DE102022105860A1

DE102022105860A1 - Anordnung zum erzeugen von künstlichem licht für eine indoor-farming anwendung

Info

Publication number: DE102022105860A1
Application number: DE102022105860.3A
Authority: DE
Inventors: Daniel Richter
Original assignee: Ams Osram International GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2022-03-14
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-09-14
Also published as: WO2023174639A1

Abstract

Eine Anordnung (10) zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung, umfasst eine Lichterzeugungseinrichtung (100) mit mindestens einer Lichtquelle (110) zum Erzeugen des künstlichen Licht zum Bestrahlen mindestens einer Pflanze (20), und eine Einrichtung (200) zur Pflanzenpositionsbestimmung. Die Einrichtung (200) zur Pflanzenpositionsbestimmung ist dazu ausgebildet, die relative Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) zu ermitteln. Die Lichterzeugungseinrichtung (100) ist dazu ausgebildet, eine Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle (110) erzeugten Lichts in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) und/oder eine Wellenlänge des zu erzeugenden Lichts zu verändern.

Description

Die nachfolgende Offenbarung betrifft eine Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht zur Bestrahlung von Pflanzen für eine Indoor-Farming Anwendung. Des Weiteren betrifft die Offenbarung ein Gewächshaus mit einer derartigen Anordnung. Weiterhin betrifft die Offenbarung ein Verfahren zum Erzeugen von künstlichem Licht zum Bestrahlen von Pflanzen für eine Indoor-Farming Anwendung.
Die Produktion von Pflanzen durch den Einsatz von künstlich erzeugtem Licht in Indoor-Farming-Systemen gewinnt im Gartenbau immer mehr an Bedeutung. Indoor-Farming wird sowohl zur Pflanzenzucht von Zierpflanzen für die Floristik als auch zur Pflanzenzucht von Nutzpflanzen für die Lebensmittelindustrie eingesetzt. Je nach Konzeptionierung des Indoor-Farming-Systems und dem Entwicklungsstatus der Pflanzen kann die „Belegungsdichte“ mit Pflanzenmasse in einem Gewächshaus mit künstlich erzeugtem Licht stark variieren. Für professionelle Anwendungen lässt sich ein „Belegungsanteil“ von 60 bis 85 % abschätzen. Für frühe Pflanzenstadien, insbesondere bei der Jungpflanzenanzucht, beträgt die „Belegungsdichte“ in einem Indoor-Farming-System oftmals unter 10 %.
Einer der Hauptverlustkanäle bei konventionellen Indoor-Farming Konzepten besteht zumindest über einen breiten Teil des Wachstumsprozesses beziehungsweise für verschiedene Anwendungsfelder einer Pflanzenzucht in der schlechten Nutzung des erzeugten künstlichen Lichts. Für eine energieeffiziente In-door-Farming Anwendung ist jedoch die effiziente Nutzung des erzeugten künstlichen Lichts entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Systems.
Es besteht daher ein Bedarf, eine Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung anzugeben, bei der die Nutzung des künstlich erzeugten Lichts für die Anzucht von Pflanzen optimiert ist.
Eine Ausführungsform einer Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung, bei der die künstlich erzeugte Lichtstrahlung für die Pflanzenanzucht, das heißt eine sogenannte fotosynthetisch aktive Strahlung (PAR, engl. Abkürzung für „Photosynthetically Active Radiation“), effizient für das Gedeihen der Pflanzen eingesetzt werden kann, ist in Patentanspruch 1 angegeben.
Eine Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine In-door-Farming Anwendung umfasst demnach eine Lichterzeugungseinrichtung mit mindestens einer Lichtquelle zum Erzeugen des künstlichen Lichts zum Bestrahlen mindestens einer Pflanze. Weiterhin umfasst die Anordnung eine Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung. Die Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung ist dazu ausgebildet, die relative Position der mindestens einen Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung zu ermitteln. Die Lichterzeugungseinrichtung ist dazu ausgebildet, eine Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle erzeugten Lichts in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung zu verändern und/oder eine Wellenlänge des zu erzeugenden Lichts zu verändern.
Die Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung ermöglicht es, die Pflanzenposition der mindestens einen Pflanze und somit eine Position eines fotosynthetisch aktiven Bereichs zu ermitteln. Mit Hilfe der Lichterzeugungseinrichtung wird das erzeugte Licht bevorzugt an diese Position gelenkt. Mit Hilfe der vorgeschlagenen Anordnung kann der Anteil des künstlich erzeugten Lichts, welcher eine Pflanze trifft, und dadurch die Umwandlungseffizienz der an der Pflanze ankommenden fotosynthetisch aktiven Strahlung (PAR) deutlich erhöht werden.
Für professionelle Anwendungen lässt sich ein Nutzungsfaktor („Utilization Faktor“), der im Prinzip den Anteil des Lichts, das auf eine Pflanze auftrifft, beschreibt schätzungsweise auf bis zu 95 % steigern, wodurch eine Steigerung der Energieausbeute um 20 % bis 60 % erreicht werden kann. Wird für frühe Pflanzstadien und sogenannte Schau-Gewächshaus(„show case“)-Indoor-Farming Anwendungen lediglich ein Nutzungsfaktor von 10 % bis 50 % angenommen, kann davon ausgegangen werden, dass sich die Energieausbeute um 200 % bis nahezu 1000 % steigern wird.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform umfasst die Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Lichterzeugungseinrichtung. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, eine ortsabhängige Intensitätsverteilung des von der mindestens einen Lichtquelle zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der ermittelten relativen Position der mindestens einen Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung zu berechnen. Die Steuereinrichtung ist weiter dazu ausgebildet, die mindestens eine Lichtquelle derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung erzeugt.
Die vorgeschlagene Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht ermöglicht somit eine dynamische Lichtintensitätsverteilung, die von der ermittelten relativen Position der mindestens einen Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung abhängig ist. Das von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung künstlich erzeugte Licht trifft dadurch an der Position, an der sich die mindestens eine Pflanze befindet, mit einer höheren Intensität als in der Umgebung der Pflanze auf. Dadurch kann der Anteil nutzbarer fotosynthetisch aktiver Strahlung in einem Indoor-Farming-System wesentlich vergrößert werden.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht weist die Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine Ablenkeinrichtung zum Ablenken des Lichts auf. Die Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, die mindestens eine Ablenkeinrichtung in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung derart zu steuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlte Licht zu der mindestens einen Pflanze hin abgelenkt wird.
Die Ablenkeinrichtung ermöglicht es, das künstlich erzeugte Licht an diejenigen Stellen eines Indoor-Farming-Systems zu lenken, an denen es für die Pflanzenaufzucht tatsächlich benötigt wird. Störendes Streulicht kann somit an anderen Bereichen reduziert werden. Dadurch wird der Anteil des sogenannten Umweltverunreinigungslichts reduziert. Wenn im Spektrum des künstlich erzeugten Lichts für den Menschen schädliche Strahlung, beispielsweise UV(C)-Strahlung enthalten ist, kann die Lichtablenkung derart gesteuert werden, dass das künstlich erzeugte Licht von Wegen innerhalb eines Gewächshauses, auf denen sich Menschen befinden können, ferngehalten wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anordnung zur Erzeugung von künstlichem Licht ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, ein Spektrum des zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von einem Pflanzenstadium der mindestens einen Pflanze zu berechnen. Die Steuereinrichtung ist weiter dazu ausgebildet, die mindestens eine Lichtquelle derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle das Licht mit dem berechneten Spektrum erzeugt.
Die vorgeschlagene Anordnung ermöglicht somit eine Dynamisierung des lokalen Spektrums und somit eine Anpassung der Wellenlängenverteilung an das Pflanzenwachstum und gegebenenfalls die Position einer zu bestrahlenden Pflanze.
Gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die Anordnung zur Erzeugung von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung eine Einrichtung zum Erfassen einer Intensität und/oder eines Spektrums eines Umgebungslichts, das von einer anderen Lichtquelle als der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung auf die mindestens eine Pflanze einfällt. Die Steuereinrichtung kann dazu ausgebildet sein, die ortsabhängige Lichtintensitätsverteilung und/oder das Spektrum des von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der Intensität und/oder des Spektrums des auf die mindestens eine Pflanze einfallenden Umgebungslichts zu berechnen. Weiterhin kann die Steuereinrichtung bei dieser Ausgestaltungsform dazu ausgebildet sein, die mindestens eine Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung und/oder dem berechneten Spektrum erzeugt.
Mit Hilfe der Anordnung können somit Umweltfaktoren, insbesondere eine bereits verfügbare Lichtverteilung des Umgebungs- beziehungsweise Umweltlichts, bei der Ermittlung der optimalen Lichtverteilung berücksichtigt werden. Die Anordnung ermöglicht dadurch eine Homogenisierung der Lichtbereitstellung und damit einhergehend eine Homogenisierung der Wachstumsergebnisse.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht kann die Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung dazu ausgebildet sein, eine zweidimensionale räumliche Pflanzenverteilung und/oder eine dreidimensionale Topographie der Pflanzenverteilung einer Vielzahl der mindestens einen Pflanze zu ermitteln.
Die Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung ermöglicht somit eine zwei- oder sogar dreidimensionale Pflanzenverteilung, das heißt eine dreidimensionale Topographie, einer Vielzahl von Pflanzen und somit einer Vielzahl von Positionen von fotosynthetisch aktiven Bereichen zu ermitteln, so dass ein mit Pflanzen belegter Raum optimal mit dem von der mindestens einen Lichtquelle erzeugten künstlichen Licht ausgeleuchtet werden kann.
Die Steuereinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, die Lichterzeugungseinrichtung derart anzusteuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle bereitgestellte Licht in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Position einer Vielzahl der mindestens einen Pflanze und/oder einer räumlichen Intensitätsverteilung eines auf die Vielzahl der Pflanzen einfallenden Umweltlichts mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung erzeugt wird.
Dadurch kann die Intensitätsverteilung des von der mindestens einen Lichtquelle künstlich erzeugten Lichts entsprechend der ermittelten Pflanzenverteilung angepasst werden. Das künstlich erzeugte Licht trifft somit an den jeweiligen Positionen der Pflanzen mit einer höheren Intensität als in der jeweiligen Umgebung der Pflanzen, an denen sich keine Pflanzen befinden, auf.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anordnung kann die Steuereinrichtung dazu ausgebildet sein, die Lichterzeugungseinrichtung derart anzusteuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle erzeugte Licht in Abhängigkeit von einem jeweiligen Pflanzenstadium einer Vielzahl der Pflanzen und/oder einem Spektrum eines auf die Vielzahl der Pflanzen einfallenden Umweltlichts mit einer ortsabhängigen Wellenlängenverteilung erzeugt wird.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform der Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung weist die mindestens eine Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung mindestens eine Leuchtdiode und einen Lichtwellenleiter auf. Die mindestens eine Leuchtdiode ist zum Einkoppeln von Licht in den Lichtwellenleiter angeordnet. Der mindestens eine Lichtwellenleiter ist zum Erzeugen eines homogenen Lichtfeldes durch diffuse Reflektion ausgebildet.
Gemäß dieser vorgeschlagenen Ausführungsform kann eine inkohärente LED-Emission zur Erzeugung des künstlich erzeugten Lichts eingesetzt werden.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht kann die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine kohärente Laserlichtquelle aufweisen. Durch die Verwendung kohärenter Laserlichtquellen erweitern sich die technischen Lösungen, um hochaufgelöste zweidimensionale Intensitäts- und Wellenlänge-Profile zu erstellen.
Eine Ausführungsform eines Gewächshauses für Indoor-Farming Anwendungen ist in Patentanspruch 11 angegeben.
Das Gewächshaus umfasst eine Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Ein derartiges Gewächshaus ermöglicht eine effiziente Nutzung von fotosynthetisch aktiver Strahlung des künstlichen Lichts für Indoor-Farming Konzepte.
Im Patentanspruch 12 wird ein Verfahren zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung angegeben.
Das Verfahren sieht die Bereitstellung einer Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht nach einer der oben angegebenen Ausführungsformen vor. Gemäß dem Verfahren wird eine relative Position von mindestens einer Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung der Anordnung mit Hilfe der Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung ermittelt. Eine Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung erzeugten Lichts wird in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einer Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung verändert und/oder eine Wellenlänge des von der mindestens einen Lichtquelle erzeugten Lichts wird verändert.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens kann ein Pflanzenstadium der mindestens einen Pflanze ermittelt werden. Ein Spektrum des von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung zu erzeugenden Lichts wird in Abhängigkeit von dem erfassten Pflanzenstadium berechnet. Die mindestens eine Lichtquelle wird derart gesteuert, dass die mindestens eine Lichtquelle das Licht mit dem berechneten Spektrum erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens kann eine Intensität und/oder ein Spektrum eines Umgebungs- beziehungsweise Umweltlichts, das von einer anderen Lichtquelle als der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung auf die mindestens eine Pflanze einfällt, erfasst werden. Es kann dann eine ortsabhängige Intensitätsverteilung und/oder ein ortsabhängiges Spektrum des von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der Intensität und/oder dem Spektrum des auf die mindestens eine Pflanze einfallenden Umgebungslichts berechnet werden. Die mindestens eine Lichtquelle kann derart gesteuert werden, dass die mindestens eine Lichtquelle das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung und/oder dem berechneten Spektrum erzeugt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine jeweilige relative Position einer Vielzahl der mindestens einen Pflanze zu der Lichterzeugungseinrichtung ermittelt. Das Licht wird von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Position der Vielzahl der Pflanzen und/oder in Abhängigkeit von einer räumlichen Intensitätsverteilung eines auf die Vielzahl der Pflanzen einfallenden Umweltlichts erzeugt. Zusätzlich oder alternativ kann das Erzeugen des Lichts von der mindestens einen Lichtquelle der Lichterzeugungseinrichtung mit einer ortsabhängigen Wellenlängenverteilung in Abhängigkeit von einem jeweiligen Pflanzenstadium der Vielzahl der Pflanzen und/oder in Abhängigkeit von einem Spektrum eines auf die Vielzahl der Pflanzen einfallenden Umgebungslichts erfolgen.
Ausführungsformen der Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung beziehungsweise des Verfahrens zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung werden im Folgenden anhand von Figuren anschaulich beschrieben.
Es zeigen:

1 eine Ausführungsform einer Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung mit opti-mierter Nutzung einer fotosynthetisch aktiven Strahlung,
2 ein Verfahrensablauf eines Verfahrens zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung,
3 eine Ausführungsform einer Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung,
4 eine Ausführungsform einer Lichtquelle einer Lichterzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines homogenen Lichtfeldes in einem Wellenleiter durch diffuse Reflektion und eine Erzeugung eines ortsabhängigen Intensitätsfeldes,
5 eine Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung mit kohärenten Laserlichtquellen und einem optischen Pha-senarray zum Erzeugen hochaufgelöster zweidimensionaler Intensitäts- und Wellenlängen-Profile,
6 eine weitere Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung mit kohärenten Laserlichtquellen zur Erzeugung eines hochaufgelösten Intensitäts- und Wellenlängen-Profils durch wellenlängenabhängige Beugung an einem Prisma, und
7 eine Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung mit kohärenten Laserlichtquellen zur Erzeugung eines hochauf-gelösten ortsabhängigen Intensitäts- und Wellenlängen-Profils durch mechanisches Abscannen einer Pflanzenverteilung.

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die in 1 gezeigte Anordnung 10 zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung umfasst eine Lichterzeugungseinrichtung 100 mit mindestens einer Lichtquelle 110 zum Erzeugen des künstlichen Lichts zum Bestrahlen mindestens einer Pflanze 20. Die mindestens eine Pflanze 20 ist in einer Aufnahmeeinrichtung 30 angeordnet. Die Anordnung 10 umfasst eine Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung. Die Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung ist dazu ausgebildet, die relative Position der mindestens einen Pflanze 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 zu ermitteln.
Die Lichterzeugungseinrichtung 100 ist dazu ausgebildet, eine Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugten Lichts in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 zu verändern und/oder eine Wellenlänge des zu erzeugenden Lichts zu verändern.
Die Lichterzeugungseinrichtung kann die Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugten Lichts insbesondere derart verändern, dass das künstlich erzeugte Licht auf diejenige Position gelenkt wird, an der sich die mindestens eine Pflanze 20 befindet. Das künstlich erzeugte Licht trifft somit an der Position einer Pflanze mit einer höheren Intensität als in der Umgebung der Pflanze auf, in der sich keine weitere Pflanze befindet. Dadurch können sämtliche Pflanzenpositionen beziehungsweise fotosynthetisch aktive Bereiche, die von der Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung ermittelt worden sind, optimal beleuchtet werden.
Die Anordnung 10 umfasst eine Steuereinrichtung 300 zur Steuerung der Lichterzeugungseinrichtung 100. Die Steuereinrichtung 300 ist dazu ausgebildet, eine ortsabhängige Intensitätsverteilung des von der mindestens einen Lichtquelle 110 zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der ermittelten relativen Position der mindestens einen Pflanze 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 zu berechnen. Die Steuereinrichtung 300 ist weiter dazu ausgebildet, die mindestens eine Lichtquelle 110 derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle 110 das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung erzeugt.
Die Lichterzeugungseinrichtung 100 weist mindestens eine Ablenkeinrichtung 120 zum Ablenken des Lichts der mindestens einen Lichtquelle 110 auf. Die Steuereinrichtung 300 ist dazu ausgebildet, die mindestens eine Ablenkeinrichtung 120 in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 derart zu steuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle 110 abgestrahlte Licht zu der mindestens einen Pflanze 20 hin abgelenkt wird.
Die Steuereinrichtung 300 kann darüber hinaus dazu ausgebildet sein, eine Wellenlänge beziehungsweise ein Spektrum des zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von einem Pflanzenstadium der mindestens einen Pflanze 20 zu berechnen. Die Steuereinrichtung 300 ist insbesondere dazu ausgebildet, die mindestens eine Lichtquelle 110 derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle 110 das Licht mit der berechneten Wellenlänge beziehungsweise dem berechneten Spektrum erzeugt.
Die Steuereinrichtung 300 kann beispielsweise erkennen, ob sich eine Pflanze 20 im Wachstum oder in der Blüte befindet. In Abhängigkeit von dem erkannten Pflanzenstadium errechnet die Steuereinrichtung 300 eine Wellenlänge des Lichts, mit der die Pflanze bestrahlt wird. Durch die Anpassung des Wellenlängenspektrums an das Wachstumsstadium einer jeweiligen Pflanze 20 ermöglicht die Anordnung 10 einen automatisierten, lokalisierten und zielgerichteten Beleuchtungsprozess.
Die Anordnung 10 kann eine Einrichtung 400 zum Erfassen einer Intensität und/oder eines Spektrums eines Umwelt- beziehungsweise Umgebungslichts, das von einer anderen Lichtquelle als der mindestens einen Lichtquelle 110 der Lichterzeugungseinrichtung 100 auf die mindestens eine Pflanze 20 einfällt, aufweisen. Die Steuereinrichtung 300 ist dazu ausgebildet, die ortsabhängige Intensitätsverteilung und/oder das Spektrum des von der mindestens einen Lichtquelle 110 der Lichterzeugungseinrichtung 100 zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der Intensität und/oder dem Spektrum des auf die mindestens eine Pflanze 20 einfallenden Umgebungslichts zu berechnen. Die Steuereinrichtung 300 kann dann die mindestens eine Lichtquelle 110 derart ansteuern, dass die mindestens eine Lichtquelle 110 das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung und/oder dem berechneten Spektrum erzeugt.
Die Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung kann des Weiteren dazu ausgebildet sein, die jeweilige relative Position einer Vielzahl von Pflanzen 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 zu ermitteln. Insbesondere kann die Einrichtung 200 dazu ausgebildet sein, eine zweidimensionale räumliche Pflanzenverteilung einer Vielzahl der Pflanzen zu ermitteln. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Einrichtung 200 dazu ausgebildet sein, eine dreidimensionale Topographie der Pflanzenverteilung zu ermitteln.
Die Lichterzeugungseinrichtung 100 wird von der Steuereinrichtung 100 derart gesteuert, dass die Lichterzeugungseinrichtung das künstliche Licht in Abhängigkeit von der ermittelten zwei- oder dreidimensionalen Pflanzenverteilung mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann die Lichterzeugungseinrichtung 100 das künstliche Licht in Abhängigkeit von einer räumlichen Intensitätsverteilung eines auf die Vielzahl der Pflanzen 20 einfallenden Umweltlichts mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung erzeugen.
Darüber hinaus kann die Lichterzeugungseinrichtung 100 von der Steuereinrichtung 300 derart gesteuert werden, dass das von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugte Licht in Abhängigkeit von einem jeweiligen Pflanzenstadium einer Vielzahl der Pflanzen 20 erzeugt wird. Des Weiteren kann die Lichterzeugungseinrichtung 100 derart gesteuert werden, dass das Licht in Abhängigkeit von einem Spektrum eines auf die Vielzahl der Pflanzen 20 einfallenden Umweltlichts mit einer ortsabhängigen Wellenlängenverteilung erzeugt wird.
Die Anordnung 10 zum Erzeugen des künstlichen Lichts und die in den Aufnahmeeinrichtungen 30 angeordneten Pflanzen 20 können sich in einem Gewächshaus 1 für eine Indoor-Farming Anwendung befinden. Mittels der Anordnung 10 kann das von der Lichterzeugungseinrichtung 100 erzeugte künstliche Licht bevorzugt an die fotosynthetisch aktiven Bereiche der einzelnen Pflanzen gelenkt werden, so dass die Beleuchtungssituation optimal an die Pflanzenverteilung innerhalb des Gewächshauses angepasst werden kann. Die Anordnung 10 zum Erzeugen von künstlichem Licht ermöglicht bei einer Installation in einem Gewächshaus eine Maximierung der Systemeffizienz von Indoor-Farming Anwendungen, indem das von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugte Licht mit einem ortsabhängigen Intensitäts- und/oder Wellenlängen-Profil erzeugt wird. Das Potential zur systembasierten Energieeffizienzsteigerung ist selbst für professionelle System sehr groß.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung mit Hilfe der Anordnung 10 zum Erzeugen von künstlichem Licht anhand von 2 beschrieben. Der Grundgedanke des Verfahrens besteht darin, mit Hilfe der Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung zunächst eine relative Position mindestens einer Pflanze 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 zu ermitteln. Anschließend wird eine Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugten Lichts in Abhängigkeit von der ermittelten relativen Position der mindestens einen Pflanze 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 verändert und/oder es erfolgt eine Veränderung der Wellenlänge des zu erzeugenden Lichts. Bei einer Vielzahl von Pflanzen in einem Gewächshaus können mit Hilfe der Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung die einzelnen Pflanzenpositionen beziehungsweise die Positionen der fotosynthetisch aktiven Bereiche ermittelt werden und das von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugte Licht wird bevorzugt an diese Positionen gelenkt.
Im Folgenden wird auf die in 2 gezeigten einzelnen Prozessschritte näher eingegangen.
In einem Verfahrensschritt S1 wird die Position der mindestens einen Pflanze 20 beziehungsweise eine Pflanzenverteilung einer Vielzahl der mindestens einen Pflanze 20 ermittelt. Dadurch wird zumindest eine zweidimensionale Abbildung (2D Mapping) der Pflanzenverteilung erstellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann im Verfahrensschritt S1 eine dreidimensionale Topografie (3D Mapping) der Pflanzenverteilung ermittelt werden. Darüber hinaus kann gemäß einer weiteren Ausführungsform das Pflanzenstadium der mindestens einen Pflanze 20 beziehungsweise einer Vielzahl der in einem Gewächshaus vorhandenen Pflanzen identifiziert werden. Es kann beispielsweise erkannt werden, in welchem Wachstumsstadium sich Pflanzen an einzelnen Positionen in einem Gewächshaus befinden oder an welchen Orten Pflanzen stehen, die bereits die Blütephase erreicht haben.
Der nachfolgende Verfahrensschritt S2 ist optional. Im Verfahrensschritt S2 ist vorgesehen, dass im Falle des Einflusses von externen Lichtquellen ein Lichtfeld der externen Lichtquellen bestimmt wird. Insbesondere kann im Verfahrensschritt S2 eine Intensität und/oder ein Spektrum eines Umwelt- beziehungsweise Umgebungslichts, das von einer anderen Lichtquelle als der mindestens einen Lichtquelle 110 der Lichterzeugungseinrichtung 100 auf die mindestens eine Pflanze 20 einfällt, erfasst werden. Somit kann im Verfahrensschritt S2 eine zweidimensionale Abbildung (2D Mapping) der Intensität und des Spektrums des Umweltlichtes erfasst werden.
Im Verfahrensschritt S3 wird von der Steuereinrichtung 300 die effizienteste Lichtverteilung der von der mindestens einen Lichtquelle 110 erzeugten fotosynthetisch aktiven Strahlung berechnet. Insbesondere wird eine ortsabhängige, insbesondere zweidimensionale, Intensitätsverteilung des zu erzeugenden künstlichen Lichts in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Position der Pflanzen 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100 berechnet. Falls der Verfahrensschritt S2 ausgeführt worden ist, kann die Steuereinrichtung 300 die ortsabhängige Intensitätsverteilung des von der mindestens einen Lichtquelle 110 zu erzeugenden Lichts auch in Abhängigkeit von der zuvor erfassten räumlichen Intensitätsverteilung des auf die Pflanzen einfallenden Umweltlichts berechnen.
Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 300 im Verfahrensschritt S3 das Spektrum des von der mindestens einen Lichtquelle 110 zu erzeugenden künstlichen Lichts berechnen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 300 das Spektrum des zu erzeugenden künstlichen Lichts in Abhängigkeit von einem im Verfahrensschritt S1 identifizierten jeweiligen Pflanzenstadium der Pflanzen 20 berechnen. Falls der Verfahrensschritt S2 ausgeführt worden ist, kann die Steuereinrichtung 300 zusätzlich das ortsabhängige Spektrum des zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von dem zuvor erfassten Spektrum des auf den Pflanzen 20 einfallenden Umgebungslichts berechnen.
Im Verfahrensschritt S4 erzeugt die mindestens eine Lichtquelle 110 das künstliche Licht mit einer ortsabhängigen, zweidimensionalen Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Position der Pflanzen 20 zu der Lichterzeugungseinrichtung 100. Falls der Verfahrensschritt S2 ausgeführt worden ist, kann die mindestens eine Lichtquelle 110 das künstlich erzeugte Licht zusätzlich mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von einer räumlichen Intensitätsverteilung des auf die Pflanzen 20 einfallenden Umweltlichts erzeugen. Zur Erzeugung der ortsabhängigen Intensitätsverteilung des künstlichen Lichts kann die Lichtablenkeinrichtung 120 von der Steuereinrichtung 300 entsprechend programmiert beziehungsweise angesteuert werden.
Des Weiteren kann das künstliche Licht im Verfahrensschritt S4 von der mindestens einen Lichtquelle 110 mit einer ortsabhängigen, zweidimensionalen Wellenlängenverteilung in Abhängigkeit von einem jeweiligen Pflanzenstadium der Pflanzen 20 erzeugt werden. Falls der Verfahrensschritt S2 ausgeführt worden ist, kann die Erzeugung des künstlichen Lichts mit einer ortsabhängigen Wellenverteilung im Verfahrensschritt S4 auch in Abhängigkeit von einem Spektrum des auf die Pflanzen 20 einfallenden Umgebungslichts erfolgen. Die mindestens eine Lichtquelle 110 kann zu diesem Zweck von der Steuereinrichtung 300 entsprechend programmiert beziehungsweise gesteuert werden.
Die Verfahrensschritte S1 bis S4 werden zyklisch wiederholt. Die Wiederholung kann in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen beziehungsweise einer konkreten Problemstellung nach wenigen Minuten bis Stunden beziehungsweise Tagen erfolgen. Die kurzfristige Wiederholung im Abstand von wenigen Sekunden beziehungsweise Minuten ermöglicht beispielsweise die Kompensation von Windbewegungen. Eine zyklische Wiederholung der Verfahrensschritte S1 bis S4 im Abstand von einigen Stunden beziehungsweise Tagen ermöglicht die Anpassung der Intensitätsverteilung des künstlichen Lichts an das Pflanzenwachstum.
Im Folgenden werden mögliche Ausgestaltungen zur technischen Umsetzung des Verfahrens zum Erzeugen von künstlichem Licht zur Bestrahlung von Pflanzen für eine Indoor-Farming Anwendung beschrieben.
3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung der Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung. Die Einrichtung 200 weist eine Lichtquelle 210, beispielsweise eine Laserlichtquelle, mit einer Wellenlänge im Absorptionsbereich von Chlorophyll auf. Die Lichtquelle 210 erzeugt eine Strahlung in Richtung auf ein reflektives Element 220, das beispielsweise als ein MEMS(Mikro-Elektronisch-Mechanisches System)-Spiegel ausgestaltet ist. Durch Bewegung des reflektiven Elements 220 lässt sich ein bestimmter Raumbereich, in dem sich Pflanzen 20 befinden abtasten beziehungsweise abscannen.
Die Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung umfasst eine Detektionseinrichtung 230, die die von dem Raumbereich zurückreflektierte Strahlung empfängt. Somit kann mittels der gezeigten Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung der von den Laserlichtquellen 210 erzeugte Laserstrahl über ein Erfassungsfeld gerastert werden und die zurückreflektierte Strahlung wird von der Detektionseinrichtung 230 erfasst. In dem erfassten Spektrum resultiert eine hohe Pflanzenmasse in einer hohen Absorption der Wellenlänge im Absorptionsbereich von Chlorophyll. Dadurch lässt sich eine Pflanzenpositionskarte erstellen.
Weitere mögliche Techniken zum Ermitteln der Positionen der Pflanzen beziehungsweise einer Pflanzenverteilung basieren auf der Verwendung von LiDAR-Systemen, die über eine Laufzeitmessung eines optischen Signals, durch die Messung einer Phasenverschiebung einer ausgesendeten und einer reflektierten Welle oder durch das Ermitteln einer Differenz zwischen der Frequenz einer emittierten und einer reflektierten Welle eine Pflanzenpositionsbestimmung und somit eine Bestimmung einer Pflanzenverteilung ermöglichen.
Ein weiterer technischer Ansatz zur Realisierung der Einrichtung 200 zur Pflanzenpositionsbestimmung besteht in der Verwendung einer optischen Kamera mit einem entsprechenden Bilderkennungsalgorithmus. Die Verwendung einer Einzelkamera ermöglicht das Ermitteln einer zweidimensionalen Pflanzenverteilung. Ein Mehrfachkamerasystem ermöglicht die Erfassung einer dreidimensionalen Topografie der Pflanzenverteilung.
Im Folgenden werden mögliche technische Ausführungsformen einer Lichterzeugungseinrichtung 100 zum Erzeugen einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung beziehungsweise einer ortsabhängigen Wellenlängenverteilung des künstlichen Lichts beschrieben.
4 zeigt eine Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung 100, bei der die Lichtquelle 110 mindestens eine Leuchtdiode 111 und einen Lichtwellenleiter 112 aufweist. Die mindestens eine Leuchtdiode 111 ist auf einer Trägerplatine 113 angeordnet. In dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die min-destens eine Leuchtdiode 111 zum Einkoppeln von Licht in den Lichtwellenleiter 112 an einer Stirnseite des Lichtwellenlei-ters 112 angeordnet. Der mindestens eine Lichtwellenleiter 112 ist zum Erzeugen eines homogenen Lichtfeldes durch diffuse Reflektion ausgebildet.
Zur Realisierung der Ablenkeinrichtung 120 zum Ablenken des Lichts in Richtung der Positionen der Pflanzen 20 können seitlich entlang des Lichtwellenleiters 112 Lichtverteilungselemente („Lichtventile“) 121 angeordnet sein. Optional kann auf den Lichtverteilelementen 121 eine abbildende Optik 122, die als ein Mikrolinsenarray ausgestaltet ist, angeordnet sein.
Durch geeignetes Ansteuern der Lichtverteilelemente 121 können Lichtstrahlen aus dem Lichtwellenleiter 112 an vorgesehenen Stellen ausgekoppelt werden. Die Linsen beziehungsweise das Linsenarray 122 enthält unterschiedlich abbildende Optiken. Jedes oder einige der Linsenelemente „addresiert“ somit einen anderen räumlichen Bereich im Abbildungsfeld. So ermöglicht das Linsenarray 122 die Adressierung unterschiedlicher örtlicher Bereiche, so dass an den Positionen, an denen sich Pflanzen 20 befinden, Intensitätsmaxima des künstlichen Lichts erzeugt werden können.
Die Lichtverteilelemente 121 können beispielsweise als interferometrische Modulatoren (IMOD), als optische Verschlusselemente, die im Zeitmultiplex-Verfahren betrieben werden („Time Multiplexed Optical Shutter“, TMOS), als mikro-optische Schalter („Micro-Optical Switch“, MOS) oder als digitale Mikro-Verschlusselemente („Digital Micro Shutter Element“, DMD) ausgestaltet sein.
Wenn anstelle einer Leuchtdiode, die eine inkohärente Lichtemission erzeugt, eine oder mehrere kohärente Laserlichtquellen verwendet werden, erweitern sich die möglichen technischen Lösungen, um hochaufgelöste Intensitäts- und Wellenlängen-Profile zu erstellen.
5 zeigt eine Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung 200, bei der Laserlichtquellen 113a, 113b, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen, zum Einsatz kommen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Ablenkeinrichtung 120 als ein optisches Phasen-SchiebeElement beziehungsweise ein optisch phasengesteuertes Array (OPA) ausgebildet. Durch konstruktive Interferenz unter verschiedenen Raumwinkeln können an unterschiedlichen Positionen, insbesondere solchen Positionen, an denen sich Pflanzen befinden, Intensitätsmaxima der künstlichen Strahlung erzeugt werden.
6 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung 100, die ein Wellenlängen-Sweeping Verfahren zur Erzeugung einer ortsabhängigen räumlichen Intensitätsverteilung des künstlichen Lichts verwendet. Die Lichterzeugungseinrichtung 100 umfasst abstimmbare Laserlichtquellen 113a, 113b, die Licht unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Die Laserstrahlen treffen jeweils auf Ablenkeinrichtungen auf, die als ein Prisma 124 ausgebildet sind. Durch unterschiedlich starke Beugung des Laserlichts verschiedener Wellenlänge kann eine ortsabhängige Intensitätsverteilung des künstlichen Lichts mit Maxima im Bereich der Pflanzenpositionen erzeugt werden.
Bei der in 7 gezeigten möglichen Ausführungsform einer Lichterzeugungseinrichtung 100 wird das künstliche Licht von Laserlichtquellen 113a, 113b, die Laserlicht unterschiedlicher Wellenlänge abstrahlen, erzeugt. Als Ablenkeinrichtung 120 können bewegliche reflektive Elemente 125 verwendet werden, die beispielsweise als MEMS-Spiegel ausgestaltet sind. Durch entsprechende Bewegung der optisch reflektiven Elemente 125 überlagern sich die verschiedenen Laserlichtstrahlen, so dass eine ortsabhängige Intensitätsverteilung des künstlichen Lichts mit Intensitätsmaxima an den Positionen, an denen sich Pflanzen befinden, erzeugt werden kann.
Die Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung, das Gewächshaus und das Verfahren zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine In-door-Farming Anwendung sind nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst der offenbarte Gegenstand jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Gewächshaus
10: Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht
20: Pflanze
30: Aufnahmeeinrichtung
100: Lichterzeugungseinrichtung
110: Lichtquelle
111: Leuchtdiode
112: Lichtwellenleiter
113: Laserlichtquelle
120: Ablenkeinrichtung
121: Lichtverteilungselement
122: Abbildende Optik, Mikrolinsenarray
123: Phasen-Schiebe-Elemente, optisches Phasenarray
124: Prisma
125: reflektives Element
200: Einrichtung zur Pflanzenpositionsbestimmung
210: Laserlichtquelle
220: reflektives Element
300: Steuereinrichtung
400: Einrichtung zum Erfassen eines Umgebungslichts

Claims

Anordnung zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung, umfassend: - eine Lichterzeugungseinrichtung (100) mit mindestens einer Lichtquelle (110) zum Erzeugen des künstlichen Licht zum Bestrahlen mindestens einer Pflanze (20), - eine Einrichtung (200) zur Pflanzenpositionsbestimmung, - wobei die Einrichtung (200) zur Pflanzenpositionsbestimmung dazu ausgebildet ist, die relative Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) zu ermitteln, - wobei die Lichterzeugungseinrichtung (100) dazu ausgebildet ist, eine Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle (110) erzeugten Lichts in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) und/oder eine Wellenlänge des zu erzeugenden Lichts zu verändern.
Anordnung nach Anspruch 1, umfassend: - eine Steuereinrichtung (300) zur Steuerung der Lichterzeugungseinrichtung (100), - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, eine ortsabhängige Intensitätsverteilung des von der mindestens einen Lichtquelle (110) zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der ermittelten relativen Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) zu berechnen, - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Lichtquelle (110) derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle (110) das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung erzeugt.
Anordnung nach Anspruch 2, - wobei die Lichterzeugungseinrichtung (100) mindestens eine Ablenkeinrichtung (120) zum Ablenken des Lichts aufweist, - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Ablenkeinrichtung (120) in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) derart zu steuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle (110) abgestrahlte Licht zu der mindestens einen Pflanze (20) hin abgelenkt wird.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, ein Spektrum des zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von einem Pflanzenstadium der mindestens einen Pflanze (20) zu berechnen, - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Lichtquelle (110) derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle (110) das Licht mit dem berechneten Spektrum erzeugt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend: - eine Einrichtung (400) zum Erfassen einer Intensität und/oder eines Spektrums eines Umgebungslicht, das von einer anderen Lichtquelle als der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) auf die mindestens eine Pflanze (20) einfällt, - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die ortsabhängige Intensitätsverteilung und/oder das Spektrum des von der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der Intensität und/oder dem Spektrum des auf die mindestens eine Pflanze (20) einfallenden Umgebungslichts zu berechnen, - wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die mindestens eine Lichtquelle (110) derart zu steuern, dass die mindestens eine Lichtquelle (110) das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung und/oder dem berechneten Spektrum erzeugt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einrichtung (200) zur Pflanzenpositionsbestimmung dazu ausgebildet ist, eine zweidimensionale räumliche Pflanzenverteilung und/oder eine dreidimensionale Topographie der Pflanzenverteilung einer Vielzahl der mindestens einen Pflanze (20) zu ermitteln.
Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die Lichterzeugungseinrichtung (100) derart anzusteuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle (110) erzeugte Licht in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Position einer Vielzahl der mindestens eine Pflanze (20) und/oder einer räumlichen Intensitätsverteilung eines auf die Vielzahl der Pflanzen (20) einfallenden Umweltlichts mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung erzeugt wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Steuereinrichtung (300) dazu ausgebildet ist, die Lichterzeugungseinrichtung (100) derart anzusteuern, dass das von der mindestens einen Lichtquelle (110) erzeugte Licht in Abhängigkeit von einem jeweiligen Pflanzenstadium einer Vielzahl der Pflanzen (20) und/oder einem Spektrum eines auf die Vielzahl der Pflanzen (20) einfallenden Umweltlichts mit einer ortsabhängigen Wellenlängenverteilung erzeugt wird.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, - wobei die mindestens eine Lichtquelle (110) mindestens eine Leuchtdiode (111) und einen Lichtwellenleiter (112) aufweist, - wobei die mindestens eine Leuchtdiode (111) zum Einkoppeln von Licht in den Lichtwellenleiter (112) angeordnet ist, - wobei der mindestens eine Lichtwellenleiter (112) zum Erzeugen eines homogenen Lichtfeldes durch diffuse Reflexion ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine Lichtquelle (110) mindestens eine kohärente Laserlichtquelle (113) aufweist.
Gewächshaus, umfassend: eine Anordnung (10) zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor Farming Anwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Erzeugen von künstlichem Licht für eine Indoor-Farming Anwendung, umfassend: - Bereitstellen einer Anordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - Ermitteln einer relativen Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) mit der Einrichtung (200) zur Pflanzenpositionsbestimmung, - Verändern einer Richtung des von der mindestens einen Lichtquelle (110) erzeugten Lichts in Abhängigkeit von der relativen Position der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100) und/oder einer Wellenlänge des erzeugten Lichts.
Verfahren nach Anspruch 11, umfassend: - Erfassen eines Pflanzenstadiums der mindestens einen Pflanze (20), - Berechnen eines Spektrums des von der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von dem erfassten Pflanzenstadium, - Steuern der mindestens eine Lichtquelle (110) derart, dass die mindestens eine Lichtquelle (110) das Licht mit dem berechneten Spektrum erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, umfassend: - Erfassen einer Intensität und/oder eines Spektrums eines Umgebungslicht, das von einer anderen Lichtquelle als der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) auf die mindestens eine Pflanze (20) einfällt, - Berechnen einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung und/oder des Spektrums des von der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) zu erzeugenden Lichts in Abhängigkeit von der Intensität und/oder dem Spektrum des auf die mindestens eine Pflanze (20) einfallenden Umgebungslichts, - Steuern der mindestens eine Lichtquelle (110) derart, dass die mindestens eine Lichtquelle (110) das Licht mit der berechneten Intensitätsverteilung und/oder dem berechneten Spektrum erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 14, umfassend: - Ermitteln einer jeweiligen relativen Position einer Vielzahl der mindestens einen Pflanze (20) zu der Lichterzeugungseinrichtung (100), - Erzeugen des Lichts von der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) mit einer ortsabhängigen Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Position der Vielzahl der Pflanzen (20) und/oder einer räumlichen Intensitätsverteilung eines auf die Vielzahl der Pflanzen (20) einfallenden Umweltlichts, und/oder - Erzeugen des Lichts von der mindestens einen Lichtquelle (110) der Lichterzeugungseinrichtung (100) mit einer ortsabhängigen Wellenlängenverteilung in Abhängigkeit von einem jeweiligen Pflanzenstadium der Vielzahl der Pflanzen (20) und/oder einem Spektrum eines auf die Vielzahl der Pflanzen (20) einfallenden Umgebungslichts.