所述至少一个柔性基板的同时且彼此协调的移位。尤其，根据至少一个悬臂的枢转位置确保至少一个柔性基板沿着至少一个悬臂的移位。
根据权利要求10所述的灯确保特别有效的光射入到所述至少一个待培育的植物上。将光从至少两个侧面射入到至少一个待培育的植物上改善了植物的光产量。尤其，不仅用光照射植物的边缘侧的，例如上部的叶片。所述至少两个光源的布置尤其是使得所述光源中的至少一个光源从上方将光射入到所述植物上并且至少一个另外的光源侧向地将光射入到所述至少一个植物上。优选地，可以借助于多个光源从上方和至少两个侧面进行光的射入。
特别优选地，灯对于每个柔性基板，尤其对于每个光带具有至少两个光源。所述至少一个柔性基板尤其可以这样布置，使得借助于所述柔性基板的至少两个光源能够将光从至少两个侧面射入到所述至少一个待培育的植物上。例如，光带可以沿着植物的外轮廓弯曲。通过柔性基板的布置，尤其确保了光源中的至少一个从上方将光射入到植物上，并且至少一个另外的光源侧向地将光射入到至少一个植物上。
根据权利要求11所述的灯能够特别好地适配于所述至少一个待培育的植物。距离传感器以简单且有效的方式允许至少一个光源相对于至少一个待培育的植物的定位。3D扫描仪，尤其是激光扫描仪允许测量植物的尺寸。合适的3D扫描仪例如是激光雷达系统，Ladar系统和/或ToF相机。激光雷达是英文术语“光探测和测距”或“光成像、探测和测距”的缩写。Ladar是英文术语“辐射探测和测距的受激辐射光放大”的缩写。ToF是英文术语“飞行时间”的缩写。尤其，利用3D扫描仪可以特别精确地跟踪植物的生长进展。灯可以特别精确地适配植物的尺寸。
光谱仪，尤其是用于近红外范围(NIR)的光谱仪，也称为NIR光谱仪，能够实现从至少一个待培育的植物发出的辐射的光谱分析。光谱分析允许得出关于至少一个待培育的植物的不同状态参数的结论，例如养分含量、水分含量、尺寸和/或叶面积指数。尤其，可以确定植物的相应的植被阶段，尤其是相应的生长期。
优选地，所述至少一个检测装置具有至少一个光谱仪，尤其是红外光谱仪，尤其是NIR光谱仪。在红外范围内，植物部分，尤其是叶片的反射率特别高。因此，可以特别准确地确定植物的尺寸，尤其是叶片的覆盖率，尤其是叶面积指数。由此可以简单且可靠地推断出植物尺寸和/或植被阶段，尤其是生长期。所述至少一个光源的位置和/或辐射特性能够特别精确地适配于所述至少一个待培育的植物的相应状态。NIR光谱学已被证明特别适合于测量至少一个待培育的植物的水分含量和/或养分含量。通过水和/或养分含量可以得出关于植物的相应的植被阶段，尤其是生长期的结论。此外，这些信息可以用于控制，尤其是调节至少一个待培育的植物的自动灌溉和/或施肥。例如，尤其可以基于至少一个待培育的植物的NIR吸收光谱来确定植物中的营养物质的数量和/或质量。照明参数，尤其是所述至少一个光源的辐射特性，优选所述至少一个光源的光谱可以如此适配于植物中的营养物质的数量和/或质量，使得所述植物被激发以产生所需的营养物质。
尤其，700nm至10000nm，尤其是760nm至2500nm，尤其是850nm至2500nm的波长适合于NIR光谱。特别优选地，红外光谱仪，尤其是NIR光谱仪能够实现700nm和10000nm之间，尤其是850nm和2500nm之间的波长的宽带光谱分析。
对于近红外光谱学，NIR光谱仪记录由至少一个待培育的植物反射的近红外辐射。NIR光谱仪例如可以是NIR传感器。示例性合适的NIR传感器例如在DE 10 2019 102 176 A1中描述。
从所述至少一个待培育的植物，尤其是其叶片发出的红外辐射尤其是反射的红外辐射。为此，红外辐射，尤其是NIR辐射可以射入到至少一个待培育的植物上。例如，借助于所述至少一个光源产生的并且射入到植物上的光包括红外辐射。例如，至少一个光源的光谱包括NIR辐射。对此替代地或附加地，检测装置可以具有至少一个NIR辐射源，例如NIRLED和/或NIR激光器。优选地，NIR辐射源具有NIR宽带发射器。在DE 10 2018 101 974A1中描述了一种示例性的合适的红外辐射源。借助于NIR辐射源优选能够产生波长为700nm至10000nm，尤其760nm至2500nm，尤其850nm至2500nm的NIR辐射。借助于NIR辐射源，对于NIR光谱学所需的NIR辐射可以特别有针对性地射入。这提高了光谱仪的效率和测量精度。
所述至少一个检测装置优选在所述至少一个光源通过所述至少一个调节装置移位时被移位。所述检测考虑所述至少一个光源的移位。至少一个检测装置，尤其是至少一个光谱仪、至少一个距离传感器和/或至少一个3D扫描仪例如可以布置在调节装置的一个或多个悬臂上。例如，至少一个检测装置可以直接布置在至少一个悬臂上。附加地或替代地，至少一个检测装置可以布置在至少一个光源的柔性基板上。
所述至少一个检测装置，尤其是所述至少一个NIR光谱仪的可移位性还具有以下优点：所述至少一个传感器相对于所述至少一个待培育的植物的位置可变。例如，可以在不同的相对位置中执行测量。这允许特别精确的测量。例如，在相应的植物培育开始时可以进行多次测量。由此可以确定植物的精确初始状态。基于该确定，可以确定植物培育的其他参数。例如可以确定至少一个光源的辐射特性从哪个植物尺寸起可变。
灯可以包括用于接收和/或发送数据的数据接口。数据接口可以是有线的和/或无线的。数据接口尤其可以设计用于通过蓝牙、WLAN和/或移动无线电，尤其3G、4G和/或5G进行数据交换。通过数据接口尤其可以实现与植物灯的使用者的设备，尤其智能手机上的App的连接。借助于数据接口例如可以将运行参数和/或培育数据传递给灯。例如，可以将关于待培育的植物的信息，尤其是关于其植物属和/或植物种的信息传输给灯。根据培育数据，灯可以最佳地适配相关植物的培育。例如，可以传递特殊的运行参数，所述运行参数尤其涉及灯的调节和/或辐射特性的变化。替代地，对于不同的植物属和/或植物种，这种运行参数已经可以存储在灯的存储器中。数据也可以通过数据接口输出。例如可以输出关于至少一个所检测的状态参数的数据。例如，在提交新的植被阶段时，可以向用户输出通知。
根据权利要求12所述的灯能够特别灵活地使用并且用户友好。尤其，植物生长可以全自动地进行。例如，至少一个次级检测装置具有湿度传感器和/或温度传感器。借助于湿度传感器，例如可以确定植物基质、空气和/或至少一个待培育的植物的湿度含量。根据所确定的水分含量，可以尤其全自动地控制灌溉。借助于温度传感器可以监测，尤其是控制植物生长所需的温度。
本发明的另一目的是，改进一种用于植物培育的装置。
该目的通过具有在权利要求13中给出的特征的装置来实现。该装置具有至少一个如上所述的用于植物培育的灯和至少一个用于容纳至少一种植物基质的容器。该装置具有上述灯的优点。容器尤其可以被构造用于容纳用于水培的植物基质。该装置尤其适用于水培植物培育。
所述装置尤其可以模块化地构造。例如，可以组合不同的灯和不同的容器，以便能够适配不同类型的植物培育，尤其是不同的植物尺寸和/或不同数量的待培育的植物。不同的容器可以适用于例如水培和/或盆栽土作为植物基质的使用。此外，通过不同的容器和/或植物灯可以考虑不同的植物尺寸。
根据权利要求14所述的装置是特别通用的。尤其，可以借助于该装置进行全自动的植物培育。借助于液体贮存器和/或肥料贮存器可以实现与相应的状态参数相适配的植物的灌溉和/或施肥。例如，可以借助于湿度传感器来测量是否需要给植物灌溉。水分含量量和/或养分含量也可以通过NIR光谱仪以简单且精确的方式确定。灌溉和/或施肥可以最佳地适配于至少一个待培育的植物的相应状态。这提高了植物生长和培育方法的效率。
水贮存器和/或肥料贮存器尤其可以是灯的一部分。例如，灯可以在灯基体中具有用于填充水贮存器和/或肥料贮存器的填充开口。
所述装置，尤其是容器也可以具有用于自动灌溉的灌溉装置。尤其，灌溉装置可以设计用于滴灌。
所述装置，尤其是所述容器可以具有温度调节装置，尤其是加热器。通过温度调节装置，可以保证植物培育的最佳温度。
本发明的另一目的是一种改进用于植物培育的方法。
该目的通过具有在权利要求15中给出的步骤的方法来实现。首先，提供至少一个待培育的植物和如上所述的灯。优选地，提供上述用于植物培育的装置。借助于灯的至少一个光源将光射入到至少一个待培育的植物上。借助于灯的至少一个检测装置检测至少一个待培育的植物的至少一个状态参数。借助于所述至少一个调节装置，所述至少一个光源根据所述至少一个状态参数相对于所述至少一个待培育的植物移位。该方法具有关于灯所描述的优点。利用该方法可以特别有利地促进植物生长。植物培育高效节能。
所述至少一个待培育的植物尤其可以作为植物种子、发芽的植物种子、幼苗和/或成熟的植物提供。用于植物培育的方法可以延伸经过至少一个待培育的植物的植被阶段中的一个或多个，尤其是幼苗阶段、生长期、开花阶段、繁殖阶段和/或收获阶段。
根据权利要求16的方法能够特别精确地适配于植物的不同生长阶段。测量尤其可以利用至少一个光谱仪，优选NIR光谱仪，至少一个距离传感器和/或至少一个3D扫描仪进行。
根据权利要求17所述的方法能够特别好地适配于植物的相应需求。尤其，可以考虑所述至少一个待培育的植物的不同生长阶段。所述至少一个光源的辐射特性，尤其是光谱和/或强度可以适配于所述至少一个待培育的植物的相应的状态，尤其是植被阶段。
根据权利要求18所述的方法能够特别灵活和通用地使用。至少一个附加状态参数的确定允许更精确地考虑相应的植物状态。尤其，确定至少一个待培育的植物的水分含量和/或养分含量能够实现植物的全自动灌溉和/或施肥。不仅照明而且植物的水分和/或养分供应能够最佳地适配植物的类型和/或其各自的状态。
根据权利要求19的方法是特别通用和精确的。校准步骤例如可以包括输入起始参数。例如，可以通过数据接口将待培育的植物的种或属和/或确定的要求传递给植物培育。另外的培育方法可以根据这些起始参数来实施。
优选地，在校准步骤中自动检测初始状态，尤其是待培育的植物的种或属和/或初始尺寸。由此可以自动地选择至少一个光源的最佳的起始配置，尤其是位置和/或距离特性。在校准步骤中，可以借助于至少一个检测装置优选多次测量至少一个状态参数，特别优选利用至少一个检测装置相对于至少一个待培育的植物的不同位置测量至少一个状态参数。
校准步骤对于用于植物培育的模块化装置是特别有利的。无论灯和容器的组合如何，这都确保了灯与待培育的植物的最佳适配。
根据权利要求20所述的方法是特别灵活的。多个自由度允许特别良好地适配至少一个光源相对于植物的位置。可能的自由度尤其是灯的高度可调节性，尤其是灯基体的高度可调节性，至少一个悬臂的可枢转性和/或至少一个光源沿着悬臂，尤其是可枢转悬臂的可移位性，尤其是可移动性。
根据权利要求21所述的方法是特别精确和防故障的。在不同的自由度中，尤其在至少三个不同的自由度中的移位的耦合能够实现所述至少一个光源的精确且协调的移位。使用单个驱动器使灯设计简单，故障安全。
附图说明
本发明的其他特征、优点和细节从下面借助于附图对优选实施例的描述中得出。示出：
图1示出了具有灯的用于植物培育的装置的透视图，其中，灯的几何形状与待培育的植物的小尺寸相适配，
图2示出了根据图1的灯的悬臂和主轴驱动器，
图3示出了根据图1的装置的透视图，其中，灯的几何形状与待培育的植物的更大尺寸相适配，
图4示出了根据图3的装置的侧视图，
图5示出了根据图3的装置的斜下方的透视图，以及
图6示出了植物培育方法的示意性的方法流程。
具体实施方式
根据图1至5描述用于植物培育的装置1的实施例。装置1具有用于植物培育的灯2和容器3。灯2在其几何形状方面能够与待培育的、示意性示出的植物4的生长相适配。在图1中示出在植物培育开始时的植物4。灯2的几何形状适配于植物4的小尺寸。图2示出了在植物培育开始时灯2的各个部件。在图3至5中，所述灯适配于植物4的同时进行的植物生长并且因此适配于植物4的更大的尺寸。为了清楚起见，所生长的植物4仅在图4中示意性地示出。
容器3形成用于在图1和3中示意性示出的植物基质5的容纳部。植物4种植于植物基质5中。植物基质5例如可以是植物土壤或用于水培的基质。在附图中示意性地仅示出待培育的植物4。然而，由于容器3的尺寸，也可以在其中包含的植物基质中种植多个植物。例如，多个植物可以围绕灯2分组。
容器3与灯2一件式地实施。灯2具有灯基体6。灯基体以居中地布置在容器3中的支脚的形式构造。
灯2具有调节装置7。调节装置7具有四个悬臂8和主轴驱动器9。主轴驱动器9具有螺纹主轴10和主轴螺母11。螺纹主轴10集成到植物基体6中。在主轴螺母11转动时，所述主轴螺母沿着竖直方向V沿着螺纹主轴移动(参见图2)。
悬臂8星形地围绕灯基体6布置。悬臂8通过柔性接头12可枢转地支承在套环13上(参见图2)。套环13可转动地布置在灯基体6上。借助于柔性接头12，悬臂8可以相对于套环13并且因此相对于灯基体6枢转。在所示出的实施例中，枢转围绕水平的枢转轴线进行。枢转借助于主轴驱动器9实现。
悬臂8以伞状方式布置在灯基体6上。在适配灯几何形状时，由悬臂8形成的伞状物打开或关闭。
悬臂8分别通过构造为耦合杆14的耦合元件与主轴螺母11耦合。耦合杆14分别刚性地布置在主轴螺母11上。耦合杆14这样布置在相应的悬臂8上，使得耦合杆14在悬臂8枢转时用作引导齿轮。耦合杆14通过扭转补偿元件36布置在相应的悬臂8上。
调节装置13具有呈未示出的扭矩马达形式的电动机。扭矩马达在套环13的高度上布置在灯基体6的区域中。通过扭矩马达的转动驱动，套环13可以相对于基体6被置于旋转中。借助于套环13，悬臂8开始旋转。通过耦合杆14将旋转传递到主轴螺母11上。旋转在图2中示意性地通过箭头R示出。旋转传递到主轴螺母11上，然后主轴螺母11沿着竖直方向V移动。根据旋转方向，主轴螺母在螺纹主轴10上向上或向下移动。通过螺纹主轴的竖直移动，耦合杆14也向上移动。耦合杆14在此起引导齿轮的作用，所述引导齿轮引起悬臂8相对于套环13并且因此相对于灯基体6的枢转。枢转围绕由柔性接头12确定的水平枢转轴线进行。枢转导致悬臂8的背离灯基体6的端部15的移位。
在主轴螺母11向上运动时，悬臂8的悬臂端部15向上并且横向地远离灯基体6移位。悬臂8形成的伞状物打开。在主轴螺母11反向运动的情况下，即在沿着螺纹主轴10向下移动的情况下，悬臂端部向下并且横向于灯基体6移动。由悬臂8形成的伞状物关闭。
在附图中示出的实施例中，悬臂8和由此主轴螺母11被置于旋转中，以便引起移位。在未示出的其他实施例中，灯基体6至少螺纹主轴10可转动地支承。螺纹主轴10借助于马达被置于旋转中，从而实现悬臂8的枢转，但其不旋转。在又其他实施例中，利用其他线性驱动器进行线性移动。代替主轴驱动器，例如可以使用气动和/或液压驱动器。光源相对于植物的移位的总体构思与在此具体描述的调节装置7无关。可以设置能够实现这种移位的任何其他调节装置。
灯2具有多个呈LED 16形式的光源。为了清楚起见，在附图中仅LED 16中的单个LED设有附图标记。LED 16沿着柔性基板17布置。柔性基板17由柔性电路板形成。柔性基板17以光带的形式实施。对于每个悬臂8，存在具有LED 16的光带17。光带17分别在悬臂8的线性引导件18中引导。光带17能够沿着悬臂18引导地移动。
光带17的一端19固定在主轴螺母11上。在主轴螺母11沿着螺纹主轴10移动时，光带17的端部19被带动。光带17的端部19的带动引起光带17相对于相应的悬臂8的相对移动。因此，借助于转动驱动器引起悬臂8的枢转和光带17相对于悬臂8的相对线性运动。转动运动引起LED 16相对于灯基体6进而相对于待培育的植物4的移位。
调节装置7用于适配LED 16相对于待培育的植物4的位置。通过调节装置7能够改变灯2的灯几何形状。在图1或3至5中示出灯2的示例性的不同的灯几何形状。调节装置7能够实现灯几何形状的连续变化。不同的灯几何形状在下文中也被称为调节状态。借助于主轴驱动器9可以实现灯2与植物4的无级调节和适配。
在图1中示出一种调节状态，在该调节状态中，悬臂8尽可能向下枢转。主轴螺母11位于螺纹主轴10的下端部的区域中。光带17在主轴螺母11上方沿着螺纹主轴10延伸。因此，光带17在构成为支脚的灯基体6的一部分上延伸。光带17此外在相应的悬臂8的线性引导件18内被引导。因此，LED 16从灯基体6的侧面和从上方朝向悬臂8的方向将光射入植物4上。由于向下折叠的状态，光也从与灯基体相对置的一侧射入植物4上。由于折叠的调节状态，借助于LED 16产生的光尽可能地集中到植物4上。减少杂散光。因此，灯是节能的。借助于LED 16产生的光可以最佳地用于照明植物4。
在图3至5中示出的调节状态中，主轴螺母11朝螺纹主轴10的上端部的方向移动。由此，悬臂8向上枢转。在该调节状态下，悬臂8基本上沿着水平方向从灯基体6向外延伸。因此，悬臂8能够实现覆盖更高和更宽的植物4。同时，光带17的端部19布置在螺纹主轴10的上端部的区域中。光带17因此相对于悬臂8移动。光带17的与端部19相对置的端部20因此从线性引导件18中伸出超过悬臂8的自由悬臂端部15。在悬臂端部15上设置有柔性接头21。通过柔性接头21确保，悬臂端部15跟随重力向下悬挂。相应地，光带17侧向向下悬挂。由于光带17的这种布置，植物4从上方并且从背离灯基体6的一侧被照明。
在灯2的不同的调节状态中，植物4分别从至少两个侧面照明。这增加了植物培育中的光产量。较低的叶片不会被较高的叶片遮蔽。更确切地说，光从不同的侧面进入。
通过调节装置7实现LED 16相对于植物4的移位。因此，LED 16的位置可最佳地适配于植物4的相应状态，尤其是植物4的尺寸。灯2的移位是全自动的。
灯2具有用于检测植物4的状态参数的检测装置22(参见图5)。检测装置22具有NIR光谱仪24和NIR宽带发射器23。NIR宽带发射器23向植物4射入宽带红外辐射。由植物4，尤其是其叶片反射的红外辐射借助于NIR光谱仪24来探测。反射的红外辐射的光谱允许得出关于叶片的结论，从而得出关于植物4的尺寸的结论。此外，由此可以确定叶面积指数。此外，可以从NIR光谱中确定植物4的水分含量和/或养分含量。植物4的这些状态参数使得能够确定生长状态，尤其是尺寸和不同的植被阶段，尤其是生长阶段。根据植物尺寸和/或植被阶段，尤其是生长阶段，适配灯2的几何形状，以便借助于LED 16确保植物4的最佳照明。
LED 16在其辐射特性方面是可适配的。这意味着，借助于LED 16产生的光的强度和光谱适配于相应的借助于检测装置22确定的状态参数。这确保了最佳的植物生长。
调节装置7具有未示出的评估单元，所述评估单元从NIR光谱中确定植物4的至少一个状态参数，尤其是尺寸、叶面积指数、水分含量和/或养分含量。根据该状态参数操控用于使LED 16相对于植物4移位的调节装置。
在附图中示出的实施例中，NIR宽带发射器23在四个悬臂8中的两个悬臂8中布置在耦合杆14和相应的悬臂8之间的连接的高度上。在两个另外的悬臂8上分别在相应的位置处布置有NIR光谱仪24。在其他未示出的实施例中，可以为每个悬臂8布置一个NIR发射器23和一个NIR光谱仪24。
在其他未示出的实施例中，附加于或替代于NIR光谱仪，可以设置其他传感器。例如，距离传感器可以用于确定LED 16与植物4之间的距离。根据所确定的距离和调节状态，例如可以拍摄到植物的尺寸。在另外的实施例中，植物4的形状和尺寸可以借助于3D扫描仪，尤其是激光扫描仪，例如NIR激光扫描仪来检测。特别优选地，检测装置具有至少一个NIR光谱仪和至少一个3D扫描仪。在一个优选的实施例中，3D扫描仪，尤其是激光扫描仪和NIR光谱仪可以交替地布置在悬臂上。
灯2具有用于检测植物4的至少一个另外的状态参数的次级检测装置25。次级检测装置25布置在主轴螺母11的下侧上(参见图5)。次级检测装置25具有温度传感器26和湿度传感器27。借助于温度传感器26可以测量植物4和/或其周围环境的温度。对于植物培育所期望的温度能够借助于温度传感器26来监测。在一些实施例中，温度也可以是可控的。为此，容器3可以具有未示出的加热器。
借助于湿度传感器27可以确定植物4的空气湿度、土壤湿度和/或水分含量。基于所确定的湿度值可以适配植物4的灌溉。
容器3具有带有喷水器29的自动灌溉装置28。装置1能够实现对植物4的有针对性的灌溉，尤其是滴灌。基于借助于湿度传感器27确定的湿度值和/或借助于NIR光谱仪24确定的植物4的水分含量自动地进行灌溉。灌溉装置28具有液体贮存器30。液体贮存器30形成在灯基体6内。液体贮存器30可经由可借助活门31封闭的填充开口32填充。
装置1还具有肥料贮存器35。肥料贮存器在图4中示意性地示出。肥料贮存器35能够实现对植物的自动施肥，尤其是基于借助于NIR光谱仪24确定的植物4的养分含量。在其他未示出的实施例中，肥料也可以通过水贮存器和灌溉装置供应。
装置1具有构造在容器3中的电流连接端33。装置1可以经由电流连接端33被供应电流。为了给LED 16供电，光带17在其端部19处连接到导线环34上。导线环34能够实现与光带17的端部19沿着主轴驱动器10的移位无关的电流连接。在套环13的区域中，电流连接通过滑动触点进行，尤其是用于接地和/或正极端子的滑动触点。另一可选的滑动触点用于数据传输，尤其用于传输借助于检测装置22和/或次级检测装置25检测的数据。
灯2具有用于交换数据的未明确示出的数据接口。数据接口实施为无线数据连接。在其他未示出的实施例中，线缆辅助的数据接口例如可以通过电流连接端33实现。借助于数据接口可以将关于植物4的运行参数和/或培育数据传递给灯2。替代地或附加地，可以输出灯2的运行状态。尤其，可以输出借助于检测装置22和/或次级检测装置25确定的植物4的状态参数。例如，当植物4已经到达新的生长阶段时，可以进行输出。数据输入或输出例如可以通过用户的终端设备，尤其是智能手机和/或平板电脑进行。例如，为此可以设置特殊的App。
下面参考图6描述植物培育方法40。
在提供步骤41中，提供至少一个待培育的植物和用于植物培育的灯。所提供的灯可以是之前描述的灯2。优选地，灯作为装置1的一部分提供。
在校准步骤42中，校准所提供的灯。例如，可以将运行参数和/或培育数据，尤其是待培育的植物的种或属的运行参数和/或培育数据传递给灯。灯还可以执行相关运行参数和/或培育数据的自动检测。尤其可以通过多次测量来确定待培育的植物的状态参数。
在植物培育步骤43中，借助于灯的至少一个光源将光射入到至少一个待培育的植物上。在植物培育步骤43中，在检测步骤44中检测至少一个植物参数。根据所检测的状态参数，在调节步骤45中借助于灯的调节装置使至少一个光源相对于待培育的植物移位。由此实现灯的几何形状的与状态相关的适配。
检测步骤44和调节步骤45重复地执行，如这通过重复循环46表明的那样。尤其，可以实现灯几何形状的连续和/或逐步适配。
根据待培育的植物的在检测步骤44中检测的至少一个状态参数，也进行至少一个光源的辐射特性，尤其是光谱和/或强度的适配。尤其，将辐射特性适配于植物的植被阶段，尤其是生长阶段。适配可以在调节步骤45中进行。
在次级检测步骤47中，检测待培育的植物的至少一个另外的状态参数。根据所述另外的状态参数，在适配步骤48中进行相应的适配。例如，可以在次级检测步骤47中确定待培育的植物的水分含量和/或养分含量。然后，在适配步骤48中进行植物的自动灌溉和/或施肥。次级检测步骤47和适配步骤48循环地重复，如这通过重复循环49表明的那样。尤其，可以连续地和/或逐步地监测和/或调节至少一种待培育的植物的水分平衡和/或养分平衡。
在次级检测步骤47中也可以检测另外的状态参数，例如环境温度。根据另外的状态参数，可以在适配步骤48中进行另外的适配，例如温度的适配。
Claims (21)
1.一种用于植物培育的灯，具有
-至少一个光源(16)，用于产生用于培育至少一个待培育的植物(4)的光，
-至少一个检测装置(22)，用于检测所述至少一个待培育的植物(4)的至少一个状态参数，以及
-至少一个调节装置(7)，用于根据通过所述至少一个检测装置(22)检测的至少一个状态参数使所述至少一个光源(16)相对于所述至少一个待培育的植物(4)移位。
2.根据权利要求1所述的灯，其特征在于，
所述至少一个调节装置(7)具有线性驱动器，尤其是主轴驱动器(9)。
3.根据权利要求1或2中至少一项所述的灯，其特征在于，
所述至少一个调节装置(7)具有至少一个相对于灯基体(6)可枢转地支承的悬臂(8)。
4.根据权利要求3所述的灯，其特征在于，
所述至少一个悬臂(8)经由耦合元件(14)耦合到所述至少一个调节装置(7)的线性驱动器上，尤其耦合到主轴驱动器(9)的主轴螺母(11)上。
5.根据权利要求3或4中至少一项所述的灯，其特征在于，
所述至少一个光源(16)能够沿着所述至少一个悬臂(8)移位，尤其能够以引导的方式移位。
6.根据权利要求5所述的灯，其特征在于，
所述至少一个光源(16)耦合到所述至少一个调节装置(7)的线性驱动器上，尤其耦合到主轴驱动器(9)的主轴螺母(11)上。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的灯，其特征在于，
所述至少一个光源(16)布置在至少一个柔性基板(17)上。
8.根据权利要求7所述的灯，其特征在于，
所述至少一个柔性基板(17)能够沿着所述至少一个调节装置(7)的至少一个悬臂(8)移位，尤其能够以引导的方式移位。
9.根据权利要求7或8中至少一项所述的灯，其特征在于，
所述至少一个柔性基板(17)与所述至少一个调节装置(7)的线性驱动器耦合，尤其与主轴驱动器(9)的主轴螺母(11)耦合。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的灯，其特征在于，
设有至少两个光源(16)，其中，所述至少两个光源(16)这样布置，使得借助于所述至少两个光源(16)能将光从至少两个侧面射入到所述至少一个待培育的植物(4)上。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的灯，其特征在于，
所述至少一个检测装置(22)具有至少一个光谱仪，尤其是至少一个NIR光谱仪(24)，具有至少一个距离传感器和/或至少一个3D扫描仪。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的灯，其特征在于，
设有至少一个次级检测装置(25)，所述次级检测装置用于检测所述至少一个待培育的植物(4)的至少一个另外的状态参数。
13.一种用于植物培育的装置，具有
-至少一个根据前述权利要求中至少一项所述的灯(2)，和
-用于容纳至少一种植物基质(5)的至少一个容器(3)。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，
设有至少一个液体贮存器(30)和/或肥料贮存器(35)，用于尤其根据所述至少一个待培育的植物(4)的至少一个检测的状态参数为所述至少一个待培育的植物(4)供给液体和/或肥料。
15.一种用于植物培育的方法，包括以下步骤
-提供至少一个待培育的植物(4)，
-提供根据权利要求1至12中至少一项所述的灯(2)，
-借助于所述至少一个光源(16)将光射入到所述至少一个待培育的植物(4)上，
-借助于所述至少一个检测装置(22)检测所述至少一个待培育的植物(4)的至少一个状态参数，以及
-借助于所述至少一个调节装置(7)根据所述至少一个状态参数使所述至少一个光源(16)相对于所述至少一个待培育的植物(4)移位。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，
借助于所述至少一个检测装置(22)检测所述至少一种植物(4)的叶面积指数和/或尺寸。
17.根据权利要求15或16中至少一项所述的方法，其特征在于，
所述至少一个光源(16)的辐射特性根据所检测的至少一个状态参数而可变，尤其是适配。
18.根据权利要求15至17中至少一项所述的方法，其特征在于，
确定所述至少一个待培育的植物(4)的至少一个附加的状态参数，尤其是其水分含量和/或养分含量。
19.根据权利要求15至18中至少一项所述的方法，其特征在于，
校准步骤(42)用于在植物培育开始时确定所述灯(2)的起始配置，尤其是所述至少一个光源(16)的位置和/或辐射特性。
20.根据权利要求15至19中至少一项所述的方法，其特征在于，
所述至少一个光源(16)在至少两个，尤其在至少三个自由度中进行移位。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，
在不同的自由度中耦合地进行移位，尤其通过唯一的驱动器进行移位。
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