JP7112598B2 - 統合されたカメラおよび／またはセンサならびに無線通信を備えた環境制御型農業のための流体冷却式ｌｅｄベースの照明方法および装置 - Google Patents

統合されたカメラおよび／またはセンサならびに無線通信を備えた環境制御型農業のための流体冷却式ｌｅｄベースの照明方法および装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7112598B2
JP7112598B2 JP2021525751A JP2021525751A JP7112598B2 JP 7112598 B2 JP7112598 B2 JP 7112598B2 JP 2021525751 A JP2021525751 A JP 2021525751A JP 2021525751 A JP2021525751 A JP 2021525751A JP 7112598 B2 JP7112598 B2 JP 7112598B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiation
led
camera
lighting fixture
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021525751A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022511710A (ja
Inventor
リス，イーホリ
マデラス，ニコラス
Original Assignee
アグネティックス，インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by アグネティックス，インコーポレイテッド filed Critical アグネティックス，インコーポレイテッド
Publication of JP2022511710A publication Critical patent/JP2022511710A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7112598B2 publication Critical patent/JP7112598B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/249—Lighting means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V15/00—Protecting lighting devices from damage
    • F21V15/01—Housings, e.g. material or assembling of housing parts
    • F21V15/013—Housings, e.g. material or assembling of housing parts the housing being an extrusion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/26—Electric devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F21S4/28—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports rigid, e.g. LED bars
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • F21V23/0442—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors
    • F21V23/045—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches activated by means of a sensor, e.g. motion or photodetectors the sensor receiving a signal from a remote controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/56—Cooling arrangements using liquid coolants
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0098—Plants or trees
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/50—Image enhancement or restoration by the use of more than one image, e.g. averaging, subtraction
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/51—Housings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70—Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/90—Arrangement of cameras or camera modules, e.g. multiple cameras in TV studios or sports stadiums
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • A01G9/246—Air-conditioning systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/06—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being coupling devices, e.g. connectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/10—Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes comprising a linear array of point-like light-generating elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours
    • F21Y2113/13—Combination of light sources of different colours comprising an assembly of point-like light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10048—Infrared image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20212—Image combination
    • G06T2207/20221—Image fusion; Image merging
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/20—Controlling the colour of the light
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/14—Measures for saving energy, e.g. in green houses

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

関連特許出願への相互参照
本出願は、２０１８年１１月１３日に出願された「ＦＬＵＩＤ－ＣＯＯＬＥＤ ＬＥＤ－ＢＡＳＥＤ ＬＩＧＨＴＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤＳ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＥ ＷＩＴＨ ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤ ＣＡＭＥＲＡＳ ＡＮＤ／ＯＲ ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ」と題する米国仮出願第６２／７６０，５７２号に優先権を主張し、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
環境制御型農業（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ、ＣＥＡ）（環境制御型園芸（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ）またはＣＥＨとも呼ばれる）は、制御された環境で植物を成長させるプロセスであり、様々な環境パラメータが監視および調整されて、成長する植物の品質と収量が向上する。ＣＥＡは、従来の植物栽培アプローチと比較して、年間を通じて植物を生産し、様々な気象条件に影響を受けにくくし、害虫や病気を減らし、植物当たりの消費される資源の量を減らすことを可能にする。制御された農業環境は、通常、環境条件をある程度制御するために、温室、栽培室、または畑の覆われた部分などの建物構造によって少なくとも部分的に囲まれている。１つ以上の人工照明システムは、このような制御された農業環境で、建物の構造によって遮られたり、年間の特定の期間（冬季など）に不十分となる可能性のある自然光を補い、および／または置き換えるためにしばしば使用される。高輝度放電ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および蛍光ランプを含むがこれらに限定されない、様々なタイプの人工照明システムを使用することができる。
本開示は、環境制御型農業（ＣＥＡ）用の流体冷却式発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースの照明器具（以下、「照明器具」とも呼ばれる）の様々な実装、照明器具のそれぞれの構成要素およびそれに関連する方法を対象とする。照明器具は、照明器具を通して流体冷却剤を流して照明器具内の１つ以上のＬＥＤモジュールによって生成された熱を取り込む、流体冷却システム（以下、「冷却剤回路」とも呼ばれる）に結合することができる。このようにして、照明器具によって生成された熱を制御された農業環境から除去することができ、したがって、冷却負荷を低減し、エネルギー効率を改善することができる。本明細書に記載の照明器具は、１つ以上の他の照明器具にデイジーチェーン構成で結合することができ、配管、電力、および通信接続が共有されて連続的な電気回路および冷却剤回路の作成を容易にする。いくつかの実装形態では、照明器具は、制御された農業環境または制御された農業環境の近くのスペースの温度の調整など、様々な用途のために照明器具によって生成された（そして冷却剤回路によって照明器具から抜き出された）廃熱を利用するハイドロニクスシステムに結合することができる。照明器具はまた、制御された農業環境の様々な環境条件を監視することができる１つ以上のセンサに電力およびデータ通信接続を提供することによって、統合されたセンサプラットフォームとして機能することができる。
１つの例示的な実装形態では、照明器具は、照明器具の様々な構成要素を機械的に支持および収容するためのフレーム（本明細書では「ハウジング」とも呼ばれる）を含む。照明器具を制御された農業環境に配置された支持構造に機械的に結合して固定する機能を備えたライトスパインがフレーム上に形成されている。フレームは、１つ以上のチャネルと、１つ以上のチャネルに適合する対応する冷却剤パイプを含む。冷却剤パイプは銅で形成されており、照明器具を通して流体冷却剤を流して熱を除去するために使用される。１つ以上のＬＥＤモジュールがフレーム上に配置され、植物を成長させるための光合成有効放射（ＰＡＲ）を放出する。プロセッサがフレームに結合され、電力変換、ネットワーク接続、データ処理などの機能によって照明器具の操作を容易にする。１つ以上の電力ポートがフレーム上に配置されて、外部電源（例えば、建物の電力供給システム）から、ＬＥＤモジュール、プロセッサ、および照明器具に結合された補助デバイスを含む照明器具の様々な構成要素に電力を供給する。電気通信およびデータ送信を容易にするために、１つ以上の通信ポートがフレーム上に配置されている。
いくつかの実装形態では、冷却剤パイプは、熱接触を改善するためにフレームのチャネルに圧入またはクラッシュフィットされ、それによって、照明器具を通って流れる流体冷却剤によって除去される熱の量を増加させることができる。照明器具の冷却剤パイプは、押し込み接続配管継手を使用して、別の照明器具の別の冷却剤パイプに結合することができる。このようにして、複数の照明器具を結合して、連続的な冷却剤回路を形成することができる。１つ以上のポンプ、レギュレータ、および／またはバルブを冷却剤回路に組み込んで、流体冷却剤を生成し、冷却剤回路を通して導くことができる。冷却塔などの熱除去デバイスを冷却剤回路に組み込んで、流体冷却剤から熱を除去し、それにより、冷却剤回路で再利用するために流体冷却剤の温度を下げることもできる。冷却剤回路は、除湿器など、制御された農業環境の他の構成要素から熱を除去するためにも使用できる。
いくつかの実装形態では、複数の照明器具を有する冷却剤回路をハイドロニクスシステムに結合して、照明器具によって生成され、流体冷却剤によって取り込まれた廃熱をリサイクルすることができる。ハイドロニクスシステムは、制御された農業環境の少なくとも一部（例えば、栽培領域）または制御された農業環境の近くの別の空間（例えば、住宅用建物、熱併給発電プラント、工場）の温度を調節するために熱を分配することができる。ハイドロニクスシステムは、流体冷却剤を貯蔵するための流体貯蔵タンクと、比較的低温の流体冷却剤および比較的高温の流体冷却剤を冷却剤回路および／または他の空間に導くための１つ以上の配管サブシステムを含むことができる。流体冷却剤はまた、後で分配するため、および／または流体冷却剤の温度を調節するために、様々な温度で貯蔵することができる。
いくつかの実装形態では、１つ以上の流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具を備えた制御された農業環境は、追加の冷却または空調を必要としない。言い換えれば、様々な熱源（例えば、照明器具、植物自体、環境を構成する建物構造の壁、１つ以上の除湿器）から環境内で生成された過剰な熱は、流体冷却剤によって効果的に取り込まれ、熱除去デバイス（冷却塔など）によって除去されるか、またはハイドロニクスシステムでリサイクルされる。空調の必要性を大幅に削減するか、場合によっては排除することにより、制御された農業環境に必要なエネルギーの重要な供給源が大幅に削減または排除される。エネルギー節約は、変動するエネルギー予算で制御された農業環境のエネルギーコストを大幅に削減するか、固定のエネルギー収支で制御された農業環境でより大きく作物を育てるために利用できるエネルギーを増やすことにつながり得る。例えば、以前は冷却／空調に使用されていたエネルギー収支の少なくとも一部を、代わりに追加の人工照明に使用してＰＡＲを提供し、それによってより多くの植物の植物成長を促進することができる。
様々な実装形態において、本明細書に開示される照明器具は、例えば、ポートに結合された１つ以上の補助デバイスに補助ＤＣ電力を提供するために、１つ以上の通信および／または補助電源ポートを含むことができる。このようなポートの例には、複数の照明器具を一緒に通信で結合するため、および／または１つ以上の補助デバイス（例えば、センサ、アクチュエータ、またはその他の外部電子デバイス）の動作をサポートするための、１つ以上のパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートおよび／または１つ以上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートが含まれるが、これらに限定されない。１つ以上のＰｏＥまたはＵＳＢポートを介して１つ以上の照明器具に結合できる様々なセンサの例には、気温センサ、近赤外線（ＮＩＲ）葉水分センサ、ハイパースペクトルカメラ、有限スペクトルカメラ、ＩＲ葉温度センサ、相対湿度センサおよび二酸化炭素センサが含まれるが、これらに限定されない。ＰｏＥまたはＵＳＢポートを介して１つ以上の照明器具に結合できる補助デバイスの他の例には、１つ以上のファン、セキュリティカメラ、スマートフォン、およびマルチスペクトルカメラ（例えば、土壌水分、栄養素含有量、植物の葉を分析するため）が含まれるが、これらに限定されない。このように、照明器具に通信ポートを柔軟に配置することにより、制御された農業環境に様々な補助デバイスを特に分散させることができる。
いくつかの実装形態では、照明器具のプロセッサを使用して、１つ以上の補助デバイスを制御し、および／または補助デバイスからのデータを処理することができる。次に、プロセッサは、データを利用して、１つ以上の照明器具の動作を（例えば、照明器具からのＰＡＲ出力を調整して）、１つ以上の冷却剤回路または他の流体冷却材ループを（例えば、冷却材回路／照明ループ、加熱ループ、および冷却ループを通る流体の流れを調整して）、１つ以上のファン、１つ以上の除湿器、または制御された農業環境内の１つ以上の空調機を、調整および制御することができる。いくつかの実装形態では、環境内の目標蒸気圧不足をもたらす様々な環境条件が測定および制御される。
いくつかの実装形態では、照明器具は、顧客が１つ以上の照明器具をレンタルおよび操作するために定期的な料金を支払うリースされた照明システムで使用することができる。１つの例示的な実装形態では、照明器具は、顧客による支払いに従って照明器具が動作する時間を制御するライセンスサーバに通信可能に結合することができる。暗号化キーとライセンスサーバとのトークン交換を使用して、制御された農業環境用のリースされた照明システムを操作できる。
要約すると、１つの例示的な実装形態は、流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具に関するものであり、以下の、少なくとも、その中に形成される第１のチャネル、第２のチャネルおよび少なくとも１つの密閉空胴を含む押出成形アルミニウムフレームであって、フレームから突出しているフィンをさらに含み、少なくとも１つの支持構造への照明器具の機械的カップリングを容易にするための複数の穴を有する、押出成形アルミニウムフレームと、押出成形アルミニウムフレームによって機械的に支持される少なくとも１つのＬＥＤ光源と、流体冷却剤を運んで、照明器具の操作の間、少なくとも、少なくとも１つのＬＥＤ光源によって発生する熱を抜き出すための第１の銅パイプであって、第１の銅パイプと押出成形アルミニウムフレームの第１の熱関係を確立するように押出成形アルミニウムフレームの第１のチャネルに圧入される、第１の銅パイプと、流体冷却剤を運ぶための第２の銅パイプであって、第２の銅パイプと押出成形アルミニウムフレームの第２の熱関係を確立するように押出成形アルミニウムフレームの第２のチャネルに圧入される、第２の銅パイプと、押出成形アルミニウムフレームの少なくとも１つの密閉空胴に配置され、ＡＣ電力を受け取り、少なくとも１つのＬＥＤ光源を制御する制御回路と、制御回路の少なくともいくつかに電気的に結合された、ＤＣ電力を複数のポートのうちの少なくとも１つに結合された少なくとも１つの補助デバイスへ供給する複数のポートとを含む。
別の例示的な実装形態は、農業環境を制御するための方法に関するものであり、この方法は、Ａ）冷却剤回路内に流体冷却剤を流すことを含み、冷却剤回路は、少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具を含み、そこから流体冷却剤は、流体冷却剤が少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具と少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具に結合された少なくとも１つのハイドロニクスループとを通って冷却剤回路に流れ込むにつれて、器具が発生した熱を抜き出して、農業環境の少なくとも一部において温度調整を容易にし、この方法はまた、Ｂ）少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具によって出力された光合成有効放射（ＰＡＲ）により複数の植物に照射することと、Ｃ）少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具に通信可能に結合された少なくとも１つのセンサを介して、農業環境における少なくとも１つの条件を感知することとを含む。
別の例示的な実装形態は、農業環境を制御するための方法に関するものであり、この方法は、Ａ）冷却剤回路内に流体冷却剤を流すことを含み、冷却剤回路は、少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具を含み、そこから流体冷却剤は、流体冷却剤が少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具と少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具に結合された少なくとも１つのハイドロニクスループとを通って冷却剤回路に流れ込むにつれて、器具が発生した熱を抜き出して、農業環境の少なくとも一部において温度調整を容易にし、この方法はまた、Ｂ）少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具によって出力された光合成有効放射（ＰＡＲ）により複数の植物に照射することと、Ｃ）少なくとも１つのＬＥＤベースの照明器具に通信可能に結合された少なくとも１つのセンサを介して、農業環境における少なくとも１つの条件を感知することとを含み、少なくとも１つのセンサは、気温センサ、近赤外線（ＮＩＲ）センサ、相対湿度センサ、カメラ、二酸化炭素（ＣＯ２）センサおよび赤外線（ＩＲ）センサのうちの少なくとも１つを含み、この方法はまた、Ｄ）少なくとも部分的に、Ｃ）における少なくとも１つの感知された条件に基づいて、１）少なくとも１つのＬＥＤ照明器具よるＰＡＲ出力と、２）少なくとも１つのＬＥＤ照明器具およびハイドロニクスループのうちの少なくとも１つにおける流体冷却剤の流れと、のうちの少なくとも１つを制御することを含み、少なくとも一つのＬＥＤベースの照明器具は、冷却剤回路の少なくとも一部を形成している少なくとも第１の銅パイプおよび第２の銅パイプを含み、Ａ）は、第１の銅パイプおよび第２の銅パイプにおいてそれぞれ反対方向に流体冷却剤を流すことを含む。
本出願には、２０１７年８月２５日に出願された米国仮出願第６２／５５０，３７９号、２０１８年２月２６日に出願された米国仮出願第６２／６３５，５０１号、および２０１８年８月２７日に出願された米国非仮出願第１６／１１４，００８号が参照によりが組み込まれている。
前述の概念および以下でより詳細に論じる追加的概念のすべての組み合わせは（このような概念は相互に矛盾していないという前提で）、本明細書に開示される本発明の主題の一部であると考えられることを理解されたい。特に、本開示の最後に現れる請求項に記載された主題のすべての組み合わせは、本明細書に開示される発明主題の一部であると考えられる。また、参照により組み込まれるあらゆる開示において明示的に用いられる用語は、本明細書に開示される特定の概念と最も一致する意味を与える必要があることを理解されたい。
特許または出願ファイルには、カラーで実行された図面が少なくとも１つ含まれている。この特許または特許出願の出版物とカラー図面のコピーは、要求と必要な料金の支払いに応じて、官庁から提供される。
当業者であれば、図面が主として例示的な目的であること、そして本明細書に記載される本発明の主題の範囲を限定することを意図していないことを理解するであろう。図面は必ずしも一定の比率ではなく、一部の例では、本明細書に開示される本発明の主題の様々な態様は、異なる特徴の理解を容易にするために図面内で誇張または拡大されている場合がある。図面では、同様の参照文字は一般的に、同様の特徴（例えば、機能的に類似した、および／または構造的に類似した要素）を意味する。
図１は、１つ以上のＨＰＳランプが使用される従来の制御された農業環境の図である。 図２は、１つ以上の従来のＬＥＤベースの照明器具が使用される従来の制御された農業環境の図である。 図３は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具が既存の環境に後付けされる、制御された農業環境の図である。 図４は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具がハイドロニクスシステムに結合されている、制御された農業環境の図である。 図５は、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具のブロック図である。 図６Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具の例示的なＬＥＤモジュールの前半を詳述する回路図である。 図６Ｂは、図６Ｂの例示的なＬＥＤモジュールの後半を詳述する回路図である。 図７Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具の底面の正面斜視図を示す。 図７Ｂは、図７Ａの照明器具の正面図、底面図、左側面図、および右側面図を示している。 図７Ｃは、平面Ａ～Ａに沿った図７Ｂの照明器具の断面図を示す。 図７Ｄ－１は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の搭載カメラおよび無線通信機能を含む照明器具の様々な図を示す。 図７Ｄ－２は、図７Ｄ－１の照明器具のいくつかの図を示す。 図７Ｅは、本開示のいくつかの実装形態による、マルチスペクトル画像化システムを備えた例示的な照明器具の底面、正面、左斜視図を示す。 図７Ｆは、図７Ｅの照明器具の上面、正面、左斜視図を示す。 図７Ｇは、図７Ｅの照明器具の底面、背面、右斜視図を示す。 図７Ｈは、図７Ｅの照明器具の上面図を示す。 図７Ｉは、図７Ｅの照明器具の底面図を示す。 図７Ｊは、図７Ｅの照明器具の正面図を示す。 図７Ｋは、図７Ｅの照明器具の背面図を示す。 図７Ｌは、図７Ｅの照明器具の右側面図を示す。 図７Ｍは、図７Ｅの照明器具の左側面図を示す。 図７Ｎは、断面平面が照明器具を二等分する図７Ｅの照明器具の正面断面図を示す。 図７Ｏは、図７Ｎの照明器具の拡大図を示す。 図７Ｐは、断面平面がマルチスペクトル画像化システムと交差する、図７Ｅの照明器具の右側断面図を示す。 図７Ｑは、様々な植物関連化合物のスペクトル吸光度を示す。 図８Ａは、本開示のいくつかの実装による、例示的なマルチスペクトル画像化システムの写真を示す。 図８Ｂは、図８Ａの画像化システムの上面、正面、左斜視図を示す。 図８Ｃは、図８Ａの画像化システムの底面、背面、右斜視図を示す。 図８Ｄは、図８Ａの画像化システムの上面図を示す。 図８Ｅは、図８Ａの画像化システムの底面図を示す。 図８Ｆは、図８Ａの画像化システムの正面図を示す。 図８Ｇは、図８Ａの画像化システムの背面図を示す。 図８Ｈは、図８Ａの画像化システムの右側面図を示す。 図８Ｉは、図８Ａの画像化システムの左側面図を示す。 図８Ｊは、ハウジングなしの図８Ａの画像化システムの上面、正面、左斜視図を示す。 図８Ｋは、図８Ｉの画像化システムの底面、背面、右斜視図を示す。 図８Ｌは、図８Ｉの画像化システムの上面図を示す。 図８Ｍは、図８Ｉの画像化システムの底面図を示す。 図８Ｎは、図８Ｉの画像化システムの正面図を示す。 図８Ｏは、図８Ｉの画像化システムの背面図を示す。 図８Ｐは、図８Ｉの画像化システムの右側面図を示す。 図８Ｑは、図８Ｉの画像化システムの左側面図を示す。 図９Ａは、３６５ｎｍの紫外線（ＵＶ）発光ダイオード（ＬＥＤ）の回路図を示す。 図９Ｂは、４５０ｎｍのロイヤルブルーの可視ＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｃは、５３０ｎｍの緑色の可視ＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｄは、６３０ｎｍのハイパーレッド可視ＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｅは、６６０ｎｍのＨＥフォトレッドＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｆは、７３０ｎｍの遠赤色ＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｇは、８６０ｎｍの赤外線ＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｈは、９５０ｎｍの深赤外線ＬＥＤの回路図を示す。 図９Ｉは、第１の追加チャネルの回路図を示す。 図９Ｊは、第２の追加チャネルの回路図を示す。 図９Ｋは、Ｌｅｐｔｏｎ３．５ソケットの回路図を示す。 図９Ｌは、赤外線温度計の回路図を示す。 図９Ｍは、ＶＬ５３Ｌ１Ｘ飛行時間型近接センサの回路図を示す。 図９Ｎは、ＲＴ８０２０パルス幅変調（ＰＷＭ）コンバータの回路図を示す。 図９Ｏは、デジタル信号変換器の回路図を示す。 同上。 図１０Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、第２の照明器具および支持構造に結合された第１の照明器具の上面斜視図を示す。 図１０Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、連続的な電気および冷却剤回路を形成する、一緒に結合された流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具の複数の列を示す制御された農業環境の斜視図を示す。 図１１Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、流体貯蔵タンクと、照明ループ、加熱ループ、および冷却ループなどの複数の配管サブシステムとを含む例示的なハイドロニクスシステムを示す。 図１１Ｂは、本開示のいくつかの実装形態による、照明器具および栽培領域に結合された例示的なハイドロニクスシステムの一部を示す。 図１１Ｃは、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具が垂直に積み重ねられた複数レベルの栽培領域に配置され、ハイドロニクスシステムに結合されている制御された農業環境を示す。 図１２は、本開示のいくつかの実装形態による、環境条件の監視を容易にするための複数の流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具および複数のセンサを備えた制御された農業環境の側面図を示す。 図１３Ａは、本開示のいくつかの実装による、制御ボード、ネットワークボード、およびシングルボードコンピュータを含むプロセッサの様々な電子部品を詳述するブロック図である。 図１３Ｂは、図１３Ａの制御ボードの追加の詳細を提供するブロック図である。 図１３Ｃは、図１３Ａのネットワークボードの追加の詳細を提供するブロック図である。 図１４Ａは、本開示のいくつかの実装による、ネットワークボードの様々な電子部品を詳述する回路図である。 図１４Ｂは、図１４Ａのイーサネットスイッチの拡大図である。 図１４Ｃは、図１４ＡのＰｏＥポートの拡大図である。 図１４Ｄは、図１４ＡのＰｏＥコントローラの回路図である。 図１５は、本開示のいくつかの実装による、シングルボードコンピュータの回路図である。 図１６Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、制御ボードの様々な電気部品を詳述する回路図である。 図１６Ｂは、図１６Ａの制御ボードのバイアスおよび制御電源を詳述する回路図である。 図１６Ｃは、図１６Ａの制御ボードのＤＣ－ＤＣコンバータを詳述する回路図である。 図１６Ｄは、図１６Ａの制御ボードのＡＣラインセンサを詳述する回路図である。 図１６Ｅは、図１６Ａの制御ボードのＤＳＰを詳述する回路図である。 図１６Ｆは、図１６Ａの制御ボードの温度センサ回路を詳述する回路図である。 図１６Ｇは、図１６Ａの制御ボードのブースト回路を詳述する回路図である。 図１６Ｈは、図１６Ｇのブースト回路をさらに詳述する回路図である。 図１７Ａは、本開示のいくつかの実装形態による、契約執行方法の流れ図である。 図１７Ｂは、本開示のいくつかの実装による、リースされた照明システムのライセンスを更新する方法の流れ図である。
以下は、環境制御型農業のための流体冷却式ＬＥＤベースの照明方法および装置に関連する様々な概念およびその実装のより詳細な説明である。上で紹介され、以下でより詳細に議論される様々な概念は、多くの方法で実装できることが理解されるべきである。特定の実装および用途の例は、当業者が当業者に明らかな実装および代替案を実践できるようにするために、主に例示の目的で提供されている。
以下に説明する図および例示的な実装形態は、本発明の実装形態の範囲を単一の実施形態に限定することを意図するものではない。説明または図示された要素の一部またはすべてを交換することにより、他の実装が可能である。さらに、開示された例示的な実装の特定の要素が既知の構成要素を使用して部分的または完全に実装できる場合、いくつかの例では、本実装の理解に必要なそのような既知の構成要素の部分のみが説明され、そのような既知の構成要素は、本発明の実装を曖昧にしないために省略されている。
以下の議論において、本発明の照明器具およびマルチスペクトル画像化システムの様々な実施例が提供され、所与の実施例または実施例のセットは、照明器具、冷却システム、センサ（例えば、マルチスペクトル画像化システム）および１つ以上の照明器具を配備する農業システムの１つ以上の特定の特徴を示す。フレーム、ＬＥＤモジュール、冷却剤パイプ、無線デバイス、カメラ、および／またはセンサの所与の例に関連して論じられる１つ以上の特徴は、本開示による照明器具の他の例で使用することができ、そのため本明細書に開示される様々な特徴が、（それぞれの特徴が相互に矛盾しないという条件で）本開示による所与のシステムにおいて容易に組み合わされ得ることが理解されるべきである。
環境制御型農業
環境制御型農業（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ、ＣＥＡ）（環境制御型園芸（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ）またはＣＥＨとも呼ばれる）は、制御された環境で植物を成長させるプロセスであり、照明、温度、湿度、栄養素レベル、二酸化炭素（ＣＯ２）濃度などの様々な環境パラメータが監視および調整されて、成長する植物の品質と収量が向上する。ＣＥＡは、従来の植物栽培アプローチと比較して、年間を通じて植物を生産し、様々な気象条件に影響を受けにくくし、害虫や病気を減らし、植物当たりの消費される資源の量を減らすことを可能にする。さらに、ＣＥＡは、土壌ベースのシステムや水耕栽培システムを含むがこれらに限定されない、様々なタイプの栽培システムをサポートすることができる。
制御された農業環境は、通常、環境条件をある程度制御するために、温室、栽培室、または畑の覆われた部分などの建物構造によって少なくとも部分的に囲まれている。１つ以上の人工照明システムは、このような制御された農業環境で、建物の構造によって遮られたり、年間の特定の期間（冬季など）に不十分となる可能性のある自然光を補い、および／または置き換えるためにしばしば使用される。人工照明システムの使用はまた、照明システムの強度およびスペクトル特性を調整して植物の光合成速度を改善することができる、さらに別の制御手段も提供することができる。高輝度放電ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、および蛍光ランプを含むがこれらに限定されない、様々なタイプの人工照明システムを使用することができる。
しかしながら、人工照明システムは熱を発生し、これが環境に放散されると、制御された農業環境の冷却負荷に大きく寄与する可能性がある。より高い冷却負荷に対応し、制御された農業環境を望ましい温度範囲内に維持するために、冷却システムの冷却能力を高める必要があり得て、その結果、エネルギー消費量が増えることになる。変動するエネルギー収支で制御された農業環境の場合、エネルギー消費量が増えると、エネルギーコストが高くなる可能性がある。あるいは、固定エネルギー収支の制御された環境では、エネルギー収支のより大きな部分が冷却システムによって消費される可能性があり、したがって、より大きな収穫高サイズと収量をサポートするために利用可能なエネルギーと容量が減少する。
人工照明システムによって生成される過剰な熱がエネルギー消費に与え得る影響を説明するために、図１は、１つ以上の高圧ナトリウム（ＨＰＳ）ランプ１０、複数の植物９００に照射する特定のタイプの高輝度放電ランプを備えた従来の制御された農業環境を示している。図１に示される例示的な制御された農業環境は、環境の相対湿度を管理するための除湿器６５と、ファンコイル、コンプレッサ、およびコンデンサを含むことができる空調機８５とをさらに含む。空調機８５によるエネルギー消費は、一般に、（１）環境の総冷却負荷および（２）空調機８５のエネルギー効率比（ＥＥＲ）に依存する。空調機のＥＥＲは、特定の動作ポイントでの入力電力（ワット単位）に対する冷却能力（ワット単位）として定義される。ＥＥＲは、３５°Ｃ（９５°Ｆ）の外気温と２６．７°Ｃ（８０°Ｆ）の内部（還気）温度、および５０％の相対湿度で計算された。より高いＥＥＲは、空調機８５がより効率的であることを示す。
図１に示されるように、ＨＰＳランプ１０は、（１）対流的および／または放射的に直接環境に熱を放散し、（２）環境の相対湿度、したがって電力入力および、除湿器６５によって生成される結果として生じる熱を増加させることによって、環境の冷却負荷を増加させることができる。この例示的な制御された農業環境における冷却負荷は、約１３１５Ｗである。したがって、３から７の範囲のＥＥＲの場合、空調機の入力電力は、それぞれ、４５０から１９０Ｗの範囲である。したがって、１００９ＷのＨＰＳランプ１０および２６５Ｗの除湿器６５への入力電力に基づいて、空調機８５は、合計エネルギー収支の約１３％および２６％を消費し、それぞれ、７および３のＥＥＲに対応する。
発生する熱量は、使用する照明システムの種類によって異なり得る。しかしながら、制御された農業環境のための人工照明システムは、一般に、十分なレベルの光合成有効放射（ＰＡＲ）を維持するために、大きな電力入力（例えば、１０００Ｗを超える）を有する。したがって、様々なタイプの照明システムによって生成される熱は、依然として環境内で生成される熱の大部分を構成する可能性がある。別の例では、図２は、１つ以上の従来のＬＥＤベースの照明器具１２Ａおよび１２Ｂが複数の植物９００に照射する従来の制御された農業環境を示す。この例示的な制御された農業環境では、ＬＥＤベースの照明器具１２Ａおよび１２Ｂは主に対流を介して熱を放散し、電力入力および除湿器６５によって生成される熱を減少させることができる。この例では、総冷却負荷は約１２１０Ｗである。ＥＥＲ比が３から７の範囲である場合、空調機８５の入力電力は４０５Ｗから１７５Ｗの範囲にある。最初の例と比較して、ＬＥＤベースの照明器具１２Ａおよび１２Ｂを使用すると、制御された農業環境の総エネルギー収支が減少する。しかしながら、空調機８５によって使用されるエネルギーの割合は、ＥＥＲ比が７および３の場合、それぞれ約１３％および２５％で、最初の例と同様のままである。２つの例示的な制御された農業環境に示されるように、人工照明システムはかなりの量の熱を生成する可能性があり、その結果、空調システムは制御された農業環境の総エネルギー収支のかなりの部分を消費する可能性がある。
したがって、本開示は、流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具に関する。いくつかの実装形態では、流体冷却システムは、照明器具内の１つ以上のＬＥＤによって生成された熱のかなりの部分が流体冷却システムによって取り込まれるように、照明器具に統合することができる。このようにして、照明器具によって環境に伝達される熱の量を実質的に減らすことができ、したがって、制御された農業環境内に存在し得る任意の空調システムの冷却負荷およびエネルギー入力を減らすことができる。いくつかの実装形態では、流体冷却システムをハイドロニクスシステムに結合して、照明器具からの廃熱を分配して、栽培領域または別個の内部空間（例えば、住宅用建物）の温度を制御することができる。いくつかの実装形態では、２つ以上の照明器具が直列に接続されるか、または「デイジーチェーン接続」され、電気および配管接続が共有されて、連続的な電気回路および冷却剤回路をサポートすることができる。照明器具はまた、１つ以上のセンサに電力を供給して様々な環境条件を監視するための電気接続を提供することができる。このようにして、流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具はまた、統合されたセンサプラットフォームとして機能することができる。
本明細書に開示される流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具の利点を説明するために、図３は、照明器具１０００が除湿器６５および空調機８５を含む既存の環境に後付けされる、制御された農業環境２０００Ａの例示的な実装形態を示す。図３には明示的に示されていないが、環境は、少なくとも部分的に、複数の植物９００、１つ以上の照明器具１０００、および他の機器を収容するための建物構造によって構成されてもよい。照明器具１０００は、冷却剤回路５７０を通って循環する流体冷却剤８００によって冷却される。流体冷却剤８００によって運ばれる熱は、制御された農業環境２０００Ａの外側に配置された冷却塔５５７によって除去される。冷却剤回路５７０は、冷却剤回路５７０内の流体冷却剤８００の流れを制御するために、１つ以上のポンプ、レギュレータ、および／またはバルブ５５５を含むことができる。
図３に示されるように、１つ以上のポンプ、レギュレータ、および／またはバルブ５５５は、照明器具１０００に入るときに比較的低い温度ＴＣを示し、照明器具１０００から出るときに比較的高い温度ＴＨを示す流体冷却剤８００の流れを生成することができる。流体冷却剤８００の温度の上昇は、部分的には、照明器具１０００内の１つ以上のＬＥＤモジュールから生成された熱のために、流体が照明器具１０００を通過するときの流体の対流加熱による。したがって、流体冷却剤８００は、照明器具１０００によって生成された熱を取り込んで輸送するために使用することができ、これにより、環境の冷却負荷および空調機８５および／または除湿器６５への電力入力を実質的に低減することができる。図３に示されるように、例示的な制御された農業環境２０００Ａの冷却負荷は約６３５Ｗであり、これは、図１および２に示される例示的な制御された農業環境における冷却負荷の約５０％である。したがって、３～７の範囲のＥＥＲの場合、空調機の入力電力はそれぞれ２１０Ｗ～９０Ｗの範囲になる。したがって、１００９Ｗの照明器具１０００および１６０Ｗの除湿器６５への入力電力に基づいて、空調機８５は、それぞれ、７および３のＥＥＲに対応する、総エネルギー収支の約７％および１５％を消費する。
冷却塔５５７が照明器具１０００を出る加熱された流体冷却剤の蒸発冷却を容易にするように図３に示されているが、流体冷却剤８００から熱を除去するために冷却剤回路５７０に様々なタイプの熱除去デバイスを使用できることを理解されたい。熱除去デバイスのいくつかの例には、様々なタイプの蒸発冷却器、「フリー」冷却器、冷却器、乾式冷却器、空気源冷却器、地中熱源熱交換器、水源熱交換器、または前述の任意の組み合わせが含まれるが、これらに限定されない。
別の実施例では、図４は、照明器具１０００が、照明器具１０００によって生成された廃熱を熱源として利用することによって、制御された農業環境２０００Ｂの様々な部分および／または制御された農業環境２０００Ｂの近くの空間（例えば、高温プール、栽培領域）の温度を調整および／または維持する、複数の配管サブシステム７００Ａおよび７００Ｂ（本明細書では「ハイドロニクスループ」とも呼ばれる）を有するハイドロニクスシステム５０１Ａに流体冷却剤８００を向ける冷却剤回路５７０に結合される、例示的な制御された農業環境２０００Ｂを示す。冷却剤回路５７０は、照明器具１０００および他の環境源（例えば、除湿器６５、周囲空気）から熱を受け取ることができ、その結果、環境で生成された過剰な熱を実質的に除去することができ、したがって、制御された農業環境２０００Ｂを動作させるためのエネルギー節約をさらに改善する。いくつかの実装形態では、あらゆる空調システムの必要性を排除するために、冷却負荷を十分に低減することができる（すなわち、空調機ファンコイル、コンプレッサまたはコンデンサがない）。
図４に示されるように、制御された農業環境２０００Ｂは、環境の相対湿度を調整するための除湿器６５を含むことができる。冷却剤回路５７０は、照明器具１０００によって加熱された流体冷却剤８００を除湿器６５に向けて、照明器具１０００からの熱の除去と同様の対流様式で除湿器６５によって生成された熱をさらに除去することができる。次に冷却剤回路５７０は、流体冷却剤８００を、それぞれ複数の植物９００および高温プールを加熱するために使用することができるハイドロニクスループ７００Ａおよび７００Ｂに向ける。冷却器回路５７０は、冷却塔５５７によって残りの熱を放散する前に、１つ以上のバルブ５０２によって制御された方法で加熱された流体冷却剤８００を分配および方向付けることができる。
いくつかの実装形態では、ハイドロニクスシステム５０１Ａはまた、周囲環境自体の温度を調整するために使用することができる。例えば、ハイドロニクスシステム５０１Ａは、流体冷却剤８００がハイドロニクスシステム５０１Ａを通って流れるときに、制御された農業環境２０００Ｂを対流および／または放射的に加熱するために使用することができる。さらに、図４は、除湿器６５を通過する冷却剤回路５７０を示しているが、他の実装形態では、冷却剤回路５７０は、除湿器６５を含む必要がなく、例えば冷却剤は加湿器６５を通って流れる必要はないことを理解されたい。
例示的な照明器具
流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具１０００の例示的な実装形態を図５に示す。照明器具１０００は、照明器具１０００の様々な構成要素を機械的に支持および収容するためのフレーム１００４を含むことができる。ライトスパイン１００２は、制御された農業環境内に配置された支持構造に照明器具１０００を機械的に結合および固定する機能を備えたフレーム１００４の１つ以上の側面に組み込むことができる。１つ以上の冷却剤パイプ１００６をフレーム１００４に結合することができ、各冷却剤パイプ１００６を使用して流体冷却剤８００を流して照明器具１０００を冷却することができる。１つ以上のＬＥＤモジュール４００をフレーム１００４上に配置して、複数の植物に対してＰＡＲを放出することができる。プロセッサ９０をフレーム１００４に結合して、電力変換、ネットワーク接続、およびデータ処理を含むがこれらに限定されない、照明器具１０００の動作を容易にすることができる。１つ以上の電力ポート１０１０をフレーム１００４上に配置して、ＬＥＤモジュール４００、プロセッサ９０、および照明器具１０００に結合することができる他のセンサを含むがこれらに限定されない、照明器具１０００の様々な構成要素に電力を供給することができる。１つ以上の通信ポート１００９をフレーム１００４上に配置して、電気通信およびデータ送信（および場合によっては、例えば、以下でさらに説明するように、パワーオーバーイーサネット）を容易にすることができる。無線通信に関連する１つ以上のデバイス１００３（「ＷｉＦｉ１００３」；例えば、無線アンテナ、暗号化機能を備えたチップセットなど）は、フレーム１００４上に配置および／またはフレーム１００４内に含まれて、照明器具１０００との間で暗号化されてもされなくてもよい無線通信を容易にすることができる。１つ以上のカメラ１００５および／または他の感知デバイス（搭載カメラ／センサ）もまた、（電力ポートおよび／または通信ポート１００９に結合されるのではなく）フレーム１００４上に配置され、および／またはフレーム１００４内に含まれることができて、関心のある様々なスペクトル領域および／または他の感知機能内での画像取得を容易にする。
フレーム１００４は、実質的に密閉されたハウジングを形成する、機械的に剛性の中空構造であり得る。フレーム１００４の内部空洞は、プロセッサ９０内の様々な電子機器など、照明器具１０００内に複数の構成要素を収容するように寸法決定することができる。フレーム１００４は、複数構成要素をフレーム１００４に確実に結合するために内部空洞内に１つ以上の取り付け機構を含むことができる。例えば、フレーム１００４は、フレーム１００４の内部空洞内に配置され、プリント回路基板の少なくとも２つの対向するエッジを機械的に支持するように配置された１つ以上のスロットを含むことができる。その他の取り付け機構には、取り付けポストおよび取り付けスタブが含まれ得るが、これらに限定されない。
内部空間へのアクセスを提供するために、１つ以上の取り外し可能なパネルをフレーム１００４に含めることができる。１つ以上の取り外し可能なパネルは、ねじ留め具、ボルト留め具、クリップ、およびクランプを含むがこれらに限定されない様々なタイプの結合機構を使用して、フレーム１００４の一部に結合することができる。いくつかの実装形態では、フレーム１００４は、制御された農業環境の環境条件に敏感であり得る構成要素、例えば、電子機器を保護するために十分に気密なエンクロージャまたは空洞を形成することができる。例えば、制御された農業環境は、水分が照明器具１０００の様々な表面に凝縮し、露出した電子機器を含む構成要素に損傷を与える可能性がある相対湿度で動作する可能性がある。フレーム１００４が気密エンクロージャである場合、水分がフレーム１００４の内部空間に浸透するのを実質的に制限して、フレーム１００４内に配置された構成要素に結露が形成される可能性を低減することができる。
フレーム１００４はまた、フレーム１００４の少なくとも１つの側面、例えば、底面に沿って配置され、少なくとも部分的に１つ以上のＬＥＤモジュール４００を取り囲む側壁を有する陥凹部分を含むことができる。陥凹部分は、１つ以上のＬＥＤモジュール４００によって放出される光を好ましい方向および角度分布に沿って向けるために使用することができる。例えば、陥凹部分は、フレーム１００４の下に位置する１つ以上の植物を含む栽培領域を実質的に照明するために使用することができる。いくつかの実装形態では、陥凹部分を形成する側壁の内面の表面品質および配向は、１つ以上のＬＥＤモジュール４００によって放出された光を反射するための統合された反射器を形成することができる。例えば、側壁の内面は、実質的に鏡面反射するように光を反射するように研磨され、光が好ましい方向、例えば栽培領域に反射されるように配向することができる。
フレーム１００４はまた、フレーム１００４の１つ以上の側面に沿って形成された１つ以上のチャネルを含むことができ、各チャネルは、対応する冷却剤パイプ１００６をフレーム１００４に固定するために使用することができる。チャネルの断面形状は、チャネルへの冷却剤パイプ１００６の挿入を容易にするために、冷却剤パイプ１００６の断面形状に実質的に類似していてもよい。冷却剤パイプ１００６は、いくつかのアプローチを使用して、フレーム１００４のチャネルに固定することができる。例えば、チャネルの断面寸法は、冷却剤パイプ１００６が摩擦によってチャネルに固定される圧入を容易にするために、冷却剤パイプ１００６の断面寸法以下であり得る。他の実施例では、冷却剤パイプ１００６は、１つ以上のクランプを使用してフレーム１００４にクランプすることができ、これには、結束バンドおよびワームドライブ留め具を備えたクランプが含まれるが、これらに限定されない。クランプは、冷却剤パイプ１００６の交換を可能にするために取り外し可能であってもよい。１つ以上のチャネルの表面はまた、冷却剤パイプ１００６との熱接触を改善するために研磨することができ、したがって、流体冷却剤８００へのより大きな熱放散を可能にする。さらに他の実施例では、冷却剤パイプ１００６は、接着結合、溶接、およびろう付けを含むがこれらに限定されない様々な方法を使用して、フレーム１００４に固着または接着することができる。熱接触を改善するために、チャネルと冷却剤パイプとの間に熱界面材料を配置することもできる。
フレーム１００４はまた、少なくとも部分的に、熱伝導性であり、熱を１つ以上のＬＥＤモジュール４００から冷却剤パイプ１００６に伝達する。特に、ＬＥＤモジュール４００と冷却剤パイプ１００６との間に配置されたフレーム１００４の第１の部分は、（１）ＬＥＤモジュール４００と冷却剤パイプ１００６との間の距離を減少させ、（２）ＬＥＤモジュール４００と冷却剤パイプ１００６との間の横断面積を増加させる寸法を有する、熱伝導性材料から形成することができる。このようにして、ＬＥＤモジュール４００と冷却剤パイプ１００６との間の熱抵抗を低減することができる。いくつかの実装形態では、フレーム１００４は、製造および組み立てを単純化するために、熱伝導性材料から完全に形成することができる。いくつかの実装形態では、フレーム１００４の第１の部分は、熱伝導性材料から形成することができるが、フレーム１００４の残りの部分は、材料コストを削減するために、ポリマーなどの別の材料から形成される。
フレーム１００４は、様々な金属、セラミック、ポリマー、または、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、炭素鋼、ポリエチレン、アクリル、および磁器を含むがこれらに限定されない複合材料から形成することができる。フレーム１００４を形成するために使用される材料に応じて、押出成形、砂型鋳造、フライス加工、射出成形、および手動成形を含むがこれらに限定されない様々な製造方法を利用することができる。フレーム１００４が複数の部品から組み立てられる場合、スナップフィット、ねじ留め具、ボルト留め具、接着剤、ろう付け、および溶接を含むがこれらに限定されない様々な結合機構を組み立てに使用することができる。
ライトスパイン１００２は、制御された農業環境において照明器具１０００を支持構造に固定するために使用することができる。支持構造は、レール、吊り下げプラットフォーム、天井、および壁を含むがこれらに限定されない様々なタイプの構造であり得る。ライトスパイン１００２は、照明器具１０００を支持構造に固定するために使用される異なるサイズおよびタイプの結合機構に対応するために、異なるサイズの１つ以上の穴を含む、フレーム１００４上に形成された突出フィンとすることができる。結合機構には、ボルト留め具、ねじ留め具、フック、およびシャックルが含まれ得るが、これらに限定されない。ライトスパイン１００２は、フレーム１００４の長さにまたがるように寸法決定することができ、したがって、フレーム１００４に沿って複数の位置を提供して、照明器具１０００を安定した方法で支持構造に結合する。例えば、ライトスパイン１００２は、フレーム１００４の長さにまたがる長さでフレーム１００４の上側に配置することができる。ライトスパイン１００２は、各穴の中心軸がフレーム１００４の上側に平行である複数の穴を含むことができる。複数のボルト留め具をライトスパイン１００２の両端および中央に取り付けて、照明器具１０００を支持構造の側壁に固定することができる。複数のライトスパイン１００２はまた、フレーム１００４の長さに沿って、またはフレーム１００４の複数の側面に分散されて、照明器具１０００が異なる支持構造に結合されることを可能にすることができる。
上記のように、冷却剤パイプ１００６は、流体冷却剤８００を流して、ＬＥＤモジュール４００によって生成された熱を取り込むために使用することができる。冷却剤パイプ１００６は、冷却剤パイプ１００６の一部がフレーム１００４の側面を超えて延在するようにフレーム１００４よりも長い長さを有するように寸法決定することができ、冷却剤回路、流体力学システム、または別の照明器具１０００からの冷却剤パイプ１００６のパイプへの結合を容易にすることができる。冷却剤パイプ１００６の端部が対応するねじ山を有するねじ切り継手、および、冷却剤パイプ１００６の端部が別のパイプの対応するフランジと嵌合するフランジを有するボルト留め具を含むがこれらに限定されない、様々なタイプの結合機構が、冷却剤パイプ１００６を別のパイプに結合するために使用可能である。好ましい実装形態では、押し込み接続配管継手は、冷却剤パイプ１００６の端部がむき出しのままである結合機構として使用することができる。このように、内部シールとＯリングを使用する必要はない。
複数の冷却剤パイプ１００６をフレーム１００４に組み込むことができ、各冷却剤パイプ１００６を使用して、流体冷却剤８００を同じ方向または反対方向に流すことができる。例えば、照明器具１０００は、フレーム１００４の反対側上に配置された２つの冷却剤パイプ１００６を含むことができる。複数のＬＥＤモジュール４００を支持する照明器具１０００の場合、反対の流れ構成（例えば、流体冷却剤８００が、２つの冷却剤パイプ１００６の間の反対方向に流れる）は、複数のＬＥＤモジュール４００からより均一に熱を除去することができる。比較すると、同じ流れ構成では、流体冷却剤８００入力に最も近いＬＥＤモジュール４００からより多くの熱が除去され、流体冷却剤８００入力から最も遠いＬＥＤモジュール４００から除去される熱はより少ない。加えて、反対の流れ構成は、閉じた冷却剤回路の実装をより確実に容易にすることができる。例えば、２つの冷却剤パイプ１００６は配管継手によって一端で接続することができ、その結果、照明器具１０００に入る流体冷却剤８００が、第１の冷却剤パイプ１００６、次に第２の冷却剤パイプ１００６を通って連続的に流れ、その後同じ側で照明器具１０００を出る。
冷却剤パイプ１００６は、銅、アルミニウム、およびステンレス鋼を含む様々な材料から形成することができる。好ましい実装形態では、冷却剤パイプ１００６は、藻類の成長、ファウリング、および腐食を低減するために銅から形成することができる。したがって、上記の押し込み接続配管継手を使用して銅冷却剤パイプ１００６を結合することにより、流体冷却剤８００は、照明器具内の他の材料（例えば、アルミニウムフレーム１００４）に接触することなく、銅のみからなる冷却剤回路を通過することができる。
冷却剤パイプ１００６の断面寸法は、所望の流量、流体冷却剤の特性（例えば、動的粘度、密度）、および所望のタイプの流れを含むがこれらに限定されない複数の要因に応じて変化し得る。例えば、流体冷却剤がより高い熱伝達係数を生じ、したがって照明器具１０００からより多くの熱を放散する乱流レジームにあることが望ましい場合がある。いくつかの実装形態では、冷却剤パイプ１００６の断面寸法は、特定のレイノルズ数Ｒｅが、所与のポンプ出力および冷却剤回路形状に対して所望の閾値（例えば、乱流の場合、Ｒｅ＞４０００）よりも大きくなるように選択することができる。冷却剤パイプ１００６の内面はまた、表面積および対流熱伝達係数を増加させるために粗面化することができる。内面粗さの有効な深さおよびピッチは、（例えば、より大きな圧力降下のために）ポンプ要件を実質的に増加させないように、そして流体冷却剤８００に対する内面の濡れ性を維持する（例えば、親水性、親油性のままである）ように選択することができる。
照明器具１０００から熱を取り込んで運ぶために使用される流体冷却剤８００は、いくつかの要因に基づいて選択することができる。第１に、ＬＥＤモジュール４００から流体冷却剤８００への熱放散を増加させるために、流体冷却剤８００が高い熱伝導率および高い比熱を示すことが好ましい。第２に、流体冷却剤８００は、制御された農業環境の動作温度と圧力範囲内において液相のままでなければならない。例えば、流体冷却剤８００は、それが照明器具１０００、冷却剤回路、ハイドロニクスシステム、または冷却塔を通過するときに凍結または沸騰してはならない。第３に、流体冷却剤８００はまた、冷却剤パイプ１００６を実質的に腐食しないように選択されなければならない。制御された農業環境の場合、流体冷却剤８００は、水、鉱油、グリコール、および混合物を含むがこれらに限定されない様々な流体であり得る。
照明器具１０００はまた、１つ以上の通信および／または補助電力ポートを含むことができ、例えば、ポートに結合された１つ以上の補助デバイスに補助ＤＣ電力を提供し、および／または照明器具と１つ以上の補助デバイスの間の通信を容易にする。このようなポートの例には、１つ以上のパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ポートおよび／または１つ以上のユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ポートが含まれるが、これらに限定されない。
例えば、照明器具１０００は、照明器具１０００内の様々な構成要素（例えば、ＬＥＤモジュール４００）に電力を供給する少なくとも１つの電力ポート１０１０、および／または照明器具１０００に電気的に結合された様々な構成要素（例えば、他の照明器具１０００または補助センサ）を含むことができる。電力ポート１０１０は、建物の電力供給システムなどから入力として交流（ＡＣ）電力を受け取ることができ、これは、プロセッサ９０を介して直流（ＤＣ）電力に変換することができる。プロセッサ９０は、以下でより詳細に説明するように、ＤＣ電源とＡＣ電源の間の変換を容易にするための電子機器を含むことができる。
１つ以上の通信ポート１００９はまた、照明器具１０００との間のデータ送信を容易にするために照明器具１０００内で使用することができる。例えば、通信ポート１００９は、電力の調整（例えば、高電圧および低電圧モード）、発光のスペクトル内容の調整（例えば、より多くの電力を青または赤のＬＥＤ素子に向ける）、および補助センサデバイスを操作するためのコマンド（例えば、データ記録の頻度）を含むがこれらに限定されない、照明器具１０００の様々な態様を遠隔制御するために使用することができる。別の実施例では、通信ポート１００９を使用して、電力消費、温度、および補助センサデバイスによって測定されたデータを含むがこれらに限定されない、様々な状態および監視データを遠隔ユーザに送信することができる。通信ポート１００９によって送受信されるデータは、以下でより詳細に論じられるように、部分的に、プロセッサ９０によって管理することができる。
通信ポート１００９は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブルおよびパワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）ケーブルを含むがこれらに限定されない様々なタイプの電気ケーブルに対応することができる。いくつかの実装形態では、ＵＳＢポートとＰｏＥポートの両方を含む複数の通信ポート１００９を使用して、より多くのタイプのケーブル配線および補助デバイスとのより大きな柔軟性および互換性を可能にすることができる。１つ以上の通信ポート１００９は、フレーム１００４の１つ以上の側上に配置することができる。例えば、通信ポート１００９のセットは、フレーム１００４の反対側上（例えば、左側および右側または前側および後側）に配置することができ、デイジーチェーン構成における複数の照明器具１０００間の接続を容易にする。通信ポート１００９はまた、補助センサが配備される可能性が高いフレーム１００４上に配置することができる。例えば、通信ポート１００９は、フレーム１００４の下側に配置されて、照明器具１０００の下に位置する植物の近くの周囲条件を監視するために使用される補助センサへの電気接続を提供することができる。いくつかの実装形態では、通信ポート１００９はＤＣ電源も供給する。例えば、照明器具１０００は、補助センサデバイスに電力を供給し、同じ通信ポート１００９を介して補助センサデバイスによって測定されたデータを受信することができるＵＳＢポートを含むことができる。
ＬＥＤモジュール４００は、アレイに配置された１つ以上のＬＥＤ素子を含むことができる。ＬＥＤモジュール４００の１つ以上のＬＥＤ素子は、それぞれ特定の波長の光を放出することができ、その結果、組み合わせて、ＬＥＤモジュール４００は、植物の成長ならびに、植物の光合成速度の改善、成長の改変、および紫外線（ＵＶ）滅菌を含むがこれらに限定されない、制御された農業環境の操作に関連する様々な側面を改善するように調整された、複数の波長の光を植物に照射する。１つ以上のＬＥＤ素子は、プリント回路基板の前面に組み立てることができる。１つの本発明の実装形態によるＬＥＤモジュール４００の例示的な回路レイアウトが、図６Ａおよび６Ｂに示され、これは、ＬＥＤモジュール４００Ａのそれぞれの半分４００Ａ１および４００Ａ２を示している。示されるように、ＬＥＤモジュール４００Ａは、プリント回路基板全体に分散された複数のＬＥＤ素子を含むことができる。
プリント回路基板は、１つ以上のＬＥＤ素子によって生成される熱放散を容易にするためのメタルコアプリント回路基板（ｍｅｔａｌ ｃｏｒｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ、ＭＣＰＣＢ）であり得る。ＬＥＤモジュール４００は、プリント回路基板の裏側が、上記のように陥凹部分に位置するフレーム１００４の下側と接触するように、フレーム１００４に結合することができる。ＬＥＤモジュール４００は、ねじ留め具、ボルト留め具、クリップ、およびクランプを含むがこれらに限定されない様々な結合機構を使用して、フレーム１００４に結合することができる。結合機構は、クランプ力がＬＥＤモジュール４００に加えられるように調整することができ、したがって、ＬＥＤモジュール４００とフレーム１００４との間の熱接触を改善する。さらに、熱界面材料はまた、ＬＥＤモジュール４００とフレーム１００４の間に配置することができ、熱接触を改善する。
いくつかの実装形態では、照明器具１０００はまた、ＬＥＤモジュール４００を覆うフレーム１００４の陥凹部分に配置された光学部品を含むことができる。光学部品は、ＬＥＤモジュール４００によって放出される光の方向および角度分布を変更するために使用することができる。例えば、光学部品の一部は、ＬＥＤモジュール４００から放出された光を照明器具１０００の真下に位置する植物に集束させるための凸面を有してもよい。光学部品は、ねじ留め具、ボルト留め具、クリップおよびクランプを含むがそれらに限定されない様々な結合機構を使用して、フレーム１００４に結合することができる。いくつかの実装形態では、光学部品は、ＬＥＤモジュール４００の周りに実質的に気密の囲いを形成することができ、したがって、制御された農業環境における周囲環境からＬＥＤモジュール４００を実質的に絶縁する。フレーム１００４によって形成することができる気密エンクロージャと同様に、光学部品は、水分の浸透を低減することができ、したがって、結露がＬＥＤモジュール４００を損傷するリスクを低減することができる。
１つの本発明の実装形態による例示的な照明器具１０００が、図７Ａ～７Ｃに示されている。図７Ａは、照明器具１０００の底面斜視図を示し、図７Ｂは、照明器具１０００の正面図、底面図、左側面図、および右側面図を示す。示されるように、照明器具１０００は、一列に配置され、フレーム１００４の下側に配置されている、３つのＬＥＤモジュール４００Ａ、４００Ｂ、および４００Ｃを支持するように寸法決めされたフレーム１００４を含む。ライトスパイン１００２は、フレーム１００４の全長に実質的にまたがるフレーム１００４の上部に形成することができる。ライトスパイン１００２は、制御された農業環境における支持構造への照明器具１０００の結合を容易にするために、複数の異なるサイズの穴を含むことができる。フレーム１００４の左側および右側のパネルは、複数のねじ留め具によって固定することができ、したがって、取り外すことができてフレーム１００４の内部空洞へのアクセスを可能にすることが可能である。フレーム１００４の左側パネルは、２つの通信ポート１００９、例えば、ＵＳＢポート１０１２ＡおよびＰｏＥポート１００８Ｃを含むことができる。フレーム１００４の右側パネルはまた、２つの通信ポート１００９、例えば、２つのＰｏＥポート１００８Ａおよび１００８Ｂ、ならびに電力ポート１０１０を含むことができる。２つの通信ポート、例えば、ＵＳＢポート１０１２ＢおよびＰｏＥポート１００８Ｄは、フレーム１００４の下側に配置することができて、植物の近くの周囲条件を監視するために使用することができる補助センサデバイスへの接続を容易にする。照明器具１０００はまた、フレーム１００４の前側および後側に沿って配置された２つの冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂを含む。フレーム１００４は、対応する一対のチャネルを含むようにアルミニウム押し出しから形成することができる。銅から形成することができる冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂは、対応するチャネルに圧入またはクラッシュフィットすることができる。このようにして、冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂを通って流れる流体冷却剤がフレーム１００４に接触する可能性が大幅に低減される。
図７Ｃは、冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂがフレーム１００４のチャネルに圧入されていることが示されている照明器具１０００の断面図を示す。熱界面材料１００７は、熱接触を改善するためにチャネルと冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂとの間に配置することができる。ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃは、フレーム１００４の下側の陥凹部分に実質的に配置され、冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂに近接して配置されて、熱放散を容易にする。示されるように、熱伝導性材料から形成されるフレーム１００４の小さな部分は、冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６ＢとＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃとの間に存在する。図７Ｃはまた、様々な制御回路基板１００、２００、および３００を支持するために使用される取り付け機構１０１４を示し、これらは、以下、まとめてプロセッサ９０と呼ばれる。取り付け機構１０１４は、フレーム１００４の前側および後側に沿って配置された一対の突出スロットであり、プロセッサ９０の対向する縁部を支持するように寸法が決められている。プロセッサ９０は、ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃによって生成される熱による熱効果を低減するために、冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６ＢならびにＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃの上に配置される。複数のねじ留め具を介してフレーム１００４に結合することができる光学部品１０２０も含まれる。光学部品１０２０は、ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃによって放出された光を所望の方向および角度分布に沿って方向転換するために使用される凸面を備えた透明レンズであり得る。光学部品１０２０はまた、ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃを周囲の周囲環境から実質的に囲み、絶縁することができる。
図７Ｄ－１および７Ｄ－２は、本開示のいくつかの実装形態による、１つ以上の搭載カメラおよび／またはセンサ１００５および無線通信デバイス１００３を含む別の照明器具１０００の様々な図を示す。示されるように、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５および無線デバイス１００３は、照明器具１０００のフレーム１００４に取り付けられ、および／または統合することができる。カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５および／または無線デバイス１００３は、様々な通信ポート（例えば、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄ、ＵＳＢポート１０１２Ａ～１０１２Ｂ）へのアクセサリとして、照明器具１０００に結合されたセンサ／通信デバイスと組み合わせて、またはその代わりとして使用することができる。いくつかの実装形態では、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５および／または無線デバイス１００３は、電力ポート１０１０から直接（例えば、ポート１０１０がＡＣ電力を供給する）、または別のデバイスから間接的に（例えば、プロセッサ９０はＤＣ電力を供給する）電力を受け取ることができる。
いくつかの実装形態では、フレーム１００４は、カメラ／センサ１００５および／または無線デバイス１００３を機械的に取り付けるための１つ以上の開口部（図示せず）（例えば、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５および／または無線デバイス１００３のハウジングまたはプリント回路基板上の対応する開口部と整列するボルト（複数可）またはねじ留め具（複数可）用の開口部）を含むことができる。１つ以上の開口部はまた、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５および／または無線デバイス１００３に電気フィードスルーを提供することができる。例えば、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５の感知構成要素および／または無線デバイス１００３の送信機／受信機は、フレーム１００４の外部上に配置され、１つ以上のワイヤを介してフレーム１００４の空洞内に配置されたそれぞれのプロセッサに電気的に結合することができる。いくつかの実装形態では、フレーム１００４は、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５の視野への障害物を低減または防止するための開口および／または凹んだセクションを含むことができる。フレーム１００４はまた、ガスケット用の嵌合機構（例えば、凹んだセクション）ならびに／または、フレーム１００４の空洞内に配置されたカメラ／センサ１００５および／もしくは無線デバイス１００３の敏感な構成要素（例えば、露出した電子回路）を環境から保護するためのシールを提供することができる。
無線通信デバイス（複数可）１００３は、照明器具１０００との間の無線通信を容易にするために、１つ以上のＷｉＦｉアンテナおよび付随する電気回路（例えば、チップセット、プロセッサ）を含むことができる。いくつかの実装形態では、無線デバイス１００３は、１つ以上の遠隔デバイス（例えば、コンピュータ、サーバ、タブレット、スマートフォン）と通信するための送信機および／または受信機を含むことができる。例えば、無線デバイス１００３は、カメラ／センサ１００５（またはＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄおよび／またはＵＳＢポート１０１２Ａ～１０１２Ｂに結合された別のセンサ）によって収集された様々な感知データを遠隔デバイスに（例えば処理、記録用に）送信するための送信機を含むことができる。別の実施例では、無線デバイス１００３は、遠隔デバイスからの信号を受信するための受信機を含むことができ、これは、照明器具１０００の動作を調整するコマンドを含むことができる。コマンドは、ＬＥＤモジュール４００の光出力（例えば、全強度、スペクトル強度分布）、冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂを通過する流体冷却剤の流れの調整（例えば、流量を制御するためのバルブの調整）、および様々なセンサの設定（例えば、センサのオン／オフ、取得レート、センサの動作モード）の調整を含むことができるが、これに限定されない。
いくつかの実装形態では、無線デバイス１００３の電気回路（複数可）は、ワイヤレスデバイス１００３のそれぞれのアンテナに電気的に結合された個別回路基板（図示せず）を含むことができる。次に、回路基板は、照明器具１０００のそれぞれの構成要素間の電気通信を容易にするために照明器具１０００内の他の回路（例えば、プロセッサ９０）に結合することができる。いくつかの実装形態では、無線デバイス１００３は、照明器具１０００上の通信ポート（例えば、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄおよび／またはＵＳＢポート１０１２Ａ～１０１２Ｂ）および／または別のデバイス（例えば、カメラ／センサ１００５）の１つ以上に直接結合することができる。
無線デバイス１００３は、一般に、ＬｏＲａＷＡＮ、ＷｉＳｕｎ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、３Ｇ、４Ｇ、および５Ｇを含むがこれらに限定されない様々な通信プロトコルを使用して、他の遠隔デバイスと通信することができる。いくつかの実装形態では、無線デバイス１００３によって送信および／または受信される無線信号は、ｗｉｒｅｄ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｒｉｖａｃｙ（ＷＥＰ）、Ｗｉ－Ｆｉ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄ ａｃｃｅｓｓ（ＷＰＡ）、ＷＰＡバージョン２（ＷＰＡ２）、およびＷＰＡバージョン３（ＷＰＡ３）を含むがこれらに限定されない、様々な暗号化プロトコルを使用して暗号化することができる。いくつかの実装形態では、照明器具１０００との間のデータ通信のためにイーサネットケーブル１６０の代わりに無線デバイス１００３を使用することができる。このようにして、複数の照明器具１０００を含む照明システムは、通信（例えば、照明器具１０００の間、照明器具１０００と遠隔デバイスとの間）のためにそれぞれの無線デバイス１００３を利用することができ、したがって、使用されるイーサネットケーブル１６０の量を減らすことによって設置を単純化する。いくつかの実装形態では、それぞれが無線デバイス１００３を使用する複数の照明器具１０００を、照明器具の無線メッシュネットワークとして構成および配置することができる。
図７Ｄ－１および７Ｄ－２の照明器具１０００はまた、１つ以上のカメラ、他の画像化デバイス（例えば、熱画像装置）、または照明器具１０００のフレーム１００４の中または上に配置された（統合された）他のセンサ（参照番号１００５で総称される）を含むことができる。カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、照明器具１０００の周囲の環境における植物および／または他の関心のある対象の画像（ビデオ画像または静止画像、ならびに熱画像）、照明条件、温度、相対湿度、空気および／または土壌中の栄養素レベル、および二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を含むがこれらに限定されない、農業環境に関する様々な情報を取得するために使用することができる。カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５に含まれ得る様々なタイプのセンサの例には、少なくとも可視波長および／またはＩＲ波長の範囲の放射に応答する１つ以上のカメラ、気温センサ、近赤外線（ＮＩＲ）葉水分センサ、相対湿度センサ、ハイパースペクトルカメラ、二酸化炭素センサ、赤外線（ＩＲ）葉温度センサ、気流センサ、およびルートゾーン温度センサが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実装形態では、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、ＬＥＤ光源（複数可）４００によって照射された照明器具１０００の周囲の環境における植物および／または他の関心のある対象の部分に近接する感知データを取得するように構成することができる。複数のカメラ／センサ１００５を使用するいくつかの例示的な実装形態では、複数のカメラ／センサ１００５は、カメラおよび／またはセンサのそれぞれの視野（ＦＯＶ）が実質的に重複しているか、または実質的に同じであるように、照明器具１０００のフレーム１００４上に（例えば、互いに十分に近接して）同じ場所に配置され得る。このようにして、異なるタイプの感知データが環境の同じ領域に対応することができ、したがって、環境のより包括的な分析が可能になる。いくつかの実装形態では、照明器具１０００のＬＥＤ光源４００によって照射される植物および／または他の関心のある対象の一部は、照明器具１０００上に配置され／照明器具１０００に統合されているカメラ／センサ１００５の対応するセットによってそれぞれ特徴付けられるサブ領域にさらに細分することができる。
いくつかの実装形態では、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、異なるスペクトル帯域内の画像および他の情報の取得を容易にする複数のカメラまたは他の画像化デバイス（例えば、熱画像装置）を含むことができる。例えば、照明器具１０００は、紫外線帯域（例えば、１０ｎｍから４００ｎｍの間の波長）、可視帯域（例えば、４００ｎｍから７００ｎｍの間の波長）、近赤外線（ＮＩＲ）帯域（例えば、７００ｎｍから１．４μｍの間の波長）、中赤外線（ＭＩＲ）帯域（例えば、１．４μｍから８μｍの間の波長）、および遠赤外線（ＦＩＲ）帯域（例えば、８μｍを超える波長）を含むがこれらに限定されない、様々なスペクトル帯域で画像を取得するカメラを含むことができる。
この目的のために、図７Ｄ－２は、照明器具１０００の１つの実装が、３つのカメラ／センサ１００５Ａ、１００５Ｂ、および１００５Ｃを含むことができることを示している。図７Ｄ－２に示すように、複数のカメラ／センサ１００５Ａ、１００５Ｂ、および１００５Ｃは、１つ以上の光源４００に隣接する照明器具１０００の底部と統合されてその上に配置することができる。図７Ｄ－２は、照明器具１０００の下部にある複数の光源４００の片側に配置された３つのカメラ／センサを示すが、本明細書に記載の本発明の概念に従って、異なる数のカメラ／センサ１００５を照明器具１０００に含めることができること、そして、１つ以上のカメラ／センサは、図７Ｄ－２に示されるもの以外の（および他の例示の実装形態に関連して以下でさらに論じられるような）照明器具の様々な場所および／または位置で、照明器具１０００上に配置されるか、そうでなければそれと統合することができることを理解されたい。
いくつかの実装形態では、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、１つ以上のプロセッサ（例えば、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉプロセッサ）を含むことができ、カメラ（複数可）／センサ（複数可）の１つ以上は、プロセッサの１つ以上で動作するように構成することができる。図７Ｄ－２に示される照明器具の一例の実装形態では、照明器具１０００は、可視カメラ１００５Ａ、赤外線カメラ１００５Ｂ、および／またはＩＲ単一点センサ１００５Ｃを含む。示されるように、複数のカメラ／センサは、互いに近接して器具１０００上の同じ場所に配置することができる（例えば、それらが重複するかまたは著しく重複する視野を有するように）。カメラ／センサ１００５Ａ、１００５Ｂおよび１００５Ｃは、フレーム１００４の空洞に配置された１つ以上のプロセッサによって制御することができる。
カメラ／センサ１００５Ａの一例には、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉ Ｃａｍｅｒａ Ｍｏｄｕｌｅ ｖ２が含まれるが、これに限定されない。ｖ２ Ｃａｍｅｒａ ＭｏｄｕｌｅにはＳｏｎｙ ＩＭＸ２１９ ８メガピクセルセンサが搭載されており、高解像度のビデオや静止画を取得するために使用できる。センサは、静止画キャプチャに加えて、１０８０ｐ３０、７２０ｐ６０、およびＶＧＡ９０ビデオモードをサポートする。センサは、１５ｃｍのリボンケーブルを介してＲａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉのカメラシリアルインタフェース（ＣＳＩ）ポートに接続する。カメラは、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉ １、２、および３を含むがこれらに限定されない様々なＲａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉモデルで動作する。カメラ１００５Ａは、マルチメディア抽象化レイヤー（ＭＭＡＬ）およびＬｉｎｕｘ用ビデオ（Ｖ４Ｌ）ＡＰＩを使用してアクセスおよび制御できる。さらに、多数のサードパーティソフトウェアライブラリを使用して、様々なソフトウェア環境（例えば、Ｐｉｃａｍｅｒａ Ｐｙｔｈｏｎライブラリを使用するＰｙｔｈｏｎ）でカメラ１００５Ａを制御できる。
カメラ／センサ１００５Ｂの一例には、赤外線Ｃａｍｅｒａ Ｍｏｄｕｌｅ ｖ２（Ｐｉ ＮｏＩＲ）が含まれるが、これに限定されない。ｖ２ Ｐｉ ＮｏＩＲには、Ｓｏｎｙ ＩＭＸ２１９ ８メガピクセルセンサが搭載されており、これは、１００５ＡのＲａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉカメラモジュールｖ２で使用されているカメラと同じである。違いは、Ｐｉ ＮｏＩＲには赤外線フィルタが含まれていないため（ＮｏＩＲ＝赤外線なし）、赤外線スペクトルの少なくとも一部（ＮＩＲなど）の画像を取得できることである。いくつかの実装形態では、Ｐｉ ＮｏＩＲを正方形の青いゲルと一緒に使用して、緑の植物の健康状態を監視することができる。Ｐｉ Ｃａｍと同様に、Ｐｉ ＮｏＩＲは、Ｒａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉ １、２、および３を含むがこれらに限定されない様々なＲａｓｐｂｅｒｒｙ Ｐｉモデルを使用できる。また、Ｐｉ ＮｏＩＲカメラは、ＭＭＡＬおよびＶ４Ｌ ＡＰＩおよびサードパーティライブラリ（例えば、Ｐｉｃａｍｅｒａ Ｐｙｔｈｏｎライブラリを使用するＰｙｔｈｏｎ）を使用してソフトウェアでアクセスおよび制御することもできる。
いくつかの例示的な実装形態では、カメラ１００５Ｂに関連して説明した上記のＰｉ ＮｏＩＲカメラは、代わりにカメラ／センサ１００５Ａとして機能することができ、その結果、カメラ１００５Ａは、約３５６ナノメートルから９５０ナノメートルの範囲のスペクトル内容を有する画像をキャプチャするために使用することができる（スペクトルの可視部分および赤外線スペクトルの少なくとも一部、例えばＮＩＲを含む）。カメラ／センサ１００５ＡがＰｉ ＮｏＩＲカメラなどの広帯域カメラ／センサを含む実装形態では、カメラ／センサ１００５Ｂは、約８マイクロメートルから約１４マイクロメートルの範囲の波長（ＦＩＲ）に応答する長波ＩＲ熱画像装置であり得る。このような熱画像装置の一例には、１６０ｘ１２０ピクセルの較正済み放射分析出力を提供するＦＬＩＲ Ｌｅｐｔｏｎ３．５マイクロ熱画像装置が含まれるが、これに限定されない。
ＩＲ単一点センサ１００５Ｃの一例には、非接触温度測定用のＭｅｌｅｘｉｓ ＭＬＸ９０６１４赤外線温度計が含まれるが、これに限定されない。ＩＲ感知サーモパイル検出器チップとシグナルコンディショニング特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）は、同じＴＯ－３９缶に統合されている。ＭＬＸ９０６１４には、低ノイズアンプ、１７ビットアナログ－デジタルコンバータ（ＡＤＣ）、および温度計の高精度と分解能を実現する強力なデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）ユニットも含まれている。温度計は、０．０２°Ｃの分解能で全温度範囲の測定温度へのアクセスを提供するデジタルＳＭＢｕｓ出力で工場で較正することができる。デジタル出力は、パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用するように構成できる。標準として、１０ビットＰＷＭは、測定温度を－２０°Ｃ～１２０°Ｃの範囲で連続的に送信するように構成されており、出力分解能は０．１４°Ｃである。
いくつかの実装形態では、プロセッサ（複数可）は、プロセッサ９０に対応することができる（例えば、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、ＬＥＤ光源４００および様々な通信ポートをサポートするために使用される同じ回路基板に結合されている）。いくつかの実装形態では、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５の動作に関連するプロセッサ（複数可）は、プロセッサ９０に電気的に結合された１つ以上の個別の回路基板に関連付けられ得る。そのような場合、プロセッサ９０を使用して、それぞれのプロセッサ（複数可）を介したカメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５の制御を容易にすることができる。例えば、プロセッサ（複数可）はＰｉプロセッサ（複数可）であってもよく、これは一般に、統合された高度なＲＩＳＣマシン（ＡＲＭ）互換の中央処理装置（ＣＰＵ）とオンチップグラフィックス処理装置（ＧＰＵ）を備えたＢｒｏａｄｃｏｍシステムオンチップ（ＳｏＣ）を備えている。セキュアデジタル（ＳＤ）カードを使用して、オペレーティングシステムとプログラムメモリをＳＤ大容量（ＳＤＨＣ）またはＭｉｃｒｏＳＤＨＣサイズのいずれかで記憶できる。ボードは複数のポート（例えば、１つから４つのＵＳＢポート）を有してもよい。ＨＤＭＩおよびコンポジットビデオは、ビデオ出力、およびオーディオ出力用の標準の３．５ｍｍチップリングスリーブジャックのためにサポートされ得る。低レベルの出力は、Ｉ２Ｃなどの一般的なプロトコルをサポートする多数のＧＰＩＯピンによって提供される。Ｂモデルには８Ｐ８Ｃイーサネットポートがあり、Ｐｉ３とＰｉ Ｚｅｒｏ ＷにはオンボードＷｉ－Ｆｉ８０２．１１ｎとＢｌｕｅｔｏｏｔｈがある。
いくつかの実装形態では、１つ以上のカメラおよび／またはセンサ１００５は、照明器具１０００に関連して組み立ておよび／または設置を容易にするために別個のモジュールとしてパッケージ化することができる。そのようなカメラ／センサモジュールは、照明器具１０００のフレーム１００４に機械的に直接取り付けられ、照明器具１０００内の他のシステムに電気的に結合することができる（例えば、ケーブルまたはワイヤでモジュールをプロセッサ９０に接続する）。一態様では、別個のモジュールは、カメラ／センサ１００５をパッケージ化し、環境中の水および／または水分への曝露から様々な構成要素を保護することをより容易にすることができる。いくつかの実装形態では、複数のモジュールをフレーム１００４上に配置することができ、各モジュールは１つ以上のカメラ／センサ１００５を含むことができる。１セットのカメラ／センサ１００５を備えたモジュールはまた、別のセットのカメラ／センサ１００５を備えた別のモジュールと容易に交換することができる。このようにして、照明器具１０００は、設計をモジュール式とすることができ、したがって、照明器具１０００の初期組み立て中および／または組み立て後（配備後にモジュールを変更／更新するために）、同じフレーム１００４上に異なる機能を有する異なるモジュールの設置を可能にする。
別の例示的な実装形態では、図７Ｅ～７Ｐは、上記の説明で紹介したように、カメラ／センサ１００５を備えた照明器具１０００のいくつかの図を示し、カメラ／センサは、マルチスペクトル画像化システム１１００（本明細書では「画像化システム１１００」とも呼ばれる）として機能するモジュールとして統合されている。図に示されるように、一例の実装形態では、画像化システム１１００は、ＬＥＤ光源４００Ａと４００Ｂとの間のフレーム１００４に直接取り付けることができる。照明器具１０００はまた、搭載冷却（例えば、冷却パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂ）および照明器具１０００と別のデバイス（例えば、別の照明器具１０００、遠隔デバイス、アクセサリ）との間のデータ転送のための様々な通信ポート（ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｃ、ＵＳＢポート１０１２Ａ）を含むことができる。図７Ｎ～７Ｐの断面図に示されるように、画像化システム１１００は、電子回路を含むことができる。いくつかの実装形態では、画像化システム１１００は、電力を受け取るため、および／または画像化システム１０００との間でデータを転送するために、照明器具１０００の他の構成要素（例えば、制御回路基板１００、２００、３００）に電気的に結合することができる。
画像化システム１１００を使用して、環境中の植物の成長および／または健康状態を経時的に特徴付けることができる。これは、部分的には、画像化システム１１００を単独で、または１つ以上の光源（例えば、ＬＥＤ光源４００Ａ～４００Ｃ）と組み合わせて利用して、植物および／または他の関心のある対象に異なる波長の放射を照射することによって達成することができ、そして、異なる波長での照射に応答して、植物および／またはそれらの周囲（例えば、照明器具１０００の環境内）における関心のある他の対象のスペクトル光学特性を経時的に測定することができる。前述のプロセスは、「動的有限吸光および反射分光法」と呼ばれ、特定の波長での照射に応答して、植物および／または他の関心のある対象について、異なる有限スペクトル画像および／または他の情報が時間の関数として収集され、次に、取得した画像／収集した情報を分析して、植物および／または他の関心のある対象の物理的変化を判定する。
以下でさらに説明するように、一例の実装形態では、画像化システム１１００は、１つ以上の比較的狭い帯域または本質的に単色の照射器（例えば、本明細書では「フラッシュ」とも呼ばれる）を含むことができる。これらの照射器は、１つ以上の植物および／または他の関心のある対象の照射（「フラッシュ」）を提供するように制御することができ、一方、画像化システム１１００の１つ以上のカメラ／センサは、画像および／または比較的狭帯域または本質的に単色のフラッシュによって照射された関心のある対象物に関する他の情報を取得するように操作される。
画像化システム１１００によって測定されるような植物のスペクトル光学特性は、植物の発育に関連する様々な化合物を検出および定量化するために使用することができる。例えば、図７Ｑは、様々なタイプのクロロフィル化合物のスペクトル吸収特性を示している。示されているように、様々な化合物は異なる吸収ピークを示し、これを使用して化合物を識別および区別することができる。これらの化合物の存在は、異なる植物種間で異なる場合がある。特定の植物種について、画像化システム１１００によって測定される、名目上のベースラインに対するこれらの化合物の量は、発育段階、将来の収穫収量、外観、栄養組成、構造的完全性、開花、および受粉を含むがこれらに限定されない、植物の発育の様々な側面に関する貴重な情報を提供することができる。
一実施例では、光源は、実質的に広帯域の光（例えば、白色光源）で植物を照らすことができる。この場合、画像化システム１１００は、植物によって反射された広帯域光のスペクトル成分を分離することによって植物のスペクトル反射特性を測定する分光計（例えば、搭載モノクロメータ）を含むことができる。別の実施例では、光源は、特定の波長の実質的に単色の光で植物を照らすことができ、画像化システム１１００は、その波長で植物によって反射された光の量を測定することができる（例えば、単一点測定、植物の画像）。光源の発光波長は調整可能とすることができる。したがって、画像化システム１１００は、植物を照明する光の波長を調整することによって、異なる波長での植物のスペクトル反射特性を取得することができる。この場合、画像化システム１１００は、フィルタを使用せずに植物のスペクトル特性を取得することができる。
画像化システム１１００によって収集されたデータを使用して、植物の発育を監視すること、および／または、植物の健康と成長を改善するために照明器具１０００の他の構成要素（例えば、ＬＥＤ光源４００によって放出される光の総強度またはスペクトル強度）を調整するためのフィードバックを提供することができる。例えば、画像化システム１１００が害虫によって引き起こされた植物への損傷を検出した場合、照明器具１０００は、駆除剤の形態としてより多くのＵＶ光で植物を照らすように調整することができる。別の実施例では、画像化システム１１００は、典型的な昼／夜サイクル（例えば、短日／長日植物の開花）中の植物への変化を評価するために経時的なデータを取得することができる。この情報は、照明器具１０００を調整して、多かれ少なかれ近赤外光（例えば、７３０ｎｍの光）で植物を照らすことによって、植物が開花する時期を変更するために使用することができる。このようにして、植物をより速い速度で成長させることができる。
図８Ａ～８Ｉおよび８Ｊ～８Ｑは、それぞれ、ハウジング１１２０がある場合とない場合の例示的な本発明の実装によるマルチスペクトル画像化システム１１００のいくつかの図を示している。示されるように、画像化システム１１００は、前述のカメラ／センサ１００５Ａ、１００５Ｂおよび１００５Ｃをサポートする回路基板１１１０を含むことができる。画像化システム１１００はまた、１つ以上の対応するマルチスペクトル画像の取得を容易にするために様々な波長の放射を植物に照射するためのＬＥＤアレイ１１４０Ａおよび１１４０Ｂ（まとめてＬＥＤアレイ１１４０と呼ばれる）を含むことができる（この中で、対象の植物（複数可）によって反射されるかまたはそうでなければ放出される放射は、特定の波長の放射を有するＬＥＤ／ＬＥＤからの１つ以上のフラッシュに曝されると、カメラ／センサの１つ以上によって感知／キャプチャされる）。したがって、画像化システム１１００は、単一の自己内蔵型デバイスにおいてマルチスペクトル照射および感知の両方を提供する。画像化システム１１００はまた、ＬＥＤアレイ１１４０を増強するために、および／または植物の化学的／形態学的特性を変更するために、補助ＬＥＤアレイ１１５０Ａおよび１１５０Ｂ（まとめて補足ＬＥＤアレイ１１５０と呼ばれる）を含むことができる。画像化システムはまた、単一点レーザー距離計１１７０を含むことができる。回路基板１１１０は、ＬＥＤアレイ１１４０および１１５０、カメラ／センサ１００５、レーザー距離計１１７０、および画像化システム１１００の他の構成要素の動作をサポートするための電力電子回路１１６０を含むことができる。画像化システム１１００は、カメラ／センサ１００５Ａ、１００５Ｂおよび１００５Ｃ、ＬＥＤアレイ１１４０および１１５０、ならびに他の電子機器を周囲環境から保護するための、ハウジング１１２０を含むことができる。
ＬＥＤアレイ１１４０は、１つ以上のＬＥＤ素子１１４２を含むことができる。アレイ１１４０の各ＬＥＤ素子１１４２は、特定の波長帯域または本質的に単色の波長で放射を放出することができ、他のＬＥＤ素子１１４２から独立して制御することができる。１つ以上のＬＥＤ素子１１４２が、環境の所望の部分（例えば、照明器具１０００の下の植物）に比較的狭い帯域または実質的に単色の放射を照射するように操作される場合、カメラ／センサ１００５の１つ以上（例えば、カメラ１００５Ａ）は、操作されたＬＥＤ素子（複数可）の対応する波長（複数可）の放射への曝露に応答して、視野内の植物対象によって反射または放出される放射を含む対応する画像を取得する。異なるＬＥＤ素子１１４２は、異なる波長の放射で環境の所望の部分を照らすために活性化することができ、カメラ／センサ１００５は、次に、活性化されたＬＥＤ素子のそれぞれの異なる波長／波長帯域から生じる反射および／または放出された放射に関連する対応する画像または他の感知された情報を取得することができる。いくつかの例示的な実装形態では、複数の波長／波長帯域で画像および／または他の情報を取得した後、それぞれの取得した画像を互いに整列および重ね合わせることによってマルチスペクトル画像を形成することができる。このようにして、マルチスペクトル画像は、環境の所望の部分に関する空間的およびスペクトル情報を含むことができる（例えば、マルチスペクトル画像の各ピクセルは、対応するスペクトルデータを含む）。
画像化システム１１００は、一般に、１つ以上のＬＥＤアレイ１１４０を含むことができる。各ＬＥＤアレイ１１４０は、１つ以上のＬＥＤ素子１１４２を含むことができる。例えば、各ＬＥＤアレイ１１４０は、約１から約１００のＬＥＤ素子１１４２を含むことができる。ＬＥＤアレイ１１４０内のＬＥＤ素子１１４２は、回路基板１１１０上で互いに近接して配置することができる。ＬＥＤアレイ１１４０は、所望の照明プロファイルを提供するために回路基板１１１０上に配置することができる。例えば、ＬＥＤアレイ１１４０Ａおよび１１４０Ｂは、同じタイプのＬＥＤ素子１１４２を含むことができ、したがって、同じ波長で放射を放出する複数の放射源を提供することができる。図８Ａは、ＬＥＤアレイ１１４０Ａおよび１１４０Ｂがカメラ１００５Ａの反対側に配置できることを示す。カメラ１００５Ａの反対側からの放射を植物および／またはその周囲に照射することにより、カメラ１００５Ａは、より均一な照射下で画像を取得することができる。他の照明プロファイルは、異なる配置で、および／または光学要素を使用して達成することができる（例えば、ＬＥＤアレイ１１４０の前のハウジング１１２０の一部を成形し、別個のディフューザまたはレンズをＬＥＤアレイ１１４０上に配置する）。
ＬＥＤアレイ１１４０は、一般に、それぞれ異なる波長で放射を放出するＬＥＤ素子１１４２を含むことができる。例えば、ＬＥＤ素子１１４２は、約２００ｎｍから約２μｍの範囲の波長で放射を放出することができる。ＬＥＤ素子１１４２の数およびそれらが発光する波長は、部分的に、照明器具１０００の環境における植物（図７Ｑを参照）および／または他の関心のある対象に関連する様々な化合物の既知のスペクトル吸収ピークに基づいて選択することができる。例えば、ＬＥＤ素子１１４２は、ＵＶからＮＩＲ波長範囲までのいくつかの異なるタイプの化合物の吸収ピークをカバーするように選択することができる。いくつかの実装形態では、植物および／または他の対象のマルチスペクトル画像を取得するときに、より高いスペクトル分解能を提供するために、より小さなスペクトル帯域幅（例えば、本質的に単色放射）を有するＬＥＤ素子１１４２を使用することが好ましい場合がある。例えば、本質的に単色であると考えられる１つ以上のＬＥＤ素子１１４２のスペクトル帯域幅は、約５０ｎｍ未満であり得る。他のＬＥＤ素子１１４２は、より広い範囲の波長の放射を放出することができ、例えば、ＬＥＤ素子１１４２のうちの１つ以上は、生成された放射が波長の帯域をカバーし、特定の色温度に対応するものとして指定することができる白色ＬＥＤであり得る。
いくつかの実装形態では、ＬＥＤ素子１１４２は、それぞれ、比較的短い期間連続して（および任意選択で何らかのパターンまたは順序に従って）アクティブ化する（すなわち、急速にオンおよびオフする）ことができ、したがって、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５を使用して反射放射に関連する様々な情報を取得するとき、植物を短時間の光の「フラッシュ」にさらす。例えば、ＬＥＤ素子１１４２は、約１秒未満の持続時間で放射を放出することができる。この方法でＬＥＤ素子１１４２を作動させることは、（１）異なる波長で画像／情報を取得する間の時間遅延を低減して、取得された複数の画像／情報が同じ環境条件を表すようにすることと、２）植物および／または他の画像化対象が放射に曝される期間を短縮することを含むがこれらに限定されない、複数の利点を有することができる。いくつかの実装形態では、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、ＬＥＤ素子１１４２と同期することができ、その結果、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５は、ＬＥＤ素子１１４２がアクティブになると画像／情報を取得するようにトリガーされる。このようにして、一連の画像／情報は、異なるＬＥＤ素子１１４２からの放射で植物を順次フラッシュし、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５を使用して各フラッシュ中に画像／情報をキャプチャすることによって収集することができる。さらに他の実装形態では、異なるスペクトル出力を有する複数のＬＥＤを一緒にアクティブ化することができ、その間、１つ以上の画像および／または他の情報が、照射された植物および／または他の対象によって吸収および／または反射される放射に関して取得される。
一例の実装形態では、ＬＥＤアレイ１１４０の本質的に単色のＬＥＤ素子１１４２のそれぞれの波長は、これらに限定されないが、３６５ｎｍ、４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６２０ｎｍ、６３０ｎｍ、６６０ｎｍ、７３０ｎｍ、８５０ｎｍ、８６０ｎｍ、９４０ｎｍ、および９５０ｎｍを含むことができる。より一般的には、ＬＥＤアレイ１１４０のＬＥＤ素子１１４２は、約３６５ｎｍから５４０ｎｍの間、および約６０５ｎｍから１１００ｎｍの間の放射波長を有することができる。
いくつかの実装形態では、ＬＥＤアレイ１１４０内のＬＥＤ素子１１４２が、植物に化学的および／または形態学的変化（例えば、光形態形成）を引き起こすことなく、所望の品質（例えば、画像／情報の信号対雑音比が事前定義された閾値を超えている）で画像／情報を取得するのに十分な強度の放射を放出することが好ましい場合がある。このようにして、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５によって取得された様々な画像／情報は、それらの非照明状態の植物を表している。例えば、ＬＥＤ素子１１４２は、約６ワット未満のワット数定格を有することができる（ワット数定格は、ＬＥＤ素子１１４２からの放射出力と相関し得る）。
補助ＬＥＤアレイ１１５０は、追加のＬＥＤ素子１１５２を含むことができる。ＬＥＤ素子１１５２は、上記のＬＥＤ素子１１４２と同じ特徴のうちの１つ以上を有することができる。一実施例では、ＬＥＤ素子１１５２は、照射された植物／他の対象に関連する画像／情報を取得するときに放射の全体的な強度を高めるために、ＬＥＤ素子１１４２と同じ波長の１つ以上で放射を放出することができる（すなわち、ＬＥＤエレメント１１４２および１１５２の両方がアクティブになる）。いくつかの実装形態では、ＬＥＤ素子１１５２は、ＬＥＤ素子１１４２よりも大きい放射出力を提供することができる。例えば、ＬＥＤ素子１１５２は、約６ワットを超えるワット数定格を有することができる。ＬＥＤ素子１１５２によって提供されるより高い放射出力は、部分的に、環境内の植物に化学的および／または形態学的変化を意図的に誘発するために使用することができる。例えば、ＬＥＤ素子１１５２は、植物の昼／夜サイクルを変更する（例えば、植物が開花するときに変更する）ために、７３０ｎｍでより高い放射出力を提供することができる。別の実施例では、ＬＥＤ素子１１５２は、環境内の害虫を追い払うためにＵＶ光を提供することができる。
ハウジング１１２０は、部分的に、画像化システム１１００の様々な構成要素を囲んで保護し、照明器具１０００のフレーム１００４への画像化システム１１００の設置を容易にするために使用することができる。例えば、図８Ａ～８Ｅは、ハウジング１１２０が、例えば、１つ以上のボルトまたはねじ留め具を介した取り付けを容易にするために、フレーム１００４（図示せず）上の対応する穴のセットと整列する各コーナーに複数の開口部１１２２を含むことを示している。いくつかの実装形態では、ハウジング１１２０は、水分および／または水が回路基板１１１０上の様々な電子機器、カメラ、およびセンサに接触するのを防ぐために、実質的に密閉されたエンクロージャを形成することができる。図８Ｃおよび８Ｅに示されるように、ハウジング１１２０は、ガスケット１１２４を支持するためにその周囲に沿って溝を含むことができる。ハウジング１１２０がフレーム１００４に結合されると、ガスケット１１２４は変形してシールを形成することができる。いくつかの実装形態では、ハウジング１１２０は、フレーム１００４と実質的に水密シールを形成することができる。
ハウジング１１２０は、様々なプラスチックおよび／またはセラミック材料から形成することができる。いくつかの実装形態では、ハウジング１１２０は、少なくともＬＥＤ素子１１４２および１１５２の発光波長に対応する波長の光に対して実質的に透明である材料から形成することができる。したがって、ＬＥＤ素子１１４２および１１５２によって放出された放射は、植物および／または周囲の環境に照射するときにハウジング１１２０を透過することができる。いくつかの実装形態では、ハウジング１１２０は、ＬＥＤ素子１１４２および１１５２によって放出された放射を所望の方向に沿って向け直すように成形することができる。例えば、ハウジング１１２０は、画像化／情報取得のために放射をより効率的に使用するために、より広い角度で放出された放射を照明器具１０００の真下に配置された植物に向け直すように成形することができる。いくつかの実装形態では、ハウジング１１２０の表面仕上げは、放射を分散させるように変更することができる（例えば、鏡面照明を提供するための実質的に滑らかな仕上げまたは拡散照明を提供するための実質的に粗い仕上げ）。
いくつかの実装形態では、ハウジング１１２０は、対象の波長範囲にわたって十分に透明ではない材料から形成することができる。例えば、カメラ１００５Ａは、ＵＶからＮＩＲまでの範囲から画像／情報を取得することができ、一方、カメラ１００５Ｂは、ＭＩＲおよびＦＩＲ範囲の画像／情報を取得することができる。材料は通常、このような広い波長範囲にわたって透明ではない。さらに、場合によっては、ハウジング１１２０による寄生吸収は、カメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５によって収集されるデータに影響を及ぼし得る。前述の観点から、ハウジング１１２０は、各カメラ／センサ１００５の適切な波長範囲に合わせて調整された様々な光学要素をサポートするように成形されたカメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５の近くに配置された複数の開口部１１２６を含むことができる。
例えば、図８Ｂおよび８Ｄは、ゲルマニウム（Ｇｅ）ウィンドウ１１３０を、カメラ１００５Ｂおよびセンサ１００５Ｃの真上に位置する開口１１２６に設置することができることを示している。Ｇｅウィンドウ１１３０は、部分的に、より高い周波数（より短い波長）の放射の透過を実質的に低減（減衰）する赤外線フィルタとして使用することができ、したがって、カメラ１００５Ｂおよびセンサ１００５ＣがＭＩＲおよびＦＩＲ範囲の赤外光を受信するのを確実にする。同様に、ガラスウィンドウ１１３２は、ＵＶからＮＩＲまでの放射を透過するために、カメラ１００５Ａの真上に位置する開口１１２６に配置することができる。いくつかの実装形態では、Ｇｅウィンドウ１１３０およびガラスウィンドウ１１３２は、それぞれのカメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５によって透過および検出される光の量を増加させるために反射防止コーティングを含むことができる。Ｇｅウィンドウ１１３０およびガラスウィンドウ１１３２は、２つの例示的な材料であり、それぞれの関心のある波長範囲（複数可）に適した他の材料で置き換え得ることが理解されよう。例えば、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）ウィンドウをＩＲ範囲に使用できる。フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）、およびフッ化カルシウム（ＣａＦ２）は、ＵＶおよびＮＩＲ範囲に使用できる。
図９Ａ～９Ｏは、１つの例示的な実装形態による、画像化システム１１００内の様々な構成要素の回路図を示す。図９Ａ～９Ｈは、３６５ｎｍの紫外線（ＵＶ）ＬＥＤ、４５０ｎｍのロイヤルブルーＬＥＤ、５３０ｎｍの緑色ＬＥＤ、６３０ｎｍの赤色ＬＥＤ、６６０ｎｍの赤色ＬＥＤ、７３０ｎｍの遠赤色ＬＥＤ、８６０ｎｍの赤外線ＬＥＤ、および９５０ｎｍの赤外線ＬＥＤのそれぞれのドライバの回路図を示し、これらがＬＥＤアレイ１１４０を形成する。図９Ｉおよび９Ｊは、追加のＬＥＤ素子１１４２をサポートするために使用することができる追加のチャネルの回路図を示す。図９Ｋは、ＩＲ画像化に使用されるＬｅｐｔｏｎ３．５ソケット（例えば、カメラ／センサ１００５Ｂ）の回路図を示している。図９Ｌは、赤外線温度計（例えば、センサ１００５Ｃ）の回路図を示している。図９Ｍは、ＶＬ５３Ｌ１Ｘ飛行時間型近接センサの回路図を示している（例えば、図８Ａに示されている単一点レーザー距離計１１７０を参照されたい）。図９Ｎは、ＲＴ８０２０パルス幅変調（ＰＷＭ）コンバータの回路図を示している。図９Ｏは、画像化システム１１００の様々な構成要素をサポートするためのデジタル信号変換器の回路図を示している。
照明器具を備えた例示的な照明システム
上記のように、照明器具１０００は、連続電気回路および冷却剤回路の組み立てを容易にするために電気接続および配管接続が共有されるデイジーチェーン構成で他の照明器具１０００に結合することができる。冷却剤回路の場合、デイジーチェーン構成は、１つの照明器具１０００から出た流体冷却剤８００がデイジーチェーン内の後続の照明器具１０００に流れ込む直列であり得る。流体冷却剤８００の温度は、後続の照明器具１０００のＬＥＤモジュール４００から発生する熱のためにさらに上昇する可能性がある。冷却剤流体８００の温度が照明器具１０００内のＬＥＤモジュール４００の温度よりも低い限り、流体冷却剤８００は依然として照明器具１０００から熱を取り込むことができることが理解されるべきである。さらに、いくつかの実装形態では、流体冷却剤８００の温度を下げ、流体冷却剤８００が複数の照明器具１０００を通過するときに十分な熱放散を維持するために、熱除去デバイスを冷却剤回路に沿って散在させることができる。２つの照明器具１０００および１０００－Ｂがデイジーチェーン構成で結合することができる方法を詳述する例示的な実装形態が図１０Ａに示されている。いくつかの実装形態では、照明器具１０００は、図１０Ａに示されるように、ライトスパイン１００２の穴を通して配置され、支持構造９９９の側面に固定されるボルト留め具１０２７を使用して、支持構造９９９に結合することができる。
照明器具１０００の冷却剤パイプ１００６Ａおよび１００６Ｂは、１つ以上の中間パイプを使用して、他の照明器具１０００－Ｂからの対応する一組の冷却剤パイプ１００６Ａ－Ｂおよび１００６Ｂ－Ｂに結合することができる。図１０Ａに示されるように、一対の冷却剤パイプ１００６Ｂおよび１００６Ｂ－Ｂ（１００６Ａおよび１００６Ａ－Ｂ）は、単一の中間パイプ１０４０Ｂ（１０４０Ａ）を介して接続することができる。各中間パイプ１０４０Ｂ（１０４０Ａ）は、冷却剤パイプ１００６Ｂおよび１００６Ｂ－Ｂ（１００６Ａおよび１００６Ａ－Ｂ）への接続を容易にするために、両端に配置された押し込み接続継手１０２５Ａ（１０２５Ｂ）を有することができる。中間パイプの形状は、照明器具１０００と１０００－Ｂとの間の所望の距離および向きに応じて変化することができる。例えば、中間パイプの長さは、照明器具１０００および１０００－Ｂをさらに離して配置して、より広い面積カバー範囲を提供するため、または２つの別個の栽培領域を分離するギャップを横断するために、より長くすることができる。別の実施例では、中間パイプは、照明器具１０００および１０００－Ｂが、可変形状の栽培領域に対応するために、互いに対してある角度、例えば、９０度に向けられるように湾曲することができる。さらに別の実施例では、中間パイプは、照明器具１０００の２つの平行な列を結合するために実質的にＵ字形とすることができ、ここで、照明器具１０００および１０００－Ｂは、それぞれの列の最後の照明器具１０００である。このようにして、冷却剤回路は、複数列の照明器具１０００に対して連続的であり得る。
電力は、単一の電源ケーブルを介して複数の照明器具１０００に供給することができる。照明器具１０００に結合された例示的な電源ケーブル１０３０が図１０Ａに示されている。いくつかの実装形態では、電源ケーブル１０３０は、特定の電力および電流入力をサポートする定格とすることができる。例えば、電源ケーブル１０３０は、少なくとも１０００Ｗの電力および最大１５Ａの電流を供給する定格とすることができる。照明器具１０００の電力および電流要件に応じて、電源ケーブル１０３０を使用して、複数の照明器具１０００に電力を供給することができ、したがって、制御された農業環境で設置する必要のあるケーブリングの量および電気端子（例えば、電気コンセント）の数を減らすことができる。
照明器具１０００はまた、別の照明器具１０００に通信可能に結合されて、データおよび制御信号の複数の照明器具１０００への送信を容易にすることができる。図１０Ａに示されるように、イーサネットケーブル１０６０を使用して、照明器具１０００のＰｏＥポート１００８Ａを照明器具１０００－ＢのＰｏＥポート１００８Ｃ－Ｂに結合することができる。照明器具１０００および１０００－Ｂのそれぞれは、データおよび／または制御信号の流れを管理するためのプロセッサを含むことができる。いくつかの実装形態では、照明器具１０００は、デイジーチェーンに沿ってさらに配置された別の照明器具１０００へのデータおよび／または制御信号の転送を容易にするためのピギーバックとして使用することができる。このようにして、広いエリアにまたがる複数の照明器具１０００は、より少ない数のネットワークノード（例えば、ハブ、スイッチ、ルーター）に通信可能に、そして過剰な量のネットワークケーブルを使用することなく、結合することができる。
制御された農業環境２０００における照明器具１０００の例示的な配置が図１０Ｂに示されている。複数の照明器具１０００は、棚９０２Ａの寸法によって画定される栽培領域にまたがる列に沿って配置することができる。列の各照明器具１０００は、棚９０２Ａの上に配置された支持構造９９９Ａに結合することができる。列の照明器具１０００は、上記のように、デイジーチェーン構成で一緒に結合することができる。中間配管を使用して、隣接する照明器具１０００を結合して、流体冷却剤８００が、列の単一の入口および出口から連続的に複数の照明器具１０００を通って循環できるようにすることができる。１つ以上の電源ケーブルを使用して、照明器具１０００に電力を供給することができる。イーサネットケーブルを使用して、照明器具１０００を直列方式で、および共通のネットワークノードに通信可能に結合することができる。図１０Ｂに示されるように、制御された農業環境２０００は、棚９０２Ａ～９０２Ｅの対応する列の上に配置された支持構造９９９Ａ～９９９Ｅによって支持された照明器具１０００の複数の列を含むことができる。制御された農業環境２０００は、ファン７５、除湿器６５Ａおよび６５Ｂ、ならびに１つ以上の空調機用の空調ダクト８５Ａおよび８５Ｂをさらに含むことができる。
図３および図４の例示的な制御された農業環境２０００Ａおよび２０００Ｂにそれぞれ前に示したように、照明器具１０００を冷却剤回路５７０に組み込んで、流体冷却剤８００の流れを促進することができ、照明器具１０００からの熱を連続的に除去することができるようにする。いくつかの実装形態では、冷却剤回路５７０は、照明器具１０００のみから熱を実質的に除去するように設計することができ、改造用途の図３の冷却剤回路５７０に示されるように、制御された農業環境２０００Ａの他の構成要素または領域と熱的に相互作用することは意図していない。しかしながら、いくつかの実装形態では、冷却剤回路５７０は、ハイドロニクス用途のための図４に示すハイドロニクスループ７００Ａおよび７００Ｂなどの制御された農業環境の近くまたは内部の空間に熱を再分配し、および／または後で使用するために照明器具１０００によって取り込まれた熱を貯蔵するように設計された、追加の配管サブシステムを含むことができる。
配管サブシステムは、冷却剤回路５７０を通る流体冷却剤８００の流れに影響を与えることなく、したがって、照明器具１０００からの熱の除去に影響を与えることなく、流体冷却剤８００の流れが制御可能に（例えば、バルブおよび別個のポンプによって）調整することができるように、冷却剤回路５７０から分岐することができる。しかしながら、いくつかの例では、配管サブシステムは、冷却剤回路５７０と直列に配置することができ、ここで、配管サブシステムも継続的に使用される。冷却剤回路５７０と直列に使用される配管サブシステムのいくつかの例示的な例は、住宅空間における温水システム用の加熱システムを含み、これに限定されないが、流体冷却剤８００からの熱を熱エネルギー貯蔵システムに貯蔵し、そして、（例えば、熱電デバイスを使用して）流体冷却剤８００からの熱を電気に変換することによってバッテリーを充電する。
図１１Ａは、冷却剤回路５７０に関連して、ならびに１つ以上の照明器具１０００が使用される制御された農業環境の他の実装において使用することができる、例示的なハイドロニクスシステム５０１を示す。示されるように、ハイドロニクスシステム５０１は、制御された農業環境の内部または外部に配置することができる流体冷却剤８００を貯蔵するための流体貯蔵タンク５００を含むことができる。いくつかの実装形態では、流体貯蔵タンク５００は、コンパートメントを互いにかつ周囲の環境から実質的に熱的に絶縁するのに十分な断熱を備えた、比較的低温の流体冷却剤８００および比較的高温の流体冷却剤８００のための別個のコンパートメントを含むことができる。流体貯蔵タンク５００はまた、流体貯蔵タンク５００の熱時定数が動作中の所望の温度変化率を満たすように、十分に大きな貯蔵容量を有するように寸法決定することができる。例えば、流体貯蔵タンク５００に貯蔵された流体冷却剤８００の温度が、様々な配管サブシステムに供給される熱量の変動を低減するために、１日を通して実質的に変化しない（例えば、１時間あたり１℃）ままであることは、望ましいことであり得る。しかしながら、流体冷却剤８００の温度の調整が望まれる場合、調整が行われるのに必要な時間は、長い熱時定数のために極端に長いものになる可能性がある。そのような場合、それぞれがより小さな容量を有し、したがってより短い熱時定数を有する複数の流体貯蔵タンク５００を代わりに使用することができる。
３つの水中ポンプ５６０Ａ、５６０Ｂ、および５６０Ｃを流体貯蔵タンク５００内に配置して、３つの対応する配管サブシステム、すなわち、冷却剤回路５７０（図９Ａでは「照明ループ」とも呼ばれる）加熱ループ５１２、および冷却ループ５１４を通して流体冷却剤８００をポンプ輸送することができる。ポンプ５６０Ａに関連する照明ループ５７０は、流体貯蔵タンク５００から１つ以上の照明器具１０００に比較的低温の流体冷却剤を供給し、１つ以上の照明器具１０００（例えば、図３および４に示されるように冷却材回路５７０を介して）から流体貯蔵タンク５００に比較的高温の流体冷却剤８００を戻す役割を果たしている。このようにして、照明ループ５７０は、流体貯蔵タンク５００に貯蔵された流体冷却剤８００を加熱するための熱源として機能することができ、熱は、その後、他の配管サブシステムに分配される。いくつかの実装形態では、照明ループ５７０を使用して、自然対流または熱放射を介して制御された農業環境２０００Ｃの少なくとも一部を加熱して、その部分の温度を所望の温度エンベロープ内に調整および維持することができる。
いくつかの実装形態では、二次加熱ループを照明ループ５７０に組み込んで、照明ループ５７０に近接していない可能性がある制御された農業環境２０００Ｃの一部（例えば、図４に示されるように栽培領域）をより直接的かつ制御可能に加熱することができる。例えば、二次加熱ループは、ポンプ、ファン、およびファンコイルを含むことができる。ポンプは、ファンコイルを介して比較的高温の流体冷却剤８００の流れを生成し、したがってファンコイルを加熱することができる。次に、ファンは温風の流れを生成し、したがって、強制対流を介して制御された農業環境２０００Ｃの一部を加熱することができる。別の実施例では、二次加熱ループを栽培領域のルートゾーンに通して、対流と伝導の組み合わせ（例えば、図４のハイドロニクスループを参照）を介して土壌または栄養液を所望の温度に加熱することができる。二次加熱ループは、制御された農業環境の一部に加えられる熱の量を制御するための流れ制御デバイス（例えば、バルブ）を含むことができる。例えば、二次加熱ループは、昼／夜のサイクルに従って加えられる熱を調整するサーモスタットに結合することができる。
ポンプ５６０Ｂに関連する加熱ループ５１２はまた、制御された農業環境２０００Ｃの一部または制御された農業環境２０００Ｃとは別個に位置する別の空間を加熱するために使用することができる。例えば、加熱ループ５１２は、建物内の加熱、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムに結合することができて、建物の内部気候、ガスもしくは電力消費を相殺するための製造プラント内の暖房システム、または電気と良質の熱を生成するための熱併給発電プラントを調整することができる。いくつかの実装形態では、加熱ループ５１２はまた、熱貯蔵５３０に結合することができ、これは、制御された農業環境２０００Ｃまたは別の空間による将来の使用のために熱を貯蔵する追加の容量を提供することができる。
ポンプ５６０Ｃに関連する冷却ループ５１４を使用して、流体貯蔵タンク５００に貯蔵された流体冷却剤８００を冷却することができる。このようにして、照明ループ５７０に入る比較的低温の流体冷却剤８００の温度を調整および維持することができ、これは、比較的低温の流体冷却剤８００の温度が上昇する時間の経過に伴う熱ドリフトの影響を低減することができ、したがって、１つ以上の照明器具１０００から除去される熱の量を低減することができる。いくつかの実装形態では、冷却ループ５１４は、冷却ループ５１４の長さに沿った自然対流および放射を介して外部環境への熱を取り込む配管サブシステムであり得る。いくつかの実装形態では、流体冷却剤８００の冷却を容易にするために、熱除去デバイスを冷却ループ５１４に組み込むことができる。冷却塔（例えば、図３または図４の冷却塔５５７を参照）、蒸発冷却器、「フリー」冷却器、冷却器、乾燥冷却器、空気源冷却器、地中熱源熱交換器、水源熱交換器、または前述の任意の組み合わせを含むがこれらに限定されない、様々なタイプの熱除去デバイスを使用することができる。いくつかの実装形態では、冷却ループ５１４はまた、冷却貯蔵５２０に結合することができ、これは、制御された農業環境２０００Ｃまたは別の空間による将来の使用のために、比較的低温の流体冷却剤８００を貯蔵する追加の容量を提供することができる。
本明細書に記載の様々な実装形態において、流体貯蔵タンク５００に貯蔵され、照明ループ５７０、加熱ループ５１２、冷却ループ５１４、および照明ループ５７０、加熱ループ５１２、冷却ループ５１４のいずれかに結合された１つ以上の二次ループを通って流れる流体冷却剤８００の温度は、かなりの温度範囲内で変化し得る。いくつかの実装形態では、流体冷却剤８００の温度は、約２０℃から約５０℃の範囲であり得る。流体冷却剤８００の流量は、照明ループ５７０を通って毎分約１ガロン（約３．８リットル）から毎分約３ガロン（１１．４リットル）の範囲であり得る。同様のまたは著しく異なる（例えば、より多い）流量が、加熱ループ５１２および冷却ループ５１４によって使用可能である。さらに、様々な配管サブシステム（例えば、照明ループ５７０、加熱ループ５１２、および冷却剤ループ５１４）は、ポンプ、レギュレータ、および／またはバルブのうちの少なくとも１つを介して制御することができる。ポンプ、レギュレータ、および／またはバルブのうちの少なくとも１つは、様々な時間サイクル（例えば、毎日、毎週、毎月、季節ごと、他の周期性、またはそれらの任意の組み合わせ）で動作させて、所望の熱条件を調整および維持することができ、これは制御された農業環境２０００Ｃにおいて、時間の関数として動的なものにすることができる。
さらに、３つの配管サブシステムが図１１Ａに示されているが、配管サブシステムの任意の数および組み合わせを冷却剤回路５７０とともに使用できることを理解されたい。例えば、加熱ループ５１２および冷却ループ５１４の一方または両方は、照明ループ５７０とともに使用されてもよい。３つの水中ポンプ５６０Ａ～５６０Ｃが図１１Ａに示されているが、任意の数のポンプを特定の配管サブシステムに使用することができ、ポンプ５６０Ａ～５６０Ｃも流体貯蔵タンク５００の外部に配置することができることも理解されたい。ポンプは、ピストンポンプ、エンドサクションポンプ、ダイヤフラムポンプ、ギアポンプ、ローブポンプ、フレキシブルベーンポンプ、揺動ポンプ、蠕動ポンプ、遠心ポンプ、ディフューザポンプ、プロペラポンプ、および周辺ポンプを含むがこれらに限定されない、様々なタイプのポンプであり得る。
制御された農業環境２０００Ｄにおける照明器具１０００および冷却剤回路（「照明ループ」）５７０に結合されたハイドロニクスシステム５０１Ｂの例示的な実装が図１１Ｂに示されている。ハイドロニクスシステム５０１Ｂは、水中ポンプ５６０をその中に含む流体貯蔵タンク５００を含むことができる。水中ポンプ５６０は、比較的低温の流体冷却剤８００を照明ループ５７０にポンプ輸送するために使用され、流体冷却剤８００は、照明器具１０００通過するにつれて加熱される。続いて、比較的高温の流体冷却剤８００が照明ループ５７０を出て、貯蔵のために流体貯蔵タンク５００に入る。流体貯蔵タンク５００に貯蔵された流体冷却剤８００の温度が、照明ループ５７０から流体貯蔵タンク５００に入る流体冷却剤８００の温度よりも低い限り、照明器具１０００によって生成された熱は除去できることを理解されたい。時間の経過とともに、流体冷却剤８００の温度が上昇すると、温度差が小さくなるために除去できる熱量が減少する可能性がある。したがって、流体貯蔵タンク５００に貯蔵された流体冷却剤８００の温度を調節するために、熱除去デバイスをハイドロニクスシステム５０１Ｂに組み込む必要があり得る。
図１１Ｂに示されるハイドロニクスシステム５０１Ｂはまた、照明器具１０００によって加熱された比較的高温の流体冷却剤８００が流れる（例えば、図４に示されるハイドロニクスループ７００Ａおよび７００Ｂと同様に）、照明ループ５７０の一部に結合された二次加熱ループ７００Ｃを含むことができる。示されるように、二次加熱ループ７００Ｃは、ポンプ７０４およびファンコイル７０２を備えたファンを含むことができる。ポンプ７０４は、ファンコイルを介して比較的高温の流体冷却剤８００の流れを生成し、したがってファンコイルを加熱する。次に、ファン７０２は、加熱された空気を、照明器具１０００の下に配置された複数の植物９００に向けて吹き付けて、必要に応じて栽培領域の温度を上昇させることができる。第２の加熱ループ７００Ｃは、１つ以上の制御可能なバルブを使用して制御されて、二次加熱ループ７００Ｃを切り替え、ファン７０２によって吹き込まれる空気の温度を調整することができる。
制御された農業環境２０００Ｅに配置されたハイドロニクスシステム５０１Ｃの別の例示的な実装が図１１Ｃに示されている。示されるように、制御された農業環境２０００Ｅは、垂直に積み重ねられた複数レベルの栽培領域を有し得る。栽培領域の各レベルは、照明ループ５７０に結合された１つ以上の照明器具１０００を含むことができる。照明ループ５７０は、水中ポンプを再びその中に含むことができる流体貯蔵タンク５００に結合することができる。図１１Ｂの制御された農業環境２０００Ｄと同様に、ハイドロニクスシステム５０１Ｃは、各レベルの各栽培領域を別々に加熱するための二次加熱ループを含むことができる。各レベルに対応する照明ループ５７０の部分は、複数の入口および出口を備えた配管継手を使用して結合することができる。さらに、流体貯蔵タンク５００に結合された照明ループ５７０の一部は、より多い流量をサポートして、流体冷却剤８００が栽培領域のそれぞれのレベルに流入する際の流量の減少に対処することができる。
いくつかの実装形態では、照明器具１０００はまた、制御された農業環境における環境条件を監視するために使用される１つ以上のセンサをサポートするセンサプラットフォームとして機能することができる。照明器具１０００内のプロセッサ９０は、通信ポート１００９（例えば、ＵＳＢポートおよびＰｏＥポート）および／またはカメラ（複数可）／センサ（複数可）１００５を介してセンサに電力を供給および調整することができる。プロセッサ９０はまた、以下に説明するように、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換するための電子機器を含むことができ、したがって、制御された農業環境に配備された各センサにおいて別個のＡＣからＤＣへの変換器の必要性を取り除く。
プロセッサ９０はまた、処理および／または遠隔デバイス（遠隔コンピュータやサーバなど）への送信のために、制御信号をセンサに送信し、センサによって測定された感知データを受信することを含んで、データ通信（例えば、イーサネットケーブル１０６０を介した有線通信または無線デバイス１００３を介した無線通信）を管理するために使用することができる。いくつかの実装形態では、遠隔デバイスは、複数の照明器具１０００と通信するためのネットワークハブを含むことができる。ネットワークハブは、有線（例えば、イーサネットケーブル１０６０がハブに接続されている）、無線（例えば、無線信号が無線デバイス１００３との青田で送信／受信される）、または両方の組み合わせとすることができる。いくつかの実装形態では、遠隔デバイスのネットワークハブは無線のみとすることができ、したがってイーサネットケーブル１０６０を排除することによってより簡単な設置を可能にする。いくつかの実装形態では、遠隔デバイスのネットワークハブはより広いネットワーク帯域幅および／またはより高いセキュリティ（例えば、データ通信は遠隔デバイスでのみアクセスできる）をサポートするように有線することができる。
このようにして、照明器具１０００は、様々なタイプの１つ以上のセンサの統合を提供することができ、別個の電力およびデータ通信システムの必要性を補充する。さらに、１つ以上のセンサによって測定されたデータを使用して、１つ以上の照明器具１０００の動作を（例えば、照明器具１０００からのＰＡＲ出力を調整して）、１つ以上の冷却剤回路または他の流体冷却材ループを（例えば、図１１Ａに示す、冷却材回路／照明ループ、加熱ループ、および冷却ループを通る流体の流れを調整して）、１つ以上のファン、１つ以上の除湿器、または制御された農業環境内の１つ以上の空調機を、調整および制御することができる。いくつかの実装形態では、環境内の目標蒸気圧不足をもたらす様々な環境条件が測定および制御される。
複数の照明器具１０００を介した様々なセンサの統合を詳述する制御された農業環境２０００の例示的な実装が図１２に示されている。図１０Ｂと同様に、複数の照明器具１０００は、棚９０２に置かれた複数の植物９００の上に配置された支持構造９９９に取り付けることができる。制御された農業環境２０００は、１つ以上の除湿器６５、１つ以上の空調機８５、および１つ以上のファン７５を含むことができる。気温センサ８０Ａ、近赤外線（ＮＩＲ）葉水分センサ８０Ｂ、相対湿度センサ８０Ｃ、ハイパースペクトルカメラ８０Ｄ、二酸化炭素センサ８０Ｅ、赤外線（ＩＲ）葉温度センサ８０Ｆ、気流センサ８０Ｇ、およびルートゾーン温度センサ８０Ｈを含むがこれらには限定されない様々なセンサを、照明器具１０００によって支持することができる。ハイパースペクトルカメラ８０Ｄは、各帯域が従来の画像化システムよりも狭い（例えば、１０ｎｍ）多数の（例えば、数百の）エネルギー帯域内の光を測定するタイプのカメラを指す。有限スペクトルカメラ（マルチスペクトルカメラとも呼ばれる）はまた、制御された農業環境２０００において、各バンドがより広い（例えば、２０ｎｍより大きい）より少ない数（例えば、３から１０）のエネルギー帯域を使用して光を測定するために使用することができる。制御された農業環境２０００で利用されるカメラは、紫外、可視、近赤外、中赤外、および遠赤外の波長を含むがこれらに限定されない電磁スペクトルの様々な部分にわたる光を測定することができる。照明器具１０００はまた、１つ以上のファン、セキュリティカメラ、スマートフォン、および（例えば、土壌水分および栄養素含有量を分析するための）マルチスペクトルカメラを含むがこれらに限定されない他の補助デバイスをサポートするために使用することができる。このように、様々な補助デバイスは、それぞれの照明器具１０００上の通信ポート１００９の柔軟な配置によって、制御された農業環境に分散することができる。
照明器具の例示的な電気設計
プロセッサ９０は、電力変換、ネットワーク接続、および照明器具１０００の動作におけるデータ処理を含むがこれらに限定されない、照明器具１０００の動作に関連する複数の機能を容易にするために使用することができる。いくつかの実装形態では、プロセッサ９０は、一緒に電気的に結合された個別の電子機器アセンブリから構成することができ、各電子機器アセンブリは、１つ以上の別個の機能を提供する。例えば、図１３Ａは、１つの本発明の実装形態によるこれらの機能を満たすためのプロセッサ９０内の様々な電子部品および回路を詳述するブロック図を示す。プロセッサ９０は、制御ボード１００、ネットワークボード２００、およびシングルボードコンピュータ３００を含むことができる。
制御ボード１００は、照明器具１０００の他の構成要素への電力を調整して分配するために使用することができる。図１３Ａに示すように、制御ボード１００は、電力ポート１０１０を介してＡＣ電力を受け取り、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することができる。次に、制御ボード１００は、ＤＣ電力および他の制御信号を、照明器具４００内の他の電子機器に供給することができる。例えば、制御ボード１００は、制御ボード１００上でそれぞれポート／コネクタ１０４Ａ、１０４Ｂおよび１０４Ｃを介して複数のＬＥＤモジュール４００Ａ、４００Ｂ、および４００Ｃに直接結合することができる。制御ボード１００はまた、ネットワークボード２００に結合することができ、電力および制御信号の両方をネットワークボード２００に提供することができる。制制御ボード１００はまた、搭載メモリを含むことができ、以下に説明するように、その中にデジタル信号処理（ＤＳＰ）ファームウェア１５２が記憶されて、制御信号の生成を容易にする。
図１３Ａの制御ボード１００のより詳細なブロック図が図１３Ｂに示されている。制御ボード１００は、安全性を提供し、照明器具１０００へのノイズ入力を低減するために、ヒューズ／電磁干渉（ＥＭＩ）フィルタ１５３を含むことができる。整流器１５４を使用して、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換することができる。ＡＣラインセンサ１５５を使用して、ＤＣ電力入力の電圧および電流を監視することができる。次に、ＤＣ電力は、バイアスおよび制御電源１５６に直接渡すことができ、これは、ネットワークボード２００およびデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１５０を含む照明器具１０００の他の構成要素にＤＣ電力を分配するために使用することができる。ＤＣ－ＤＣコンバータ１５８もまた、ネットワークボード２００に異なる電圧入力を供給するために含めることができる。例えば、バイアスおよび制御電源１５６は、ネットワークボード２００およびシングルボードコンピュータ３００上の異なる回路に電力を供給するために４８Ｖおよび５Ｖを供給することができる。５Ｖ入力は、ＤＣ－ＤＣコンバータ１５８を介して４８Ｖラインからダウンコンバートすることができる。ＤＳＰ１５０は、１つ以上の通信アイソレータ１６０を介して、上記のファームウェア１５２を実行することによってネットワークボード２００を含む様々な構成要素に制御信号を提供することができる。ＤＳＰ１５０はまた、１つ以上のブーストコンバータ１６２Ａ、１６２Ｂ、および１６２Ｃに制御信号を提供することができ、これらは、ポート１０４Ａ～１０４Ｃを介して対応するＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃに供給される電力を調整するために使用することができる。ブーストコンバータ１６２Ａ～１６２Ｃは、整流器１５４を介してＡＣ電力から変換されると、直接ＤＣ電力を受け取ることができる。ＤＳＰ１５０は、バイアスおよび制御電源１５６からの電力、ＡＣラインセンサ１５５からの電圧および電流測定値、ならびに、ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃの温度を監視するために使用することができる、熱センサポート１５４を介したセンサ入力を受け取ることができる。
ネットワークボード２００は、照明器具１０００と、他の照明器具１０００および照明器具１０００に結合された１つ以上の補助センサを含むがこれらに限定されない照明器具１０００に結合された様々なデバイスとの間のデータ通信を管理するために使用することができる。図１３Ａで示されるように、いくつかの実装形態では、ネットワークボード２００は、照明器具１０００の１つ以上のＰｏＥポート１００８Ａ、１００８Ｂ、１００８Ｃ、および１００８Ｄを制御することができる。ネットワークボード２００は、制御ボードポート１０２を介して制御ボード１００から電力および制御信号を受け取ることができる。ネットワークボード２００はまた、シングルボードコンピュータポート２０２を介してシングルボードコンピュータ３００に電力および制御信号を供給することができる。ネットワークボード２００はまた、ネットワークボード２００とシングルボードコンピュータ３００との間のイーサネットポート２１３を介した専用イーサネットケーブル接続２１２をサポートして、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄを介したデータ転送を管理することができる。
図１３Ａのネットワークボード２００のより詳細なブロック図が図１３Ｃに示されている。制御ボードポート１０２は、異なる電圧、例えば、４８Ｖおよび５Ｖで電力を、ＰｏＥコントローラ２０６、電源２０８、およびファンコントローラおよびポート２１０に供給するために使用することができる。制御ボードポート１０２はまた、制御ボード１００からシングルボードコンピュータポート２０２を介してシングルボードコンピュータ３００に制御信号を直接中継することができる。いくつかの実装形態では、制御ボードポート１０２は、ネットワークボード２００へのピギーバックボードとして配置することができる。ＰｏＥコントローラ２０６は、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄへの電力を調整および供給するために使用することができる。電源２０８は、シングルボードコンピュータ３００にシングルボードコンピュータポート２０２を介して、およびイーサネットスイッチ２０４に、電力を供給することができる。イーサネットスイッチ２０４は、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄに、そして、専用イーサネットケーブル接続２１２をサポートするイーサネットポート２１３を介してシングルボードコンピュータ３００に、通信可能に結合されている。イーサネットスイッチ２０４は、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄとの間のデータおよび／または制御信号の送受信を容易にするために使用することができる。
シングルボードコンピュータ３００は、制御ボード１００およびネットワークボード２００の動作の管理およびデータ処理を含むがこれらに限定されないいくつかの機能を、プロセッサ９０に提供することができる。図１３Ａに示されるように、シングルボードコンピュータ３００はまた、照明器具１０００上のＵＳＢポート１０１２Ａおよび１０１２Ｂの機能をサポートするために使用することができる。シングルボードコンピュータ３００は、様々なデータならびに、セッションボーダーコントローラ（ＳＢＣ）ソフトウェア、オペレーティングシステム、ウェブサーバソフトウェアおよび他のウェブサーバアセットを含むがこれらに限定されないコンピュータ実行可能コード３５２を含む（その上に記憶している）メモリカード３５０を包含することができる。
プロセッサ９０は、異なる動作条件下での損傷の可能性を低減するために、照明器具１０００の様々な構成要素、例えば、電源ケーブル、ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃに供給される電圧および電流を管理するために使用することができる。例えば、照明器具１０００は、１２００ＷがＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃに、および補助センサのために６５Ｗが供給されることができる、低電圧条件下で動作することができる。外部電源、例えば、建物の電力供給システムから照明器具１０００に電気を供給するために使用される電源ケーブルは、最大１５Ａの電流を維持する定格にすることができる。プロセッサ９０を使用して、３つの照明器具４００Ａ～４００Ｃが単一の電源ケーブル１０３０によって電力を供給することができるように、照明器具１０００を通る電流を５Ａに制限することができる。照明器具１０００の電流引き込みが５Ａに近づく場合、プロセッサ９０は、照明器具の電力引き込みを低減することができる。このようにして、３つの照明器具４００Ａ～４００Ｃは、１５Ａを超える総電流引き込みを集合的に回避することができ、したがって、電源ケーブルを損傷する可能性を低減することができる。
いくつかの実装形態では、プロセッサ９０は、アクティブフィードバック制御ループを使用して電流引き込み制限を実施することができる。例えば、制御ボード１００のＤＳＰ１５０を使用して、ＡＣラインセンサ１５５を介して照明器具１０００に供給される電圧および電流を能動的に測定することができる。測定された電圧および電流の大きさおよび／または変化率に応じて、次に、ＤＳＰ１５０は、照明器具１０００によって引き出される電流が電流引き込み制限未満に維持されるように、ＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃのそれぞれに供給される電圧および電流を調整することができる。このプロセスは、照明器具１０００に供給される電圧および電流の測定、およびその後のＬＥＤモジュール４００Ａ～４００Ｃに供給される電圧および電流の調整が、事前設定されたタイムスケールで繰り返し行われる反復的な方法で実施することができる。タイムスケールは、約１ミリ秒から約６０秒まで変化することができる。各増分中に電圧および電流が変化する量はまた、照明器具１０００に供給される電圧および電流の変化率に従って変化し得る。いくつかの実装形態では、アクティブフィードバック制御ループの安定性は、プロセッサ９０に比例積分差動（ＰＩＤ）コントローラを組み込むことによって制御することができる。
図１４Ａ～１４Ｄ、１３、１６Ａ～１６Ｈは、１つの実装によるプロセッサ９０の様々な電気部品の回路図を示している。図１４Ａは、ネットワークボード２００からのイーサネットスイッチ２０４と、ＰｏＥポート１００８Ａ～１００８Ｄおよびシングルボードコンピュータ３００と通信するためのイーサネットポート２１３への電気接続の回路図を示している。図１４Ａはまた、ネットワークボード２００からの電源２０８の回路図を示している。視覚的に明確にするために、図１４Ｂおよび１４Ｃは、それぞれ、図１４Ａからのイーサネットスイッチ２０４およびＰｏＥポート１００８Ｄの拡大図を示している。図１４Ｄは、ネットワークボード２００からのＰｏＥコントローラ２０６の回路図を示している。図１５は、様々な入力および出力接続を詳述するシングルボードコンピュータ３００の回路図を示している。図１６Ａは、制御ボード１００からの、電力ポート１０１０、ヒューズ／ＥＭＩフィルタ１５３、整流器１５４、およびバイアスおよび制御電源１５６の第１の部分の回路図を示している。図１６Ｂは、図１６Ａに示されるバイアスおよび制御電源１５６の第２の部分を示している。図１６Ｃ～１６Ｆは、制御ボード１００からのＤＣ－ＤＣコンバータ１５８、ＡＣラインセンサ１５５、ＤＳＰ１５０、および熱センサポート１５４を示している。図１６Ｇおよび１６Ｈは、制御ボード１００からの例示的なブースト回路１６２Ａの回路図を示している。
例示的なリースされた照明システム
本明細書に開示される照明器具１０００はまた、顧客が照明器具１０００をレンタルおよび操作する（例えば、照明器具１０００を使用して照明を提供する）ために定期的な料金を支払う、リースされた照明システムで利用することができる。このシステムでは、照明器具１０００のハードウェアの購入および設置に通常関連するコストが大幅に削減され、したがって、顧客に大幅な節約を提供することができる。照明器具１０００の操作を提供する製造業者は、顧客による継続的な支払いを通じて、時間の経過とともに利益を得ることができる。いくつかの実装形態では、リースされた照明システムは、照明器具１０００を事前設定された期間操作するための料金の支払いに基づくことができる。照明器具１０００は、プロセッサ９０を介してサーバに通信可能に結合することができる。サーバは、照明器具の操作を遠隔調整し、顧客がリースを維持するために必要な支払いを提供する限り、照明器具１０００が照明を提供できるようにする。
照明器具１０００がライセンスサーバ６００に通信可能に結合される契約執行方法の例示的な実装が、図１７Ａに示されている。示されるように、ライセンスサーバ６００は、顧客によって設置された１つ以上の照明器具１０００のシリアル番号および１つ以上の照明器具１０００がリースされている顧客の顧客状態（例えば、支払い状態）を含むがこれらに限定されない情報を含む、データベース６０２を含むことができる。データベースはまた、事前共有キー６０４を含むことができ、これはまた、各照明器具１０００に、例えば、製造業者によって、事前にタイマーとともに顧客への出荷に先だって、照明器具１０００のＤＳＰ１５０の保護された内部ストレージにインストールされる。顧客による初期支払い時に、製造業者は、データベース１０００に初期タイマー更新を設定して、初期照明のための一定の期間を提供することができ、その後、追加のリース支払いが必要となる。照明器具１０００が顧客に配備されると、タイマーの満了は、ライセンス更新プロセスをトリガーすることができる。追加のリース支払いが行われると、ライセンスサーバ６００を操作する製造業者は、データベース６０２を新しいタイマー値で更新することができ、これは、照明器具１０００に通信される。通信は、独自の通信プロトコルを介して行うことができる。
１つ以上の照明器具１０００を備えたリースされた照明モデルのライセンスを更新するプロセスの例示的な実装が、図１７Ｂに示されている。この例示的なプロセスでは、ＤＳＰ１５０およびプロセッサ９０のシングルボードコンピュータ３００は、インターネットを介してライセンスサーバ６００およびデータベース６０２に結合されて、１つ以上の照明器具１０００の製造業者またはリース業者による操作を容易にすることができる。上記のように、事前共有キー６０４およびライセンスタイマーは、製造業者によって、照明器具１０００のシリアル番号とともに、ＤＳＰ１５０の保護された内部記憶装置に記憶することができる。シングルボードコンピュータ３００は、ライセンスタイマーの状態を定期的にチェックすることができる。ライセンスタイマーが満了に近づくと、シングルボードコンピュータ３００は、ＤＳＰ１５０でライセンス更新要求を開始することができる。この要求は、ＤＳＰ１５０によって生成された「チャレンジパケット」を含むことができ、これは、シングルボードコンピュータ３００によってライセンスサーバ６００に転送される。チャレンジパケットは、少なくとも部分的に、照明器具１０００のシリアル番号およびノイズアキュムレータを使用して生成された一時的なランダムキーに基づいて暗号化された情報を含むことができる。次に、チャレンジパケットは、ライセンスサーバ６００によって復号することができる。チャレンジパケットが有効であることが判明し、追加の照明に対する支払いが行われる場合、ライセンスサーバ６００は、次に、新しい許容タイマー値を決定することができる。次に、新たな許容タイマー値は暗号化され、シングルボードコンピュータ３００に送り返され、これは暗号化されたタイマー値をＤＳＰ１５０に渡すことができる。次に、ＤＳＰ１５０は、事前共有キー６０４に基づいて新しいタイマー値を復号することができる。新しいタイマー値が有効であることが判明した場合、ＤＳＰ１５０は、ＤＳＰ１５０の保護された内部ストレージに記憶されたライセンスタイマーを更新することができる。
結論
本明細書に記載されるすべてのパラメータ、寸法、材料、および構成は、例示的であり、実際のパラメータ、寸法、材料、および／または構成は、本発明の教示が使用される特定の用途または複数用途に依存する。したがって、前述の実施形態は、例として提示され、添付した請求項およびその同等物の範囲内で、本発明の実施形態が特に記載され特許請求の範囲で特に記載されている以外の方法でも実施することができることを理解されたい。本開示の発明的実施形態は、本明細書に記載されるそれぞれの個々の特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法を対象とする。
さらに、２つ以上のこうした特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法の任意の組み合わせは、こうした特徴、システム、物品、材料、キット、および／または方法が相互に矛盾しない場合、本開示の本発明の範囲内に含まれる。他の置換、修正、変更、および省略は、本開示の範囲から逸脱することなく、例示的な実装のそれぞれの要素の設計、動作条件、および配置において行うことができる。数値範囲を使用しても、同じ機能を同じ方法で実行して同じ結果を生成する範囲外の同等物を排除するものではない。
上述の実施形態は、複数の方法で実装することができる。例えば、実施形態は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを使用して実装されてもよい。ソフトウェアで実装される場合、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータに提供されているか、複数のコンピュータの間で分配されているかどうかにかかわらず、適切なプロセッサまたはプロセッサの集合で実行することができる。
さらに、コンピュータは、ラック搭載型コンピュータ、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、またはタブレット型コンピュータなど、多数の形態のいずれかで具体化することができることが理解されるべきである。加えて、コンピュータは、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォンまたはその他任意の適切な携帯型または固定電子デバイスを含む、コンピュータとして一般的に見なされないが、適切な処理能力を持つデバイス内に埋め込まれてもよい。
また、コンピュータは１つ以上の入力および出力デバイスを有することができる。これらのデバイスは、とりわけ、ユーザインタフェースを提示するために使用することができる。ユーザインタフェースを提供するために使用できる出力デバイスの例としては、出力の視覚的表現の視覚的表現のためのプリンタまたはディスプレイ画面および、出力の可聴表現のためのスピーカーまたはその他の音声発生デバイスが含まれる。ユーザインタフェースに使用できる入力デバイスの例には、キーボード、およびマウス、タッチパッド、およびデジタイザタブレットなどのポインティングデバイスが含まれる。別の例として、コンピュータは、音声認識または他の可聴フォーマットで入力情報を受信してもよい。
こうしたコンピュータは、ローカルエリアネットワーク、またはエンタープライズネットワークなどの広域ネットワーク、インテリジェントネットワーク（ＩＮ）またはインターネットを含む、任意の適切な形態の１つ以上のネットワークによって相互接続されてもよい。こうしたネットワークは、適切な技術に基づいてもよく、適切なプロトコルに従って動作してもよく、無線ネットワーク、有線ネットワーク、または光ファイバーネットワークを含んでもよい。
本明細書に概説した様々な方法またはプロセスは、様々なオペレーティングシステムまたはプラットフォームのうちのいずれか１つを用いる１つ以上のプロセッサに実行可能なソフトウェアとしてコード化されてもよい。さらに、こうしたソフトウェアは、多数の適切なプログラミング言語および／またはプログラミングまたはスクリプトツールのいずれかを使用して記述されてもよく、またフレームワークまたは仮想マシン上で実行される実行可能な機械コードまたは中間コードとしてコンパイルされてもよい。いくつかの実装形態では、実行を容易にするために、特定のオペレーティングシステムまたはプラットフォームと特定のプログラミング言語および／またはスクリプトツールの１つ以上を具体的に使用してもよい。
また、様々な発明の概念が、１つ以上の方法として具現化されてもよく、その少なくとも１つの実施例が提供されている。方法の一部として実行される動作は、いくつかの例において異なる方法で順序付けられてもよい。したがって、いくつかの本発明の実装形態において、所与の方法のそれぞれの動作は、具体的に示されるものとは異なる順序で実行することができ、これは、（そのような動作が例示的な実施形態において連続的な動作として示される場合でも）いくつかの動作を同時に実行することを含むことができる。
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許出願、特許、および他の参照文献は、それらの全体が参照により組み込まれる。
本明細書で定義および使用されるすべての定義は、辞書定義、参照により組み込まれる文書での定義、および／または定義された用語の通常の意味を統制するものと理解されるべきである。
本明細書および請求項で使用される場合、不定冠詞「ａ」および「ａｎ」は、明確にそうでないと示されない限り、「少なくとも１つ」を意味すると理解されるべきである。
本明細書および請求項で使用される場合、「および／または」という語句は、結合された要素の「いずれかまたは両方」を意味し、すなわち、一部の場合においては結合的に存在し、他の場合には分離的に存在する要素を意味すると理解されるべきである。「および／または」で挙げられる複数の要素は、同じ形態（すなわち、結合した要素のうちの「１つ以上」と解釈されなければならない。他の要素は、具体的に識別される要素に関連があるか関連が無いかにかかわらず、「および／または」の節で識別される要素以外に任意選択的に存在してもよい。このように、限定はしないが例として、「Ａおよび／またはＢ」、への言及は、「含む」などの制限のない語法と連動して使われるときに、１つの実施形態においてはＡだけ（任意選択的にＢ以外の要素を含む）を、別の実施形態においてはＢだけ（任意選択的にＡ以外の要素を含む）を、また更に別の実施形態においてはＡおよびＢの両方（任意選択に他の要素を含む）を指すなどであり得る。
本明細書および請求項において使用される場合、「または」は、上記で定義された「および／または」と同じ意味を有すると理解されるべきである。例えば、リストの項目を切り離すときに、「または」、または、「および／または」は、包括的であり、すなわち、少なくとも１つの包含であるが、また多数またはリストの要素のうちの２つ以上、および任意選択的にリストに無い追加の項目も含む、として解釈される。それとは反対に明確に指示した用語だけ、例えば「のうち１つだけ」、もしくは「のうち正確に１つ」、または請求項において使われるときに、「からなる」という用語だけは、正確に多数またはリストの要素の１要素の包含を指す。一般に、本明細書で使用される場合、「または」という用語は、排他性の用語、例えば、「いずれか」、「のうちの１つ」、「のうちの１つだけ」または「のうち正確に１つ」が先行するときには、排他的な代替物（すなわち「両方ともでなくどちらか一方」）を示すとしか解釈されない。「から本質的になる」は、請求項において使用される場合、特許法の分野において使用される通常の意味を有するものとする。
本明細書および請求項で使用される場合、１つ以上の要素のリストを参照する「少なくとも１つ」という語句は、要素のリストの要素のいずれか１つ以上から選択される少なくとも１つの要素を意味するが、しかし、必ずしも要素のリストの範囲内で具体的に列挙したそれぞれのどの要素のうちの少なくとも１つも含むというわけではなく、また要素のリストのいかなる要素の組合せも除外するものではない、と理解されるべきである。この定義はまた、「少なくとも１つ」という語句が指す要素のリストの範囲内で具体的に識別される要素以外の要素が、具体的に識別される要素に関連があるか関連が無いかにかかわらず、任意選択的に存在し得ることを許容する。このように、限定はしないが例として、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」（または、同等に、「ＡまたはＢのうちの少なくとも１つ」、または、同等に「Ａおよび／またはＢのうちの少なくとも１つ」）は、１つの実施形態においては、少なくとも１つであって任意にそれより多くのＡを含み、Ｂは存在しない（そして任意選択的にＢ以外の要素を含む）ということ、別の実施形態においては、少なくとも１つであって任意選択的にそれより多くのＢを含み、Ａは存在しない（そして任意選択的にＡ以外の要素を含む）ということ、また別の実施形態においては、少なくとも１つであって任意選択的にそれより多くを含むＡと、少なくとも１つであって任意選択的にそれより多くを含むＢ（そして任意にその他の要素を含む）ということを指すなどであり得る。
請求項ならびに、上記の明細書で、すべての移行語句、例えば「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「担持する」、「有する、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｖｏｌｖｉｎｇ）」、「保持する」、「から構成される」、および同様のものは、制限がないことであると理解され、すなわち、含むがそれに限定はされない、ということを意味する。「からなる」および「から本質的になる」という移行句のみが、米国特許庁特許審査基準、セクション２１１１．０３に記載されている、それぞれ閉鎖的または半閉鎖的な移行句であるものとする。

Claims (30)

  1. 流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具であって、
    少なくとも、その中に形成される第１のチャネル、その中に形成される第２のチャネルおよびその中に形成される少なくとも１つの密閉空胴を含む押出成形アルミニウムフレームであって、前記フレームから突出しているフィンをさらに含み、前記フィンは少なくとも１つの支持構造への前記照明器具の機械的カップリングを容易にするための複数の穴を有する、押出成形アルミニウムフレームと、
    前記押出成形アルミニウムフレームによって機械的に支持される少なくとも１つのＬＥＤ光源と、
    流体冷却剤を運んで、前記照明器具の操作の間、少なくとも前記少なくとも１つのＬＥＤ光源によって発生する熱を抜き出すための第１の銅パイプであって、前記第１の銅パイプと前記押出成形アルミニウムフレームの第１の熱関係を確立するように前記押出成形アルミニウムフレームの前記第１のチャネルに圧入される、第１の銅パイプと、
    前記流体冷却剤を運ぶための第２の銅パイプであって、前記第２の銅パイプと前記押出成形アルミニウムフレームの第２の熱関係を確立するように前記押出成形アルミニウムフレームの前記第２のチャネルに圧入される、第２の銅パイプと、
    前記押出成形アルミニウムフレームの前記少なくとも１つの密閉空胴に配置され、ＡＣ電力を受け取り、前記少なくとも１つのＬＥＤ光源を制御する制御回路と、
    前記押出成形アルミニウムフレーム内またはその上に配置された少なくとも１つのカメラと、
    前記制御回路の少なくともいくつかに電気的に結合された、ＤＣ電力を複数のポートのうちの少なくとも１つに結合された少なくとも１つの補助デバイスへ供給する前記複数のポートと、を含む、流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具。
  2. 前記押出成形アルミニウムフレーム内またはその上に配置された少なくとも１つの無線通信デバイスをさらに含む、請求項１に記載の照明器具。
  3. 前記少なくとも１つのカメラが第１のスペクトルの放射に応答する第１の画像化または感知デバイスを含み、前記第１のスペクトルの放射が少なくとも可視帯域の放射または近赤外線（ＮＩＲ）帯域の放射のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の照明器具。
  4. 前記少なくとも１つのカメラが前記第１のスペクトルの放射とは異なる第２のスペクトルの放射に応答する第２の画像化または感知デバイスをさらに含む、請求項３に記載の照明器具。
  5. 前記少なくとも１つのカメラが前記第１のスペクトルの放射および前記第２のスペクトルの放射とは異なる第３のスペクトルの放射に応答する第３の画像化または感知デバイスをさらに含む、請求項４に記載の照明器具。
  6. 前記第１のスペクトルの放射が少なくとも可視帯域の放射を含み、
    前記第２のスペクトルの放射が第１の赤外線帯域の放射を含み、
    前記第３のスペクトルの放射が第２の赤外線帯域の放射を含む、請求項５に記載の照明器具。
  7. 前記少なくとも１つのＬＥＤが、
    光合成有効放射（ＰＡＲ）によって植物を照明するための第１の複数のＬＥＤと、
    前記少なくとも１つのカメラまたはセンサによって検知を容易にするように前記照明器具の環境の少なくとも１つのオブジェクトを照射するための第２の複数のＬＥＤであって、
    第１の波長または第１の波長帯域の放射と、
    前記第１の波長または第１の波長帯域の放射と異なる第２の波長または第２の波長帯域の放射と、を少なくとも有する放射を放出する、第２の複数のＬＥＤと、を含む、請求項４に記載の照明器具。
  8. 前記押出成形アルミニウムフレームに結合されたハウジングと、
    前記ハウジングに配置された前記第２の複数のＬＥＤと、
    前記ハウジングに配置された前記少なくとも１つのカメラと、を含む、マルチスペクトル画像化モジュールをさらに含む、請求項７に記載の照明器具。
  9. 流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具であって、
    少なくとも、その中に形成される第１のチャネル、その中に形成される第２のチャネルおよびその中に形成される少なくとも１つの密閉空胴を含む押出成形アルミニウムフレームであって、前記フレームから突出しているフィンをさらに含み、少なくとも１つの支持構造への前記照明器具の機械的カップリングを容易にするための複数の穴を有する、押出成形アルミニウムフレームと、
    前記押出成形アルミニウムフレームによって機械的に支持される少なくとも１つのＬＥＤ光源であって、
    前記照明器具の動作の間、前記照明器具の環境において照明を提供するための第１の複数のＬＥＤと、
    前記照明器具の前記環境において少なくとも１つのオブジェクトに、少なくとも、
    第１の波長または第１の波長帯域の放射と、
    前記第１の波長または第１の波長帯域の放射と異なる第２の波長または第２の波長帯域の放射と、によって照射するための第２の複数のＬＥＤと、を含む、少なくとも１つのＬＥＤ光源と、
    流体冷却剤を運んで、前記照明器具の操作の間、少なくとも前記少なくとも１つのＬＥＤ光源によって発生する熱を抜き出すための第１の銅パイプであって、前記第１の銅パイプと前記押出成形アルミニウムフレームの第１の熱関係を確立するように前記押出成形アルミニウムフレームの前記第１のチャネルに圧入される、第１の銅パイプと、
    前記流体冷却剤を運ぶための第２の銅パイプであって、前記第２の銅パイプと前記押出成形アルミニウムフレームの第２の熱関係を確立するように前記押出成形アルミニウムフレームの前記第２のチャネルに圧入される、第２の銅パイプと、
    前記押出成形アルミニウムフレームの前記少なくとも１つの密閉空胴に配置され、ＡＣ電力を受け取り、前記少なくとも１つのＬＥＤ光源を制御する制御回路と、
    前記押出成形アルミニウムフレーム内またはその上に配置された少なくとも１つのカメラと、
    前記押出成形アルミニウムフレーム内またはその上に配置された少なくとも１つの無線通信デバイスと、
    前記制御回路の少なくともいくつかに電気的に結合された、ＤＣ電力を複数のポートのうちの少なくとも１つに結合された少なくとも１つの補助デバイスへ供給する前記複数のポートと、を含み、
    前記第２の複数のＬＥＤが、前記少なくとも１つのカメラによって、前記第２の複数のＬＥＤによる照射に応答して前記環境の前記少なくとも１つのオブジェクトによって反射されるかまたは放出される反射されたか放出された放射の検知を容易にする、流体冷却式ＬＥＤベースの照明器具。
  10. 前記第２の複数のＬＥＤが、
    可視帯域の放射において複数の第１の波長または第１の波長帯域の放射によって前記少なくとも１つのオブジェクトに照射するための複数の可視ＬＥＤと、
    赤外線帯域の放射において複数の第２の波長または第２の波長帯域の放射によって前記少なくとも１つのオブジェクトに照射するための複数の赤外線ＬＥＤと、を含む、請求項９に記載の照明器具。
  11. 前記第２の複数のＬＥＤが、
    紫外線帯域の放射において第３の波長または第３の波長帯域の放射によって前記少なくとも１つのオブジェクトに照射するための少なくとも１つの紫外線ＬＥＤをさらに含む、請求項９に記載の照明器具。
  12. 前記少なくとも１つのカメラは、３つあり、
    少なくとも可視帯域の放射を含む第１のスペクトルの放射に応答する第１のカメラと、
    前記第１のスペクトルの放射とは異なる第２のスペクトルの放射であって、第１の赤外線帯域の放射を含む、第２のスペクトルの放射に応答する第２のカメラと、
    前記第１のスペクトルの放射および前記第２のスペクトルの放射とは異なる第３のスペクトルの放射であって、第２の赤外線帯域の放射を含む、第３のスペクトルの放射に応答する第３のカメラと、を含む、請求項９に記載の照明器具。
  13. 前記押出成形アルミニウムフレームに結合されたハウジングと、
    前記ハウジングに配置された前記第２の複数のＬＥＤと、
    前記ハウジングに配置された前記少なくとも１つのカメラと、を含む、マルチスペクトル画像化モジュールをさらに含み、
    前記ハウジングの少なくとも一部が、少なくとも、前記第１の波長または第１の波長帯域の放射および前記第２の波長または第２の波長帯域の放射における放射に対して透明である、請求項９に記載の照明器具。
  14. 照明および画像化システムであって、
    第１のハウジングと、
    光合成有効放射（ＰＡＲ）によって植物を照明するための、前記第１のハウジングによって機械的に支持される第１のＬＥＤ光源と、
    マルチスペクトル画像化モジュールであって、
    前記第１のハウジングに結合された第２のハウジングと、
    前記第２のハウジングに配置されたカメラまたはセンサのうちの少なくとも１つと、
    第２のＬＥＤ光源であって、前記少なくとも１つのカメラまたはセンサによって、前記第２のＬＥＤ光源による照射に応答して照明器具の環境の少なくとも１つのオブジェクトによって反射されるかまたは放出される反射されたか放出された放射の検知を容易にするように、前記少なくとも１つのオブジェクトを照射するための、前記第２のハウジングに配置された、第２のＬＥＤ光源であり、
    第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するための少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
    前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射とは異なる第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するための少なくとも１つの第２のＬＥＤと、を含む、第２のＬＥＤ光源と、を含む、マルチスペクトル画像化モジュールと、
    少なくとも１つのプロセッサであって、
    Ａ）前記少なくとも１つのオブジェクトを照射するための前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するように前記少なくとも１つの第１のＬＥＤを制御することと、
    Ｂ）Ａ）の間、前記少なくとも１つのオブジェクトを照射する前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射に基づいて、前記少なくとも１つのオブジェクトからの第１の反射されたか放出された放射を表す、前記カメラまたは前記センサのうちの前記少なくとも１つからの第１の情報を取得することと、
    Ｃ）前記第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するように前記少なくとも１つの第２のＬＥＤを制御することと、
    Ｄ）Ｃ）の間、前記少なくとも１つのオブジェクトを照射する前記第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射に基づいて、前記少なくとも１つのオブジェクトからの第２の反射されたか放出された放射を表す、前記カメラまたは前記センサのうちの前記少なくとも１つからの第２の情報を取得することと、によって
    前記少なくとも１つの第１のＬＥＤおよび前記少なくとも１つの第２のＬＥＤを順次制御し、前記少なくとも１つのカメラまたはセンサを監視するための、前記第２のＬＥＤ光源と、前記カメラまたは前記センサのうちの前記少なくとも１つとに結合された少なくとも１つのプロセッサと、を含む、照明および画像化システム。
  15. 前記照明および画像化システムの動作中に前記第１のＬＥＤ光源または前記第２のＬＥＤ光源のうちの少なくとも１つによって発生する熱を抜き出す流体冷却剤を流すための、前記第１のハウジングに結合された銅パイプをさらに含む、請求項１４に記載のシステム。
  16. 前記第１の情報または前記第２の情報のうちの少なくとも１つを遠隔デバイスに送信する、ならびに／もしくは
    前記ＰＡＲまたは前記流体冷却剤の前記流れのうちの少なくとも１つを調整する、および／または
    前記第２のＬＥＤ光源を制御するように、前記少なくとも１つのプロセッサにより用いられる前記遠隔デバイスからの少なくとも１つの信号を受信する、ための、前記第１のハウジングに結合されたアンテナをさらに含む、請求項１５に記載のシステム。
  17. 前記少なくとも１つのカメラまたはセンサが、
    前記少なくとも１つのオブジェクトの少なくとも一部の可視画像を取得するための第１のカメラと、
    前記少なくとも１つのオブジェクトの少なくとも一部の赤外線画像を取得するための第２のカメラと、
    前記少なくとも１つのオブジェクトの少なくとも一部からの赤外線放射に基づいて温度を測定するための単一点センサと、を含み、
    前記第１のカメラ、前記第２のカメラおよび前記単一点センサが実質的に重なり合う視野を有するように互いに近接して配置されている、請求項１４に記載のシステム。
  18. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第１の反射されたか放出された放射を表す前記第１の情報に基づいて、第１の有限スペクトル画像を生成し、前記第２の反射されたか放出された放射を表す前記第２の情報に基づいて、第２の有限スペクトル画像を生成するように構成される、請求項１４に記載のシステム。
  19. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第１の有限スペクトル画像と前記第２の有限スペクトル画像とを整列および重ね合わせることによって少なくとも１つのマルチスペクトル画像を生成するようにさらに構成され、前記少なくとも１つのマルチスペクトル画像の各ピクセルが、空間的およびスペクトル情報を含む、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記少なくとも１つのオブジェクトが前記植物を含み、
    前記少なくとも１つのプロセッサが、少なくとも１回、Ａ）、Ｂ）Ｃ）およびＤ）を繰り返し、経時的に前記植物の物理的変化を検出するために前記第１の情報および前記第２の情報を分析するようにさらに構成される、請求項１４に記載のシステム。
  21. 前記少なくとも１つのオブジェクトが前記植物を含み、前記少なくとも１つの第１のＬＥＤおよび前記少なくとも１つの第２のＬＥＤが、それぞれ、前記植物に化学的および／または形態学的変化を引き起こすことなく、前記第１の情報および前記第２の情報を取得するのに十分な強度の前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射および前記第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出する、請求項１４に記載のシステム。
  22. 前記少なくとも１つのオブジェクトが前記植物を含み、前記少なくとも１つのプロセッサが、
    Ｅ）１つ以上のタイプのクロロフィル化合物のスペクトル吸収特性に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の情報および前記第２の情報を分析し、
    Ｆ）Ｅ）に少なくとも部分的に基づいて、前記植物における１つ以上の化合物を検出および／または定量化するようにさらに構成される、請求項１４に記載のシステム。
  23. 前記少なくとも１つのプロセッサが、前記第１の情報または前記第２の情報のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて、前記第１のＬＥＤ光源によって提供される前記ＰＡＲを調整するようにさらに構成される、請求項１４に記載のシステム。
  24. 農業環境を照明し、前記農業環境の画像を取得するための照明および画像化システムを制御する方法であって、前記照明および画像化システムが、
    光合成有効放射（ＰＡＲ）によって少なくとも１つの植物を照明するための流体冷却式の第１のＬＥＤ光源と、
    前記流体冷却式の第１のＬＥＤ光源に結合されたマルチスペクトル画像化モジュールであって、
    カメラまたはセンサのうちの少なくとも１つと、
    第２のＬＥＤ光源であって、
    第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するための少なくとも１つの第１のＬＥＤと、
    前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射とは異なる第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するための少なくとも１つの第２のＬＥＤと、を含む、第２のＬＥＤ光源と、を含む、マルチスペクトル画像化モジュールと、を含み、
    Ａ）前記少なくとも１つの植物を照射するための前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するように前記少なくとも１つの第１のＬＥＤを制御することと、
    Ｂ）Ａ）の間、前記少なくとも１つの植物を照射する前記第１の本質的に単色または比較的狭帯域の放射に基づいて、前記少なくとも１つの植物からの第１の反射されたか放出された放射を表す、前記カメラまたは前記センサのうちの前記少なくとも１つからの第１の情報を取得することと、
    Ｃ）前記第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射を放出するように前記少なくとも１つの第２のＬＥＤを制御することと、
    Ｄ）Ｃ）の間、前記少なくとも１つの植物を照射する前記第２の本質的に単色または比較的狭帯域の放射に基づいて、前記少なくとも１つの植物からの第２の反射されたか放出された放射を表す、前記カメラまたは前記センサのうちの前記少なくとも１つからの第２の情報を取得することと、を含む、方法。
  25. Ｅ）前記第１の反射されたか放出された放射を表す前記第１の情報に基づいて、第１の有限スペクトル画像を生成し、前記第２の反射されたか放出された放射を表す前記第２の情報に基づいて、第２の有限スペクトル画像を生成することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
  26. Ｆ）Ｅ）における前記第１の有限スペクトル画像と前記第２の有限スペクトル画像とを整列および重ね合わせることによって少なくとも１つのマルチスペクトル画像を生成し、前記少なくとも１つのマルチスペクトル画像の各ピクセルが、前記第１の情報および前記第２の情報に少なくとも部分的に基づいて空間的およびスペクトル情報を含むようにすることをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
  27. Ｅ）少なくとも１回、Ａ）、Ｂ）Ｃ）およびＤ）を繰り返すことと、
    Ｆ）経時的に前記少なくとも１つの植物の物理的変化を検出するために前記第１の情報または前記第２の情報のうちの少なくとも１つを分析することと、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
  28. Ｅ）１つ以上のタイプのクロロフィル化合物のスペクトル吸収特性に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の情報および前記第２の情報を分析することと、
    Ｆ）Ｅ）に少なくとも部分的に基づいて、前記植物における１つ以上の化合物を検出および／または定量化することと、をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
  29. Ｆ）が、前記１つ以上のタイプのクロロフィル化合物について、名目上のベースラインに対する前記１つ以上の化合物の量を検出することを含む、請求項２８に記載の方法。
  30. 前記第１の情報または前記第２の情報のうちの少なくとも１つに少なくとも部分的に基づいて、前記流体冷却式の第１のＬＥＤ光源によって提供される前記ＰＡＲを調整することをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
JP2021525751A 2018-11-13 2019-11-13 統合されたカメラおよび／またはセンサならびに無線通信を備えた環境制御型農業のための流体冷却式ｌｅｄベースの照明方法および装置 Active JP7112598B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862760572P 2018-11-13 2018-11-13
US62/760,572 2018-11-13
PCT/US2019/061324 WO2020102453A1 (en) 2018-11-13 2019-11-13 Fluid-cooled led-based lighting methods and apparatus for controlled environment agriculture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022511710A JP2022511710A (ja) 2022-02-01
JP7112598B2 true JP7112598B2 (ja) 2022-08-03

Family

ID=70731903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021525751A Active JP7112598B2 (ja) 2018-11-13 2019-11-13 統合されたカメラおよび／またはセンサならびに無線通信を備えた環境制御型農業のための流体冷却式ｌｅｄベースの照明方法および装置

Country Status (9)

Country Link
US (2) US11076536B2 (ja)
EP (1) EP3876698A4 (ja)
JP (1) JP7112598B2 (ja)
KR (1) KR102635813B1 (ja)
CN (1) CN113163720A (ja)
AU (1) AU2019381761A1 (ja)
CA (1) CA3119462A1 (ja)
IL (1) IL283021A (ja)
WO (1) WO2020102453A1 (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111279127B (zh) 2017-08-25 2023-03-31 阿格尼泰克斯股份有限公司 照明器材、照明系统、受控环境农业系统和方法
US11013078B2 (en) 2017-09-19 2021-05-18 Agnetix, Inc. Integrated sensor assembly for LED-based controlled environment agriculture (CEA) lighting, and methods and apparatus employing same
US10999976B2 (en) 2017-09-19 2021-05-11 Agnetix, Inc. Fluid-cooled lighting systems and kits for controlled agricultural environments, and methods for installing same
KR102526329B1 (ko) 2018-05-04 2023-04-27 아그네틱스, 인크. 농업 제어 환경 내 조명 및 분포 감지를 위한 방법, 장치 및 시스템
AU2019381761A1 (en) * 2018-11-13 2021-05-27 Agnetix, Inc. Fluid-cooled led-based lighting methods and apparatus for controlled environment agriculture
DE102020112139A1 (de) * 2020-05-05 2021-11-11 Ledvance Gmbh Leuchtvorrichtung mit erweiterbarer Funktionalität
US11211538B1 (en) 2020-12-23 2021-12-28 Joseph L. Pikulski Thermal management system for electrically-powered devices
US20230014943A1 (en) * 2021-02-19 2023-01-19 Christopher Robert Mihelich Control system for controlling humidity in an indoor growing environment
US11849222B2 (en) * 2021-02-24 2023-12-19 Zebra Technologies Corporation Auto calibration procedure for external lights attached to machine vision system operating on power over ethernet
US11480470B2 (en) * 2021-03-15 2022-10-25 Kenneth James Hintz Imaging sensor calibration
US11277975B1 (en) * 2021-06-21 2022-03-22 Guangzhou Natural Light Intelligent Lighting Appli LED plant growth lamp with ultraviolet (UV) lamp beads or infrared (IR) lamp beads

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160262313A1 (en) 2015-03-09 2016-09-15 LED Living Technology Lighting System for Promoting the Rapid Maturation of Commercial Plants
WO2017192566A1 (en) 2016-05-02 2017-11-09 Growflux Llc System and method for advanced horticultural lighting
CN207369705U (zh) 2017-09-20 2018-05-18 苏州汉克山姆照明科技有限公司 一种育苗架

Family Cites Families (195)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3869605A (en) 1970-06-24 1975-03-04 Integrated Dev & Manufacturing Environmental growth control apparatus
BE792611A (fr) 1971-12-16 1973-03-30 Stramax A G Projecteur lumineux a refroidissement
US4300623A (en) 1978-10-10 1981-11-17 Milton Meckler Integrated multi-duct dual-stage dual-cooling media air conditioning system
US4947291A (en) * 1988-06-17 1990-08-07 Mcdermott Kevin Lighting device
US5012609A (en) 1988-12-12 1991-05-07 Automated Agriculture Associates, Inc. Method and apparatus for irradiation of plants using optoelectronic devices
JP4516161B2 (ja) 1999-01-08 2010-08-04 金原 士朗 植物栽培用の照明パネル
US6683970B1 (en) 1999-08-10 2004-01-27 Satake Corporation Method of diagnosing nutritious condition of crop in plant field
US6431723B1 (en) 2000-04-28 2002-08-13 Cooper Technologies, Company Recessed lighting fixture
US20030216837A1 (en) 2002-03-08 2003-11-20 Daniel Reich Artificial environment control system
US6880952B2 (en) 2002-03-18 2005-04-19 Wintriss Engineering Corporation Extensible linear light emitting diode illumination source
EP2009676B8 (en) 2002-05-08 2012-11-21 Phoseon Technology, Inc. A semiconductor materials inspection system
US7117930B2 (en) 2002-06-14 2006-10-10 Thermal Corp. Heat pipe fin stack with extruded base
US7210818B2 (en) 2002-08-26 2007-05-01 Altman Stage Lighting Co., Inc. Flexible LED lighting strip
US6964501B2 (en) 2002-12-24 2005-11-15 Altman Stage Lighting Co., Ltd. Peltier-cooled LED lighting assembly
EP1616237B1 (en) 2003-04-14 2017-10-25 Schneider Electric IT Corporation Environmental monitoring device
US7095053B2 (en) 2003-05-05 2006-08-22 Lamina Ceramics, Inc. Light emitting diodes packaged for high temperature operation
US7933060B2 (en) 2003-11-01 2011-04-26 Silicon Quest Kabushiki-Kaisha Three states of micro mirror device
TWI231852B (en) 2004-01-08 2005-05-01 Beam Gene Corp Lighting device with hybrid light source
US7252408B2 (en) 2004-07-19 2007-08-07 Lamina Ceramics, Inc. LED array package with internal feedback and control
NO322003B1 (no) 2004-09-17 2006-08-07 Intravision As System for a fremme vekst av planter.
US20080030982A1 (en) 2006-08-04 2008-02-07 Vode Llc Modular lighting system
EP2122237B1 (en) 2006-12-11 2011-04-06 Air Motion Systems, Inc. Uv module
US7524090B2 (en) 2007-02-26 2009-04-28 Ip Holdings Llc Horticulture light fixture having integrated lamp and ballast
US7288902B1 (en) 2007-03-12 2007-10-30 Cirrus Logic, Inc. Color variations in a dimmable lighting device with stable color temperature light sources
RU2462025C2 (ru) 2007-03-23 2012-09-27 Хелиоспектра Актиеболаг Устройство для управления ростом или свойствами растений
WO2009000282A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-31 Lioris B.V. High voltage led lighting system
US7635205B2 (en) 2007-07-24 2009-12-22 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. LED lamp with heat dissipation device
CN101363600B (zh) 2007-08-10 2011-11-09 富准精密工业(深圳)有限公司 发光二极管灯具
US8206009B2 (en) 2007-09-19 2012-06-26 Cooper Technologies Company Light emitting diode lamp source
EP2044835A1 (en) 2007-10-03 2009-04-08 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO Greenhouse system
WO2009074602A2 (en) 2007-12-10 2009-06-18 Lemnis Lighting Patent Holding B.V. Led lighting system cooled with aqueous liquid, in particular for greenhouses
US8622588B2 (en) * 2008-04-29 2014-01-07 Koninklijke Philips N.V. Light emitting module, heat sink and illumination system
EP2278870B1 (en) 2008-05-22 2018-07-25 Fionia Lighting Aps Method and apparatus for using light emitting diodes in a greenhouse setting
CA2632307A1 (fr) 2008-05-26 2009-11-26 Theoreme Innovation Inc. Systeme d'eclairage et d'economie d'energie pour une serre horticole
KR100941000B1 (ko) 2008-06-25 2010-02-11 정인균 유비쿼터스 센서네트워크 기반 온실환경 자동관리 시스템
US8297782B2 (en) 2008-07-24 2012-10-30 Bafetti Vincent H Lighting system for growing plants
WO2010013998A1 (en) 2008-08-01 2010-02-04 Algae-Tech Ltd Algae growth system
US10021742B2 (en) 2014-09-28 2018-07-10 Jiaxing Super Lighting Electric Appliance Co., Ltd LED tube lamp
US8358097B2 (en) 2008-09-16 2013-01-22 Cartwright Brent A System and methods for controlling movement of a track light system
US20100102729A1 (en) 2008-10-10 2010-04-29 Rethink Environmental Light emitting diode assembly
NL2002091C (nl) 2008-10-13 2010-04-14 Croppings Holding B V Systeem en werkwijze voor het telen van een gewas in een althans ten dele geconditioneerde omgeving.
US8651704B1 (en) 2008-12-05 2014-02-18 Musco Corporation Solid state light fixture with cooling system with heat rejection management
WO2010082655A1 (ja) 2009-01-19 2010-07-22 ローム株式会社 Ｌｅｄランプ
US8232724B2 (en) 2009-02-06 2012-07-31 Tyco Electronics Corporation End cap assembly for a light tube
JP2010192152A (ja) 2009-02-16 2010-09-02 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
JP5220687B2 (ja) 2009-06-15 2013-06-26 昭和電工株式会社 植物栽培用の照明装置および植物栽培システム
TW201100272A (en) 2009-06-23 2011-01-01 Nat Univ Tsing Hua Water-cooling module for LED headlamp
US8390454B2 (en) 2009-07-31 2013-03-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. USB hosted sensor module
JP5597374B2 (ja) 2009-09-04 2014-10-01 昭和電工アルミ販売株式会社 Ｌｅｄ照明装置
DE202009012555U1 (de) 2009-09-17 2010-03-04 Kunstwadl, Hans Kühlvorrichtung
TW201111679A (en) 2009-09-25 2011-04-01 I Chiun Precision Ind Co Ltd LED lamp with two side illumination
CN201811100U (zh) 2009-10-29 2011-04-27 诸建平 一种led植物灯
CN101737694B (zh) 2009-12-29 2011-08-03 西北工业大学 太阳能立体绿化照明柱
GB2477965B (en) 2010-02-19 2014-08-13 Hanovia Ltd Sensor housing
KR101020063B1 (ko) 2010-03-08 2011-03-07 이주동 Ｌｅｄ조명등 냉각장치
EP2549855B1 (en) * 2010-03-22 2014-03-05 Koninklijke Philips N.V. Lighting system with cooling arrangement
KR100997646B1 (ko) 2010-04-02 2010-12-01 루미리치 주식회사 발광다이오드 조명등
EP2556745A1 (en) 2010-04-09 2013-02-13 Sharp Kabushiki Kaisha Lighting device, plant cultivation device, and method for cooling lighting device
KR101479012B1 (ko) 2010-08-09 2015-01-05 에어 모션 시스템즈, 인크. 절연된 엘이디 장치
US8604712B2 (en) 2010-08-17 2013-12-10 Keystone L.E.D. Holdings Llc LED luminaires power supply
NL1038386C2 (nl) 2010-11-16 2012-05-21 Plantlab Groep B V Teeltsysteem en werkwijze voor het telen van een gewas in een geconditioneerde omgeving
US8888315B2 (en) 2011-03-07 2014-11-18 Greendot Technologies, Llc Vapor-tight lighting fixture
KR101068315B1 (ko) 2011-03-23 2011-09-28 주식회사 오디텍 미생물 반응기용 수냉식 ｌｅｄ 조명기구
US10290148B2 (en) 2011-04-14 2019-05-14 Suntracker Technologies Ltd. System and method for real time dynamic lighting simulation
US20130006401A1 (en) 2011-06-30 2013-01-03 Xinxin Shan Networked intelligent plant growth system
CN102287711B (zh) 2011-08-10 2013-06-05 华南师范大学 一种全自动植物光照装置
WO2013033247A1 (en) 2011-08-29 2013-03-07 Control4 Corporation Wall box device for managing energy
KR101234587B1 (ko) 2011-09-27 2013-02-19 최경남 웰빙형 엘이디 식물 재배 장치
US9838652B2 (en) 2011-11-14 2017-12-05 Tseng-Lu Chien Light device has built-in digital data system for record image, sound
US10257988B2 (en) 2011-12-02 2019-04-16 Biological Illumination, Llc Illumination and grow light system and associated methods
US9137874B2 (en) 2011-12-02 2015-09-15 Biological Illumination, Llc Illumination and grow light system and associated methods
TWI480486B (zh) 2012-03-20 2015-04-11 Delta Electronics Inc 燈具模組及其連接機構
KR101178262B1 (ko) 2012-04-03 2012-08-29 김화자 전구형 ｌｅｄ 조명기구
KR101906893B1 (ko) 2012-04-27 2018-10-11 삼성전자주식회사 발광장치
CN202955670U (zh) 2012-07-06 2013-05-29 湖北小天地科技有限公司 一种大功率led回路热管散热系统
US8558413B1 (en) 2012-07-09 2013-10-15 Global Green Lighting, LLC Light fixture having power over ethernet power sourcing equipment
CN104768370B (zh) 2012-09-04 2018-07-17 飞利浦灯具控股公司 用于通过光增强可食用植物部分中的营养价值的方法以及为此的照明设备
EP2710883A1 (en) 2012-09-24 2014-03-26 Heliospectra AB Spectrum optimization for artificial illumination
US9351448B2 (en) 2012-09-25 2016-05-31 Hortech, Inc. Wall planting system
JP5856691B2 (ja) 2012-10-24 2016-02-10 学校法人玉川学園 照明装置および植物栽培装置
WO2014066844A2 (en) 2012-10-26 2014-05-01 GreenTech Agro LLC Self-sustaining artificially controllable environment within a storage container or other enclosed space
US10555466B2 (en) 2012-11-26 2020-02-11 Daegan Gonyer Modular automated growing system
US9516822B2 (en) 2012-11-26 2016-12-13 Daegan Gonyer Modular automated aeroponic growth system
US20150313092A1 (en) * 2012-12-20 2015-11-05 Heliospectra Ab Method and illumination system for plant recovery from stress
JP6430959B2 (ja) 2012-12-21 2018-11-28 フィリップス ライティング ホールディング ビー ヴィ 少なくとも一つの照明システムをインターフェースするための園芸照明インターフェース
CN103091296B (zh) * 2013-01-23 2015-06-17 浙江大学 基于光谱成像技术的植物健康状况检测方法及其装置
JP2014209850A (ja) 2013-02-28 2014-11-13 株式会社有沢製作所 透過性三次元多層農法システム
CN109089868A (zh) 2013-03-14 2018-12-28 农作物壹控股公司 在高生长、高密度、封闭环境系统内led光源时间安排
US20160183351A1 (en) 2013-03-25 2016-06-23 Ids-Ip Holdings Llc System, method, and apparatus for powering intelligent lighting networks
US9297527B2 (en) 2013-04-09 2016-03-29 Sensity Systems, Inc. LED retrofitting system for post top outdoor lighting
WO2014195952A1 (en) * 2013-06-06 2014-12-11 Flora Fotonica Ltd A system and method for providing illumination to plants
TWM471005U (zh) 2013-06-28 2014-01-21 Newlux Jewelry Lighting Co Ltd 可調光發光二極體驅動電路
US9169977B2 (en) 2013-06-28 2015-10-27 Cree, Inc. LED lamp
TW201501570A (zh) 2013-06-28 2015-01-01 Newlux Jewelry Lighting Co Ltd 可調光發光二極體驅動電路
EP2823703A1 (en) 2013-07-10 2015-01-14 Heliospectra AB Method and system for controlling growth of a plant
WO2015006675A2 (en) 2013-07-11 2015-01-15 Blue River Technology, Inc. Method for automatic phenotype measurement and selection
GB2516958B (en) 2013-08-08 2016-06-08 Steratec Ltd Growing system
KR20150033363A (ko) 2013-09-24 2015-04-01 주식회사 한국에너지 방열 및 냉각 구조를 갖는 led 조명시스템
KR101509672B1 (ko) 2013-09-27 2015-04-07 전남대학교산학협력단 내연기관을 이용한 독립적 식물공장
EP2866528A1 (en) 2013-10-22 2015-04-29 Heliospectra AB Position based management of an artificial lighting arrangement
EP2870859A1 (en) 2013-11-07 2015-05-13 Heliospectra AB Method for controlling a growth cycle for growing plants using state oriented control
CN203686764U (zh) 2013-12-18 2014-07-02 江苏惠利隆塑业集团有限公司 水冷式大功率led植物生长照明灯
CN203628582U (zh) 2013-12-19 2014-06-04 深圳市超频三科技有限公司 Led灯具及散热组件
CN203656872U (zh) 2013-12-26 2014-06-18 北京芯铠电子散热技术有限责任公司 一种led植物生长灯及其液冷装置
JP1547796S (ja) 2014-01-02 2016-04-11
US9404648B2 (en) 2014-01-15 2016-08-02 Chilled Tech, Llc LED light with cooling system
US20150254738A1 (en) 2014-03-05 2015-09-10 TerrAvion, LLC Systems and methods for aerial imaging and analysis
EP2925090A1 (en) 2014-03-24 2015-09-30 Heliospectra AB Method for automatic positioning of lamps in a greenhouse environment
CA2947996A1 (en) 2014-05-08 2015-11-12 George R. Bailey Led lighting systems and methods of installation
US10631481B2 (en) 2014-05-11 2020-04-28 University Of Wyoming Modular hydroponic rack system for crop cultivation and transport
US9202397B1 (en) 2014-06-09 2015-12-01 Richard J. Petrocy Modularized lighting display system
CN203872684U (zh) 2014-06-14 2014-10-15 福建农林大学 一种具有温湿度调节的灰树花菇房结构
US10113734B2 (en) 2014-06-27 2018-10-30 Key Technology, Inc. Light source for a sorting apparatus
US9336584B2 (en) 2014-06-30 2016-05-10 Trimble Navigation Limited Active imaging systems for plant growth monitoring
US9693512B2 (en) 2014-07-26 2017-07-04 Aessense Technology Hong Kong Limited Wireless sensor systems for hydroponics
US10627785B2 (en) 2014-07-29 2020-04-21 Iunu, Inc. Plant production feedback control loop optimization
CA2961001C (en) 2014-09-15 2019-07-16 Nicholas Michael D'onofrio Liquid cooled metal core printed circuit board
US10021838B1 (en) 2014-09-22 2018-07-17 Closed S, LLC Cannabis growth methods and systems
DE202014105523U1 (de) 2014-11-17 2016-02-18 Susan Matinfar Steuervorrichtung und Beleuchtungsanlage zur Beleuchtung von Pflanzenkulturen
WO2016106215A1 (en) 2014-12-23 2016-06-30 The Regents Of The University Of California Method and device for quantification of plant chlorophyll content
EP3045033A1 (en) 2015-01-14 2016-07-20 Heliospectra AB Method and system for growth status determination of a plant
US9664371B2 (en) 2015-01-15 2017-05-30 Heraeus Noblelight America Llc Lamp head assemblies and methods of assembling the same
WO2016164652A1 (en) 2015-04-09 2016-10-13 Growx Inc. Systems, methods, and devices for light emitting diode array and horticulture apparatus
KR102597941B1 (ko) 2015-04-15 2023-11-02 오카도 이노베이션 리미티드 재배 시스템 및 방법
EP3289336A1 (en) 2015-04-29 2018-03-07 Board Of Trustees Of Michigan State University Methods for estimating photosynthetic characteristics in plant canopies and systems and apparatus related thereto
US9943042B2 (en) * 2015-05-18 2018-04-17 Biological Innovation & Optimization Systems, LLC Grow light embodying power delivery and data communications features
JP6140765B2 (ja) 2015-05-20 2017-05-31 メカテック有限会社 照明装置を備えた冷暖房システム及びこれを備えた苗育成装置
US10264458B2 (en) 2015-06-02 2019-04-16 Oath Inc. Virtual private network based parental control service with motion-based restricted mode
KR101730069B1 (ko) 2015-06-05 2017-04-26 대한민국 접목묘 활착실
CN204929810U (zh) 2015-06-10 2016-01-06 山西元工电力工程设计有限公司 具有光伏发电功能的农业大棚
US20160360712A1 (en) 2015-06-15 2016-12-15 Biological Innovation & Optimization Systems, LLC Grow lighting and agricultural systems and methods
EP3331347A2 (en) 2015-08-03 2018-06-13 Precision Agritech Inc. Horticultural lighting systems, sensor modules, and control systems
KR101825088B1 (ko) 2015-08-18 2018-03-14 새빛테크 주식회사 엘이디 조명기구
JP2018529927A (ja) 2015-09-09 2018-10-11 キー テクノロジー，インク． 分類装置用の光源
US10451226B2 (en) 2015-09-14 2019-10-22 ProPhotonix Limited Modular LED line light
US9907930B2 (en) 2015-10-06 2018-03-06 Michael Alexander Trzecieski Aromatherapy vaporization device
CN105180018A (zh) * 2015-10-21 2015-12-23 广州市光机电技术研究院 一种基于组合光谱的led农业照明系统及方法
KR102521805B1 (ko) 2015-11-10 2023-04-14 삼성전자주식회사 카메라 전환 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
US10047943B2 (en) 2015-11-19 2018-08-14 Minn, Llc Water-cooled LED lighting system for indoor farming
CN105423198B (zh) * 2015-11-23 2018-04-06 广东维克光电技术有限公司 一种高散热性的多功能植物辅助生长灯
EP3394500A1 (en) 2015-12-23 2018-10-31 SABIC Global Technologies B.V. Thermoplastic luminaires for indoor linear lighting systems
KR20170085194A (ko) 2016-01-14 2017-07-24 최유화 엘이디 기반 식물 생장 챔버 및 그의 제어 방법
US9986621B2 (en) 2016-01-22 2018-05-29 Lumigrow, Inc. Lighting system for growing plants which provides a location indication
US10660170B2 (en) 2016-01-22 2020-05-19 Lumigrow, Inc. Lighting system for growing plants
CN105717115B (zh) * 2016-01-31 2019-05-14 浙江大学 基于光学成像技术的高通量植物表型分析装置和方法
GB201602029D0 (en) * 2016-02-04 2016-03-23 Aurora Ltd Horticultural lighting device
US9726332B1 (en) 2016-02-09 2017-08-08 Michael W. May Networked LED lighting system
US9857068B2 (en) * 2016-02-19 2018-01-02 Ken Nguyen LED lighting system and operating method for irradiation of plants
WO2017184448A1 (en) 2016-04-20 2017-10-26 Bright Agrotech, Inc. Light trolley system
JP6653474B2 (ja) * 2016-04-25 2020-02-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 照明システム及び照明器具
CN205896799U (zh) 2016-07-04 2017-01-18 广东欧曼科技股份有限公司 一种水冷散热led灯带
EP3269231A1 (en) 2016-07-11 2018-01-17 Heliospectra AB (publ) Lightingsystem for storehouse cultivation
WO2018013162A1 (en) 2016-07-14 2018-01-18 Mjnn Llc Vertical growth tower and module for an environmentally controlled vertical farming system movement
US10234125B2 (en) 2016-07-18 2019-03-19 Mjnn, Llc Lights integrated cooling system for indoor growing environments
CN106151982A (zh) 2016-08-12 2016-11-23 华南理工大学 一种大功率led液冷散热系统
US10080334B2 (en) 2016-08-23 2018-09-25 Lrider Technology Co., Ltd. Ecological hydroponics control system
CN206132218U (zh) * 2016-09-18 2017-04-26 西安理工大学 一种用于植物工厂的实时光谱成像及光质智能控制系统
US10635274B2 (en) 2016-09-21 2020-04-28 Iunu, Inc. Horticultural care tracking, validation and verification
US10339380B2 (en) 2016-09-21 2019-07-02 Iunu, Inc. Hi-fidelity computer object recognition based horticultural feedback loop
US20180082482A1 (en) 2016-09-22 2018-03-22 Apple Inc. Display system having world and user sensors
US10034342B2 (en) * 2016-09-25 2018-07-24 Illum Horticulture Llc Method and apparatus for an indoor horticultural facility
CN206181943U (zh) 2016-11-12 2017-05-24 贵州创宇生物科技有限公司 一种智慧农业育苗大棚
EP3324099A1 (en) 2016-11-16 2018-05-23 Heliospectra AB (publ) Cooled modular lighting arrangement
DK3326452T3 (da) 2016-11-24 2020-09-07 Heliospectra Ab Dyrkningsopbevaringssystem
CN106402746A (zh) 2016-11-28 2017-02-15 湖州明日照明科技有限公司 植物培养器照明装置
EP3548804A4 (en) 2016-12-02 2020-12-02 Eaton Intelligent Power Limited ANTENNAS FOR LIGHT IN DANGEROUS PLACES
US10365157B2 (en) 2016-12-05 2019-07-30 Abl Ip Holding Llc Lighting device incorporating a hyperspectral imager as a reconfigurable sensing element
CN106596412A (zh) * 2016-12-31 2017-04-26 上海复展智能科技股份有限公司 利用无人机携带多光谱光源进行植物生长监测的方法
US10517226B2 (en) 2017-02-14 2019-12-31 Infinity Capital Llc Spectral deficiency driven control systems and methods in plant growth automation
JP6801158B2 (ja) 2017-03-13 2020-12-16 オムロン株式会社 環境センサ
WO2018194985A1 (en) 2017-04-19 2018-10-25 Drs Network & Imaging Systems, Llc Active hyperspectral imager
CA3062229C (en) 2017-05-02 2020-04-14 10644137 Canada Inc. Method of growing plants using led light and led light system employing same
AU2018263928A1 (en) 2017-05-02 2019-12-05 Lumigrow, Inc. Lighting system and sensor array for growing plants
CN107091467B (zh) 2017-06-29 2023-04-07 湖南明和光电设备有限公司 一种大功率led光路散热组合系统
WO2019014703A1 (en) 2017-07-20 2019-01-24 Groview Pty Ltd 2D AND / OR 3D IMAGING DEVICE WITH ACTIVE LIGHTING FOR AGRICULTURE
CN111279127B (zh) 2017-08-25 2023-03-31 阿格尼泰克斯股份有限公司 照明器材、照明系统、受控环境农业系统和方法
US11013078B2 (en) 2017-09-19 2021-05-18 Agnetix, Inc. Integrated sensor assembly for LED-based controlled environment agriculture (CEA) lighting, and methods and apparatus employing same
US10999976B2 (en) 2017-09-19 2021-05-11 Agnetix, Inc. Fluid-cooled lighting systems and kits for controlled agricultural environments, and methods for installing same
KR20170115987A (ko) 2017-09-27 2017-10-18 최유화 엘이디 기반 식물 생장 챔버 및 그의 제어 방법
US10925219B2 (en) 2017-10-11 2021-02-23 GS Thermal Solutions Inc. Climate control system and method for indoor horticulture
CN107807125B (zh) * 2017-10-12 2020-08-11 中国农业大学 基于无人机载多光谱传感器的植物信息计算系统及方法
BR112020009102A2 (pt) 2017-11-07 2020-10-27 MARCHESINI, Gerardo R. sistema integrado para controlar, detectar, monitorar, avaliar e tratar as pragas de cultura
US11062516B2 (en) 2018-02-07 2021-07-13 Iunu, Inc. Augmented reality based horticultural care tracking
EP3755139A1 (en) 2018-02-20 2020-12-30 OSRAM GmbH Controlled agricultural system and method for agriculture
US11003456B2 (en) 2018-03-30 2021-05-11 Iunu, Inc. Pipelined processing of plant images for monitoring horticultural grow operations
WO2019204805A1 (en) * 2018-04-20 2019-10-24 Agnetix, Inc. Integrated sensor assembly for led-based controlled environment agriculture (cea) lighting, and methods and apparatus employing same
KR102526329B1 (ko) 2018-05-04 2023-04-27 아그네틱스, 인크. 농업 제어 환경 내 조명 및 분포 감지를 위한 방법, 장치 및 시스템
US10920972B2 (en) 2018-05-07 2021-02-16 Ledvance Llc Hybrid light emitting diode tube
US10502407B1 (en) 2018-05-21 2019-12-10 Daniel S. Spiro Heat sink with bi-directional LED light source
AU2019381761A1 (en) 2018-11-13 2021-05-27 Agnetix, Inc. Fluid-cooled led-based lighting methods and apparatus for controlled environment agriculture
US10949974B2 (en) 2019-02-28 2021-03-16 Iunu, Inc. Automated plant disease detection
WO2020219832A1 (en) 2019-04-25 2020-10-29 Lumigrow, Inc. Wireless lighting array
AU2020402051A1 (en) 2019-12-10 2022-08-04 Agnetix, Inc. Multisensory imaging methods and apparatus for controlled environment horticulture using irradiators and cameras and/or sensors
CN115087833A (zh) 2019-12-12 2022-09-20 阿格尼泰克斯股份有限公司 受控环境园艺近距种植系统中基于流体冷却led的照明器材
US11193653B1 (en) 2021-04-22 2021-12-07 Light Tree Ventures Holding B.V. Irradiation device with a deformable optic

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160262313A1 (en) 2015-03-09 2016-09-15 LED Living Technology Lighting System for Promoting the Rapid Maturation of Commercial Plants
WO2017192566A1 (en) 2016-05-02 2017-11-09 Growflux Llc System and method for advanced horticultural lighting
CN207369705U (zh) 2017-09-20 2018-05-18 苏州汉克山姆照明科技有限公司 一种育苗架

Also Published As

Publication number Publication date
US20210059123A1 (en) 2021-03-04
EP3876698A4 (en) 2022-08-24
CN113163720A (zh) 2021-07-23
JP2022511710A (ja) 2022-02-01
CA3119462A1 (en) 2020-05-22
US20220053706A1 (en) 2022-02-24
IL283021A (en) 2021-06-30
US11627704B2 (en) 2023-04-18
AU2019381761A1 (en) 2021-05-27
US11076536B2 (en) 2021-08-03
EP3876698A1 (en) 2021-09-15
WO2020102453A1 (en) 2020-05-22
KR102635813B1 (ko) 2024-02-08
KR20210090222A (ko) 2021-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7112598B2 (ja) 統合されたカメラおよび／またはセンサならびに無線通信を備えた環境制御型農業のための流体冷却式ｌｅｄベースの照明方法および装置
JP7244520B2 (ja) 制御された環境農業のための流体冷却ｌｅｄベースの照明方法および装置
JP7112515B2 (ja) 制御された農業環境における照明と分散型センシングとのための方法および装置ならびにシステム
US11272589B2 (en) Integrated sensor assembly for LED-based controlled environment agriculture (CEA) lighting, and methods and apparatus employing same
WO2019204805A1 (en) Integrated sensor assembly for led-based controlled environment agriculture (cea) lighting, and methods and apparatus employing same
WO2022256745A2 (en) Fluid-cooled led-based lighting systems having inspection light systems and methods for using same

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210708

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210708

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210708

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211130

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220216

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220530

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220628

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220722

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7112598

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150