TWI834122B - 用於植物培育的燈、裝置和方法 - Google Patents

Abstract

一種用於植物培育的燈，具有用於產生用於培育至少一個待培育的植物的光的至少一個光源、用於檢測植物的至少一個狀態參數的至少一個檢測裝置和用於根據所述至少一個狀態參數使所述至少一個光源相對於植物移位的至少一個調節裝置。還描述了一種用於植物培育的裝置和方法。

Description

用於植物培育的燈、裝置和方法

德國專利申請DE 10 2021 202 877.2的內容通過引用併入本文。

本發明涉及一種用於植物培育的燈及裝置。本發明還涉及一種用於植物培育的方法。

發明背景

由現有技術已知用於植物培育的燈。

本發明的目的是，改進一種用於植物培育的燈，尤其是提供一種能夠實現對待培育的植物進行高效照明的燈。

該目的通過根據請求項1所述的燈來實現。所述燈具有用於產生用於培育至少一個待培育的植物的光的至少一個光源和用於檢測至少一個待培育的植物的至少一個狀態參數的至少一個檢測裝置。此外，燈具有至少一個調節裝置，用於根據通過至少一個檢測裝置檢測的至少一個狀態參數使至少一個光源相對於至少一個待培育的植物移位。所述至少一個調節裝置尤其被設置用於，根據所檢測的至少一個狀態參數使所述至少一個光源相對於所述至少一個待培育的植物自動地移位。通過移位所述至少一個光源，可以根據所述至少一個狀態參數來調節，尤其優化所述至少一個光源相對於所述至少一個待培育的植物的相對位置，尤其所述至少一個光源的間距。植物燈，尤其是其幾何形狀可適配至少一個待培育的植物的需求。這有利於健康和有效的植物生長。

此外，通過所述至少一個光源相對於所述至少一個待培育的植物的移位，減少，尤其是避免不必要的，不落在植物上的雜散光。這提高了燈的能效。該燈允許高效和經濟的植物培育。

所述至少一個光源相對於所述至少一個待培育的植物的移位尤其可以根據所述至少一個狀態參數的變化，優選根據所述至少一個待培育的植物的生長連續地或逐步地進行。優選地，所述至少一個光源的相對位置能夠連續地或逐步地適配於所述至少一個待培育的植物的生長。例如，所述至少一個光源的移位可以這樣進行，使得通過所述至少一個光源的光錐確保所述至少一個待培育的植物的盡可能好的覆蓋。所述至少一個待培育的植物可以在任何時候被最佳地提供光。

所述燈用於培育至少一個待培育的植物。植物培育可以在至少一個待培育的植物的一個或多個植被階段上進行，尤其是在幼苗階段、生長期、開花階段、繁殖階段和/或收穫階段上進行。至少一個待培育的植物可以至少在植物培育開始時尤其是作為植物種子、發芽的植物種子、幼苗和/或成熟的植物存在。所述至少一個光源的相對位置能夠經由所述至少一個調節裝置尤其適配於所述至少一個待培育的植物的不同的植被階段。

所述至少一個狀態參數尤其可以是所述至少一個待培育的植物的尺寸、葉面積指數(英文：leaf area index，LAI)、水分含量、養分含量，尤其糖含量、植被階段，尤其生長期和/或溫度。附加地或替代地，作為狀態參數也考慮植物基質和/或環境空氣的濕度含量和/或環境空氣和/或植物基質的溫度。所述至少一個狀態參數優選是所述至少一個待培育的植物的生長參數。在此和下文中，生長參數應理解為狀態參數，其允許推斷出至少一個待培育的植物的植物生長情況。示例性的生長參數尤其是所述至少一個待培育的植物的尺寸、植被階段，尤其是生長期和/或葉面積指數。至少一個光源的移位可以優選地根據植物的尺寸和/或其植被階段，尤其是生長階段來進行。所述至少一個光源的移位尤其可以根據所述植物的至少一個待培育的植物的尺寸和/或植被階段連續地或逐步地進行。

所述至少一個調節裝置尤其被設置用於，根據所檢測的至少一個狀態參數自動地，尤其全自動地使至少一個光源相對於至少一個待培育的植物移位。例如，所述至少一個調節裝置具有評估單元，所述評估單元用於評估所述至少一個狀態參數和/或用於根據所述至少一個狀態參數控制所述至少一個光源的移位。

所述至少一個光源的移位尤其能夠馬達式地、液壓地和/或氣動地進行。優選地，所述至少一個光源的移位通過所述至少調節裝置的驅動器來實現。優選地，所述至少一個調節裝置具有馬達的，尤其電動的、液壓的和/或氣動的驅動器。驅動器例如可以通過至少一個調節裝置的評估單元根據至少一個狀態參數來操控。

所述燈具有至少一個光源，用於產生用於培育所述至少一個待培育的植物的光。借助於所述至少一個光源產生的光射入到所述至少一個待培育的植物上。優選地，燈具有多個光源。多個光源能夠實現用待射入的光更好地覆蓋至少一個待培育的植物。

優選地，至少一個光源具有至少一個LED。LED堅固耐用且節能。尤其，所述至少一個光源具有至少一個多色LED。

特別優選地，所述至少一個光源的輻射特性是可變的。例如，可通過所述至少一個光源產生的光的光譜和/或強度可以是可變的。尤其，所述至少一個光源的輻射特性可以根據所述至少一個待培育的植物的所述至少一個狀態參數來適配。例如，所述至少一個光源的光譜能夠適配於所述至少一個待培育的植物的相應的植被階段，尤其是生長階段。具有可適配的輻射特性，尤其是可適配的光譜的LED已經被證明是特別合適的。

根據請求項2所述的燈是堅固的並且能夠實現所述至少一個光源的精確移位。尤其，主軸驅動器能夠實現所述至少一個光源的無級移位。燈，尤其是其幾何形狀可無級地適配於植物的至少一個狀態參數。線性驅動器，尤其是主軸驅動器能夠實現燈的至少部分的線性移位。尤其，由此可以實現燈，尤其是至少一個光源的高度適配。所述燈能夠特別好地適配於至少一個待培育的植物的變化的尺寸。

線性驅動器，尤其是主軸驅動器例如可以具有馬達，尤其是電動機。扭矩馬達已被證明是特別合適的。尤其，通過主軸驅動器可以將馬達的轉動運動轉換成線性運動。

根據請求項3所述的燈能夠特別靈活地調節並且穩定。可樞轉地支承的懸臂能夠實現至少一個光源相對於燈基體的移位。不需要移位燈基體。所述至少一個燈基體尤其可以是位置固定的。由此提高了燈的穩定性。燈基體例如可以是燈的支腳。

可樞轉地支承的懸臂能夠實現所述至少一個燈的簡單且有針對性的移位。尤其，至少一個懸臂可圍繞水平軸線樞轉。

優選地，燈具有多個可樞轉地支承在燈基體上的懸臂。例如，懸臂可以星形地從構造為支腳的燈基體出發。尤其，懸臂可以相對於燈基體對稱地佈置。例如，燈具有四個分別彼此錯開90°的懸臂。

多個懸臂可以尤其以傘狀方式佈置在燈基體上。因此，懸臂的樞轉引起通過懸臂形成的傘狀物的打開或關閉。由此能夠以簡單的方式在高度和寬度上適配燈幾何形狀。

根據請求項4所述的燈是穩定且精確地可調節的。通過耦合元件，至少一個懸臂能夠以簡單且精確的方式樞轉。樞轉尤其以引導的方式進行。借助於線性驅動器，尤其主軸驅動器產生的線性運動能夠通過耦合元件轉換成至少一個懸臂的樞轉運動。優選地，每個懸臂存在一個耦合元件。

耦合元件尤其以耦合桿的形式實施。耦合桿尤其與相應的懸臂和線性驅動器，尤其主軸螺母有效連接。耦合桿尤其可以固定，例如可樞轉地固定在相應的懸臂和/或線性驅動器，尤其主軸螺母上。

耦合桿優選形成用於至少一個懸臂的引導齒輪。耦合桿例如可以剛性地與線性驅動器，尤其與主軸驅動器的主軸螺母連接。耦合桿可以例如可移動地，尤其是可沿著引導件移動地和/或可樞轉地佈置在相應的懸臂上。例如，耦合桿通過扭轉補償元件佈置，尤其是固定在相應的懸臂上。引導齒輪結構簡單，穩定可靠。

根據請求項5所述的燈是特別靈活的。所述至少一個光源沿著所述調節裝置的至少一個懸臂的可移位性能夠實現以另一自由度的移位。尤其，除了基體的高度調節和至少一個懸臂的可樞轉性之外，還可以進行另一自由度的移位。這提高了在移位至少一個光源時的靈活性。所述至少一個光源的位置能夠特別精確地與所述至少一個待培育的植物的至少一個狀態參數，尤其是尺寸適配。優選地，所述至少一個光源沿著所述至少一個懸臂的移位根據所述懸臂的樞轉位置來進行。

優選地，所述至少一個光源佈置在至少一個基板上，尤其佈置在至少一個柔性基板上。所述至少一個基板特別優選地能夠沿著所述至少一個懸臂移位，尤其是能夠以引導的方式移位。具有至少一個光源的至少一個基板例如可以構成至少一個光帶。

至少一個光源尤其能夠沿著懸臂以引導的方式移位，尤其能夠以引導的方式移動。例如，至少一個懸臂可以具有用於至少一個基板的導軌，在所述至少一個基板上佈置有至少一個光源，尤其是用於光帶的導軌。

根據請求項6所述的燈在結構上簡單且可靠。由於所述至少一個光源與所述線性驅動器，尤其與所述主軸驅動器的主軸螺母的耦合，通過所述線性驅動器確保所述至少一個光源的移位。不需要用於沿著至少一個懸臂移位至少一個光源的單獨的驅動器。

尤其，至少一個基板，尤其是至少一個柔性基板，至少一個光源可以優選地佈置在其上，耦合到線性驅動器，尤其是主軸驅動器的主軸螺母上。所述至少一個基板例如可以在端側，尤其以端側固定在線性驅動器上，尤其固定在主軸螺母上。

優選地，所述至少一個懸臂和所述至少一個光源，尤其是所述至少一個光源的至少一個基板耦合到所述線性驅動器上，尤其是耦合到所述主軸螺母上。這確保了所述至少一個懸臂和所述至少一個光源的同時且彼此協調的移位。尤其根據至少一個懸臂的樞轉位置確保至少一個光源沿著至少一個懸臂的移位。

根據請求項7所述的燈是柔性的並且耐用的。柔性基板可簡單且可靠地適配於通過調節裝置引起的移位。由此確保了至少一個光源在其移位時的可靠的固定。避免了不必要的磨損。

所述至少一個柔性基板尤其具有柔性電路板。柔性電路板允許可靠地供電和驅動所述至少一個光源。優選地，多個光源，尤其是多個LED佈置在所述至少一個柔性基板上。柔性基板可以是光帶，尤其是LED帶。優選地，所述燈針對每個懸臂具有柔性基底，尤其是光帶。

根據請求項8所述的燈是特別靈活的。至少一個柔性基板沿著調節裝置的至少一個懸臂的可移位性提高了在移位至少一個光源時的靈活性。所述至少一個光源的位置能夠特別精確地與所述至少一個待培育的植物的至少一個狀態參數，尤其是尺寸適配。優選地，至少一個柔性基板沿著至少一個懸臂的移位根據懸臂的樞轉位置進行。

所述至少一個柔性基板尤其能夠沿著懸臂以引導的方式移位，尤其能夠以引導的方式移動。例如，所述至少一個懸臂可以具有用於所述至少一個柔性基板，尤其是光帶的導軌。優選地，每個懸臂的各一個柔性基板，尤其是光帶能夠在各自的導軌中被引導地移動。

根據請求項9所述的燈在結構上簡單且可靠。由於所述至少一個柔性基板與所述線性驅動器，尤其與所述主軸驅動器的主軸螺母的耦合，通過所述線性驅動器確保所述至少一個柔性基板的移位。不需要用於移位所述至少一個柔性基板的單獨的驅動器。所述至少一個柔性基板例如可以在端側，尤其以端側固定在線性驅動器上，尤其固定在主軸螺母上。

優選地，至少一個懸臂和至少一個柔性基板耦合到線性驅動器上，尤其耦合到主軸螺母上。這確保了所述至少一個懸臂和所述至少一個柔性基板的同時且彼此協調的移位。尤其，根據至少一個懸臂的樞轉位置確保至少一個柔性基板沿著至少一個懸臂的移位。

根據請求項10所述的燈確保特別有效的光射入到所述至少一個待培育的植物上。將光從至少兩個側面射入到至少一個待培育的植物上改善了植物的光產量。尤其，不僅用光照射植物的邊緣側的，例如上部的葉片。所述至少兩個光源的佈置尤其是使得所述光源中的至少一個光源從上方將光射入到所述植物上並且至少一個另外的光源側向地將光射入到所述至少一個植物上。優選地，可以借助於多個光源從上方和至少兩個側面進行光的射入。

特別優選地，燈對於每個柔性基板，尤其對於每個光帶具有至少兩個光源。所述至少一個柔性基板尤其可以這樣佈置，使得借助於所述柔性基板的至少兩個光源能夠將光從至少兩個側面射入到所述至少一個待培育的植物上。例如，光帶可以沿著植物的外輪廓彎曲。通過柔性基板的佈置，尤其確保了光源中的至少一個從上方將光射入到植物上，並且至少一個另外的光源側向地將光射入到至少一個植物上。

根據請求項11所述的燈能夠特別好地適配於所述至少一個待培育的植物。距離感測器以簡單且有效的方式允許至少一個光源相對於至少一個待培育的植物的定位。3D掃描器，尤其是雷射掃描器允許測量植物的尺寸。合適的3D掃描器例如是雷射雷達系統，Ladar系統和/或ToF相機。雷射雷達是英文術語“光探測和測距”或“光成像、探測和測距”的縮寫。Ladar是英文術語“輻射探測和測距的受激輻射光放大”的縮寫。ToF是英文術語“飛行時間”的縮寫。尤其，利用3D掃描器可以特別精確地跟蹤植物的生長進展。燈可以特別精確地適配植物的尺寸。

光譜儀，尤其是用於近紅外範圍(NIR)的光譜儀，也稱為NIR光譜儀，能夠實現從至少一個待培育的植物發出的輻射的光譜分析。光譜分析允許得出關於至少一個待培育的植物的不同狀態參數的結論，例如養分含量、水分含量、尺寸和/或葉面積指數。尤其，可以確定植物的相應的植被階段，尤其是相應的生長期。

優選地，所述至少一個檢測裝置具有至少一個光譜儀，尤其是紅外光譜儀，尤其是NIR光譜儀。在紅外範圍內，植物部分，尤其是葉片的反射率特別高。因此，可以特別準確地確定植物的尺寸，尤其是葉片的覆蓋率，尤其是葉面積指數。由此可以簡單且可靠地推斷出植物尺寸和/或植被階段，尤其是生長期。所述至少一個光源的位置和/或輻射特性能夠特別精確地適配於所述至少一個待培育的植物的相應狀態。NIR光譜學已被證明特別適合於測量至少一個待培育的植物的水分含量和/或養分含量。通過水和/或養分含量可以得出關於植物的相應的植被階段，尤其是生長期的結論。此外，這些資訊可以用於控制，尤其是調節至少一個待培育的植物的自動灌溉和/或施肥。例如，尤其可以基於至少一個待培育的植物的NIR吸收光譜來確定植物中的營養物質的數量和/或品質。照明參數，尤其是所述至少一個光源的輻射特性，優選所述至少一個光源的光譜可以如此適配於植物中的營養物質的數量和/或品質，使得所述植物被激發以產生所需的營養物質。

尤其，700 nm至10000 nm，尤其是760 nm至2500 nm，尤其是850 nm至2500 nm的波長適合於NIR光譜。特別優選地，紅外光譜儀，尤其是NIR光譜儀能夠實現700 nm和10000 nm之間，尤其是850 nm和2500 nm之間的波長的寬頻光譜分析。

對於近紅外光譜學，NIR光譜儀記錄由至少一個待培育的植物反射的近紅外輻射。NIR光譜儀例如可以是NIR感測器。示例性合適的NIR感測器例如在DE 10 2019 102 176 A1中描述。

從所述至少一個待培育的植物，尤其是其葉片發出的紅外輻射尤其是反射的紅外輻射。為此，紅外輻射，尤其是NIR輻射可以射入到至少一個待培育的植物上。例如，借助於所述至少一個光源產生的並且射入到植物上的光包括紅外輻射。例如，至少一個光源的光譜包括NIR輻射。對此替代地或附加地，檢測裝置可以具有至少一個NIR輻射源，例如NIR LED和/或NIR雷射器。優選地，NIR輻射源具有NIR寬頻發射器。在DE 10 2018 101 974 A1中描述了一種示例性的合適的紅外輻射源。借助於NIR輻射源優選能夠產生波長為700 nm至10000 nm，尤其760 nm至2500 nm，尤其850 nm至2500 nm的NIR輻射。借助於NIR輻射源，對於NIR光譜學所需的NIR輻射可以特別有針對性地射入。這提高了光譜儀的效率和測量精度。

所述至少一個檢測裝置優選在所述至少一個光源通過所述至少一個調節裝置移位時被移位。所述檢測考慮所述至少一個光源的移位。至少一個檢測裝置，尤其是至少一個光譜儀、至少一個距離感測器和/或至少一個3D掃描器例如可以佈置在調節裝置的一個或多個懸臂上。例如，至少一個檢測裝置可以直接佈置在至少一個懸臂上。附加地或替代地，至少一個檢測裝置可以佈置在至少一個光源的柔性基板上。

所述至少一個檢測裝置，尤其是所述至少一個NIR光譜儀的可移位性還具有以下優點：所述至少一個感測器相對於所述至少一個待培育的植物的位置可變。例如，可以在不同的相對位置中執行測量。這允許特別精確的測量。例如，在相應的植物培育開始時可以進行多次測量。由此可以確定植物的精確初始狀態。基於該確定，可以確定植物培育的其他參數。例如可以確定至少一個光源的輻射特性從哪個植物尺寸起可變。

燈可以包括用於接收和/或發送資料的資料介面。資料介面可以是有線的和/或無線的。資料介面尤其可以設計用於通過藍牙、WLAN和/或移動無線電，尤其3G、4G和/或5G進行資料交換。通過資料介面尤其可以實現與植物燈的使用者的設備，尤其智慧手機上的App的連接。借助於資料介面例如可以將運行參數和/或培育資料傳遞給燈。例如，可以將關於待培育的植物的資訊，尤其是關於其植物屬和/或植物種的資訊傳輸給燈。根據培育資料，燈可以最佳地適配相關植物的培育。例如，可以傳遞特殊的運行參數，所述運行參數尤其涉及燈的調節和/或輻射特性的變化。替代地，對於不同的植物屬和/或植物種，這種運行參數已經可以存儲在燈的記憶體中。資料也可以通過資料介面輸出。例如可以輸出關於至少一個所檢測的狀態參數的資料。例如，在提交新的植被階段時，可以向用戶輸出通知。

根據請求項12所述的燈能夠特別靈活地使用並且用戶友好。尤其，植物生長可以全自動地進行。例如，至少一個次級檢測裝置具有濕度感測器和/或溫度感測器。借助於濕度感測器，例如可以確定植物基質、空氣和/或至少一個待培育的植物的濕度含量。根據所確定的水分含量，可以尤其全自動地控制灌溉。借助於溫度感測器可以監測，尤其是控制植物生長所需的溫度。

本發明的另一目的是，改進一種用於植物培育的裝置。

該目的通過具有在請求項13中給出的特徵的裝置來實現。該裝置具有至少一個如上所述的用於植物培育的燈和至少一個用於容納至少一種植物基質的容器。該裝置具有上述燈的優點。容器尤其可以被構造用於容納用於水培的植物基質。該裝置尤其適用於水培植物培育。

所述裝置尤其可以模組化地構造。例如，可以組合不同的燈和不同的容器，以便能夠適配不同類型的植物培育，尤其是不同的植物尺寸和/或不同數量的待培育的植物。不同的容器可以適用於例如水培和/或盆栽土作為植物基質的使用。此外，通過不同的容器和/或植物燈可以考慮不同的植物尺寸。

根據請求項14所述的裝置是特別通用的。尤其，可以借助於該裝置進行全自動的植物培育。借助於液體貯存器和/或肥料貯存器可以實現與相應的狀態參數相適配的植物的灌溉和/或施肥。例如，可以借助於濕度感測器來測量是否需要給植物灌溉。水分含量量和/或養分含量也可以通過NIR光譜儀以簡單且精確的方式確定。灌溉和/或施肥可以最佳地適配於至少一個待培育的植物的相應狀態。這提高了植物生長和培育方法的效率。

水貯存器和/或肥料貯存器尤其可以是燈的一部分。例如，燈可以在燈基體中具有用於填充水貯存器和/或肥料貯存器的填充開口。

所述裝置，尤其是容器也可以具有用於自動灌溉的灌溉裝置。尤其，灌溉裝置可以設計用於滴灌。

所述裝置，尤其是所述容器可以具有溫度調節裝置，尤其是加熱器。通過溫度調節裝置，可以保證植物培育的最佳溫度。

本發明的另一目的是一種改進用於植物培育的方法。

該目的通過具有在請求項15中給出的步驟的方法來實現。首先，提供至少一個待培育的植物和如上所述的燈。優選地，提供上述用於植物培育的裝置。借助於燈的至少一個光源將光射入到至少一個待培育的植物上。借助於燈的至少一個檢測裝置檢測至少一個待培育的植物的至少一個狀態參數。借助於所述至少一個調節裝置，所述至少一個光源根據所述至少一個狀態參數相對於所述至少一個待培育的植物移位。該方法具有關於燈所描述的優點。利用該方法可以特別有利地促進植物生長。植物培育高效節能。

所述至少一個待培育的植物尤其可以作為植物種子、發芽的植物種子、幼苗和/或成熟的植物提供。用於植物培育的方法可以延伸經過至少一個待培育的植物的植被階段中的一個或多個，尤其是幼苗階段、生長期、開花階段、繁殖階段和/或收穫階段。

根據請求項16的方法能夠特別精確地適配於植物的不同生長階段。測量尤其可以利用至少一個光譜儀，優選NIR光譜儀，至少一個距離感測器和/或至少一個3D掃描器進行。

根據請求項17所述的方法能夠特別好地適配於植物的相應需求。尤其，可以考慮所述至少一個待培育的植物的不同生長階段。所述至少一個光源的輻射特性，尤其是光譜和/或強度可以適配於所述至少一個待培育的植物的相應的狀態，尤其是植被階段。

根據請求項18所述的方法能夠特別靈活和通用地使用。至少一個附加狀態參數的確定允許更精確地考慮相應的植物狀態。尤其，確定至少一個待培育的植物的水分含量和/或養分含量能夠實現植物的全自動灌溉和/或施肥。不僅照明而且植物的水分和/或養分供應能夠最佳地適配植物的類型和/或其各自的狀態。

根據請求項19的方法是特別通用和精確的。校準步驟例如可以包括輸入起始參數。例如，可以通過資料介面將待培育的植物的種或屬和/或確定的要求傳遞給植物培育。另外的培育方法可以根據這些起始參數來實施。

優選地，在校準步驟中自動檢測初始狀態，尤其是待培育的植物的種或屬和/或初始尺寸。由此可以自動地選擇至少一個光源的最佳的起始配置，尤其是位置和/或距離特性。在校準步驟中，可以借助於至少一個檢測裝置優選多次測量至少一個狀態參數，特別優選利用至少一個檢測裝置相對於至少一個待培育的植物的不同位置測量至少一個狀態參數。

校準步驟對於用於植物培育的模組化裝置是特別有利的。無論燈和容器的組合如何，這都確保了燈與待培育的植物的最佳適配。

根據請求項20所述的方法是特別靈活的。多個自由度允許特別良好地適配至少一個光源相對於植物的位置。可能的自由度尤其是燈的高度可調節性，尤其是燈基體的高度可調節性，至少一個懸臂的可樞轉性和/或至少一個光源沿著懸臂，尤其是可樞轉懸臂的可移位性，尤其是可移動性。

根據請求項21所述的方法是特別精確和防故障的。在不同的自由度中，尤其在至少三個不同的自由度中的移位的耦合能夠實現所述至少一個光源的精確且協調的移位。使用單個驅動器使燈設計簡單，故障安全。

根據圖1至5描述用於植物培育的裝置1的實施例。裝置1具有用於植物培育的燈2和容器3。燈2在其幾何形狀方面能夠與待培育的、示意性示出的植物4的生長相適配。在圖1中示出在植物培育開始時的植物4。燈2的幾何形狀適配於植物4的小尺寸。圖2示出了在植物培育開始時燈2的各個部件。在圖3至5中，所述燈適配於植物4的同時進行的植物生長並且因此適配於植物4的更大的尺寸。為了清楚起見，所生長的植物4僅在圖4中示意性地示出。

容器3形成用於在圖1和3中示意性示出的植物基質5的容納部。植物4種植於植物基質5中。植物基質5例如可以是植物土壤或用於水培的基質。在附圖中示意性地僅示出待培育的植物4。然而，由於容器3的尺寸，也可以在其中包含的植物基質中種植多個植物。例如，多個植物可以圍繞燈2分組。

容器3與燈2一件式地實施。燈2具有燈基體6。燈基體以居中地佈置在容器3中的支腳的形式構造。

燈2具有調節裝置7。調節裝置7具有四個懸臂8和主軸驅動器9。主軸驅動器9具有螺紋主軸10和主軸螺母11。螺紋主軸10集成到植物基體6中。在主軸螺母11轉動時，所述主軸螺母沿著豎直方向V沿著螺紋主軸移動(參見圖2)。

懸臂8星形地圍繞燈基體6佈置。懸臂8通過柔性接頭12可樞轉地支承在套環13上(參見圖2)。套環13可轉動地佈置在燈基體6上。借助於柔性接頭12，懸臂8可以相對於套環13並且因此相對於燈基體6樞轉。在所示出的實施例中，樞轉圍繞水平的樞轉軸線進行。樞轉借助於主軸驅動器9實現。

懸臂8以傘狀方式佈置在燈基體6上。在適配燈幾何形狀時，由懸臂8形成的傘狀物打開或關閉。

懸臂8分別通過構造為耦合桿14的耦合元件與主軸螺母11耦合。耦合桿14分別剛性地佈置在主軸螺母11上。耦合桿14這樣佈置在相應的懸臂8上，使得耦合桿14在懸臂8樞轉時用作引導齒輪。耦合桿14通過扭轉補償元件36佈置在相應的懸臂8上。

調節裝置13具有呈未示出的扭矩馬達形式的電動機。扭矩馬達在套環13的高度上佈置在燈基體6的區域中。通過扭矩馬達的轉動驅動，套環13可以相對於基體6被置於旋轉中。借助於套環13，懸臂8開始旋轉。通過耦合桿14將旋轉傳遞到主軸螺母11上。旋轉在圖2中示意性地通過箭頭R示出。旋轉傳遞到主軸螺母11上，然後主軸螺母11沿著豎直方向V移動。根據旋轉方向，主軸螺母在螺紋主軸10上向上或向下移動。通過螺紋主軸的豎直移動，耦合桿14也向上移動。耦合桿14在此起引導齒輪的作用，所述引導齒輪引起懸臂8相對於套環13並且因此相對於燈基體6的樞轉。樞轉圍繞由柔性接頭12確定的水平樞轉軸線進行。樞轉導致懸臂8的背離燈基體6的端部15的移位。

在主軸螺母11向上運動時，懸臂8的懸臂端部15向上並且橫向地遠離燈基體6移位。懸臂8形成的傘狀物打開。在主軸螺母11反向運動的情況下，即在沿著螺紋主軸10向下移動的情況下，懸臂端部向下並且橫向於燈基體6移動。由懸臂8形成的傘狀物關閉。

在附圖中示出的實施例中，懸臂8和由此主軸螺母11被置於旋轉中，以便引起移位。在未示出的其他實施例中，燈基體6至少螺紋主軸10可轉動地支承。螺紋主軸10借助於馬達被置於旋轉中，從而實現懸臂8的樞轉，但其不旋轉。在又其他實施例中，利用其他線性驅動器進行線性移動。代替主軸驅動器，例如可以使用氣動和/或液壓驅動器。光源相對於植物的移位的總體構思與在此具體描述的調節裝置7無關。可以設置能夠實現這種移位的任何其他調節裝置。

燈2具有多個呈LED 16形式的光源。為了清楚起見，在附圖中僅LED 16中的單個LED設有附圖標記。LED 16沿著柔性基板17佈置。柔性基板17由柔性電路板形成。柔性基板17以光帶的形式實施。對於每個懸臂8，存在具有LED 16的光帶17。光帶17分別在懸臂8的線性引導件18中引導。光帶17能夠沿著懸臂18引導地移動。

光帶17的一端19固定在主軸螺母11上。在主軸螺母11沿著螺紋主軸10移動時，光帶17的端部19被帶動。光帶17的端部19的帶動引起光帶17相對於相應的懸臂8的相對移動。因此，借助於轉動驅動器引起懸臂8的樞轉和光帶17相對於懸臂8的相對線性運動。轉動運動引起LED 16相對於燈基體6進而相對於待培育的植物4的移位。

調節裝置7用於適配LED 16相對於待培育的植物4的位置。通過調節裝置7能夠改變燈2的燈幾何形狀。在圖1或3至5中示出燈2的示例性的不同的燈幾何形狀。調節裝置7能夠實現燈幾何形狀的連續變化。不同的燈幾何形狀在下文中也被稱為調節狀態。借助於主軸驅動器9可以實現燈2與植物4的無級調節和適配。

在圖1中示出一種調節狀態，在該調節狀態中，懸臂8盡可能向下樞轉。主軸螺母11位於螺紋主軸10的下端部的區域中。光帶17在主軸螺母11上方沿著螺紋主軸10延伸。因此，光帶17在構成為支腳的燈基體6的一部分上延伸。光帶17此外在相應的懸臂8的線性引導件18內被引導。因此，LED 16從燈基體6的側面和從上方朝向懸臂8的方向將光射入植物4上。由於向下折疊的狀態，光也從與燈基體相對置的一側射入植物4上。由於折疊的調節狀態，借助於LED 16產生的光盡可能地集中到植物4上。減少雜散光。因此，燈是節能的。借助於LED 16產生的光可以最佳地用於照明植物4。

在圖3至5中示出的調節狀態中，主軸螺母11朝螺紋主軸10的上端部的方向移動。由此，懸臂8向上樞轉。在該調節狀態下，懸臂8基本上沿著水平方向從燈基體6向外延伸。因此，懸臂8能夠實現覆蓋更高和更寬的植物4。同時，光帶17的端部19佈置在螺紋主軸10的上端部的區域中。光帶17因此相對於懸臂8移動。光帶17的與端部19相對置的端部20因此從線性引導件18中伸出超過懸臂8的自由懸臂端部15。在懸臂端部15上設置有柔性接頭21。通過柔性接頭21確保，懸臂端部15跟隨重力向下懸掛。相應地，光帶17側向向下懸掛。由於光帶17的這種佈置，植物4從上方並且從背離燈基體6的一側被照明。

在燈2的不同的調節狀態中，植物4分別從至少兩個側面照明。這增加了植物培育中的光產量。較低的葉片不會被較高的葉片遮蔽。更確切地說，光從不同的側面進入。

通過調節裝置7實現LED 16相對於植物4的移位。因此，LED 16的位置可最佳地適配於植物4的相應狀態，尤其是植物4的尺寸。燈2的移位是全自動的。

燈2具有用於檢測植物4的狀態參數的檢測裝置22(參見圖5)。檢測裝置22具有NIR光譜儀24和NIR寬頻發射器23。NIR寬頻發射器23向植物4射入寬頻紅外輻射。由植物4，尤其是其葉片反射的紅外輻射借助於NIR光譜儀24來探測。反射的紅外輻射的光譜允許得出關於葉片的結論，從而得出關於植物4的尺寸的結論。此外，由此可以確定葉面積指數。此外，可以從NIR光譜中確定植物4的水分含量和/或養分含量。植物4的這些狀態參數使得能夠確定生長狀態，尤其是尺寸和不同的植被階段，尤其是生長階段。根據植物尺寸和/或植被階段，尤其是生長階段，適配燈2的幾何形狀，以便借助於LED 16確保植物4的最佳照明。

LED 16在其輻射特性方面是可適配的。這意味著，借助於LED 16產生的光的強度和光譜適配於相應的借助於檢測裝置22確定的狀態參數。這確保了最佳的植物生長。

調節裝置7具有未示出的評估單元，所述評估單元從NIR光譜中確定植物4的至少一個狀態參數，尤其是尺寸、葉面積指數、水分含量和/或養分含量。根據該狀態參數操控用於使LED 16相對於植物4移位的調節裝置。

在附圖中示出的實施例中，NIR寬頻發射器23在四個懸臂8中的兩個懸臂8中佈置在耦合桿14和相應的懸臂8之間的連接的高度上。在兩個另外的懸臂8上分別在相應的位置處佈置有NIR光譜儀24。在其他未示出的實施例中，可以為每個懸臂8佈置一個NIR發射器23和一個NIR光譜儀24。

在其他未示出的實施例中，附加於或替代於NIR光譜儀，可以設置其他感測器。例如，距離感測器可以用於確定LED 16與植物4之間的距離。根據所確定的距離和調節狀態，例如可以拍攝到植物的尺寸。在另外的實施例中，植物4的形狀和尺寸可以借助於3D掃描器，尤其是雷射掃描器，例如NIR雷射掃描器來檢測。特別優選地，檢測裝置具有至少一個NIR光譜儀和至少一個3D掃描器。在一個優選的實施例中，3D掃描器，尤其是雷射掃描器和NIR光譜儀可以交替地佈置在懸臂上。

燈2具有用於檢測植物4的至少一個另外的狀態參數的次級檢測裝置25。次級檢測裝置25佈置在主軸螺母11的下側上(參見圖5)。次級檢測裝置25具有溫度感測器26和濕度感測器27。借助於溫度感測器26可以測量植物4和/或其周圍環境的溫度。對於植物培育所期望的溫度能夠借助於溫度感測器26來監測。在一些實施例中，溫度也可以是可控的。為此，容器3可以具有未示出的加熱器。

借助於濕度感測器27可以確定植物4的空氣濕度、土壤濕度和/或水分含量。基於所確定的濕度值可以適配植物4的灌溉。

容器3具有帶有噴水器29的自動灌溉裝置28。裝置1能夠實現對植物4的有針對性的灌溉，尤其是滴灌。基於借助於濕度感測器27確定的濕度值和/或借助於NIR光譜儀24確定的植物4的水分含量自動地進行灌溉。灌溉裝置28具有液體貯存器30。液體貯存器30形成在燈基體6內。液體貯存器30可經由可借助活門31封閉的填充開口32填充。

裝置1還具有肥料貯存器35。肥料貯存器在圖4中示意性地示出。肥料貯存器35能夠實現對植物的自動施肥，尤其是基於借助於NIR光譜儀24確定的植物4的養分含量。在其他未示出的實施例中，肥料也可以通過水貯存器和灌溉裝置供應。

裝置1具有構造在容器3中的電流連接端33。裝置1可以經由電流連接端33被供應電流。為了給LED 16供電，光帶17在其端部19處連接到導線環34上。導線環34能夠實現與光帶17的端部19沿著主軸驅動器10的移位無關的電流連接。在套環13的區域中，電流連接通過滑動觸點進行，尤其是用於接地和/或正極端子的滑動觸點。另一可選的滑動觸點用於資料傳輸，尤其用於傳輸借助於檢測裝置22和/或次級檢測裝置25檢測的資料。

燈2具有用於交換資料的未明確示出的資料介面。資料介面實施為無線資料連接。在其他未示出的實施例中，線纜輔助的資料介面例如可以通過電流連接端33實現。借助於資料介面可以將關於植物4的運行參數和/或培育資料傳遞給燈2。替代地或附加地，可以輸出燈2的運行狀態。尤其，可以輸出借助於檢測裝置22和/或次級檢測裝置25確定的植物4的狀態參數。例如，當植物4已經到達新的生長階段時，可以進行輸出。資料輸入或輸出例如可以通過用戶的終端設備，尤其是智慧手機和/或平板電腦進行。例如，為此可以設置特殊的App。

下面參考圖6描述植物培育方法40。

在提供步驟41中，提供至少一個待培育的植物和用於植物培育的燈。所提供的燈可以是之前描述的燈2。優選地，燈作為裝置1的一部分提供。

在校準步驟42中，校準所提供的燈。例如，可以將運行參數和/或培育資料，尤其是待培育的植物的種或屬的運行參數和/或培育資料傳遞給燈。燈還可以執行相關運行參數和/或培育資料的自動檢測。尤其可以通過多次測量來確定待培育的植物的狀態參數。

在植物培育步驟43中，借助於燈的至少一個光源將光射入到至少一個待培育的植物上。在植物培育步驟43中，在檢測步驟44中檢測至少一個植物參數。根據所檢測的狀態參數，在調節步驟45中借助於燈的調節裝置使至少一個光源相對於待培育的植物移位。由此實現燈的幾何形狀的與狀態相關的適配。

檢測步驟44和調節步驟45重複地執行，如這通過重複迴圈46表明的那樣。尤其，可以實現燈幾何形狀的連續和/或逐步適配。

根據待培育的植物的在檢測步驟44中檢測的至少一個狀態參數，也進行至少一個光源的輻射特性，尤其是光譜和/或強度的適配。尤其，將輻射特性適配於植物的植被階段，尤其是生長階段。適配可以在調節步驟45中進行。

在次級檢測步驟47中，檢測待培育的植物的至少一個另外的狀態參數。根據所述另外的狀態參數，在適配步驟48中進行相應的適配。例如，可以在次級檢測步驟47中確定待培育的植物的水分含量和/或養分含量。然後，在適配步驟48中進行植物的自動灌溉和/或施肥。次級檢測步驟47和適配步驟48循環地重複，如這通過重複迴圈49表明的那樣。尤其，可以連續地和/或逐步地監測和/或調節至少一種待培育的植物的水分平衡和/或養分平衡。

在次級檢測步驟47中也可以檢測另外的狀態參數，例如環境溫度。根據另外的狀態參數，可以在適配步驟48中進行另外的適配，例如溫度的適配。

1:裝置 2:燈 3:容器 4:植物 5:植物基質 6:燈基體;植物基體 7:調節裝置 8:懸臂 9:主軸驅動器 10:螺紋主軸 11:主軸螺母 12:柔性接頭 13:套環 14:耦合桿 15,19,20:端部 16:LED 17:柔性基板;光帶 18:線性引導件;懸臂 21:柔性接頭 22:檢測裝置 23:NIR寬頻發射器 24:NIR光譜儀 25:次級檢測裝置 26:溫度感測器 27:濕度感測器 28:灌溉裝置 29:噴水器 30:液體貯存器 31:活門 32:填充開口 33:電流連接端 34:導線環 35:肥料貯存器 36:補償元件 40:植物培育方法 41,42,43,44,45,47,48:步驟 46,49:重複迴圈 R:箭頭 V:豎直方向

本發明的其他特徵、優點和細節從下面借助於附圖對優選實施例的描述中得出。示出： 圖1示出了具有燈的用於植物培育的裝置的透視圖，其中，燈的幾何形狀與待培育的植物的小尺寸相適配， 圖2示出了根據圖1的燈的懸臂和主軸驅動器， 圖3示出了根據圖1的裝置的透視圖，其中，燈的幾何形狀與待培育的植物的更大尺寸相適配， 圖4示出了根據圖3的裝置的側視圖， 圖5示出了根據圖3的裝置的斜下方的透視圖，以及 圖6示出了植物培育方法的示意性的方法流程。

1:裝置

2:燈

3:容器

4:植物

6:燈基體；植物基體

7:調節裝置

8:懸臂

9:主軸驅動器

10:螺紋主軸

11:主軸螺母

12:柔性接頭

14:耦合桿

15,20:端部

16:LED

17:柔性基板；光帶

21:柔性接頭

22:檢測裝置

28:灌溉裝置

29:噴水器

30:液體貯存器

31:活門

32:填充開口

33:電流連接端

34:導線環

35:肥料貯存器

36:補償元件

Claims (20)

1. 一種用於植物培育的燈，具有至少一個光源(16)，用於產生用於培育至少一個待培育的植物(4)的光，至少一個檢測裝置(22)，用於檢測所述至少一個待培育的植物(4)的至少一個狀態參數，以及至少一個調節裝置(7)，用於根據通過所述至少一個檢測裝置(22)檢測的至少一個狀態參數使所述至少一個光源(16)相對於所述至少一個待培育的植物(4)移位以調節其間距，其中，所述至少一個調節裝置(7)具有至少一個相對於燈基體(6)可樞轉地支承的懸臂(8)，以及所述至少一個光源(16)能夠沿著所述至少一個懸臂(8)移位。
2. 如請求項1所述的燈，其中，所述至少一個調節裝置(7)具有線性驅動器，尤其是主軸驅動器(9)。
3. 如請求項1所述的燈，其中，所述至少一個懸臂(8)經由耦合元件(14)耦合到所述至少一個調節裝置(7)的線性驅動器上，尤其耦合到主軸驅動器(9)的主軸螺母(11)上。
4. 如請求項1所述的燈，其中，所述至少一個光源(16)能夠沿著所述至少一個懸臂(8)以引導的方式移位。
5. 如請求項1所述的燈，其中，所述至少一個光源(16)耦合到所述至少一個調節裝置(7)的線性驅動器上，尤其耦合到主軸驅動器(9)的主軸螺母(11)上。
6. 如請求項1或2所述的燈，其中，所述至少一個光源(16)佈置在至少一個柔性基板(17)上。
7. 如請求項6所述的燈，其中，所述至少一個柔性基板(17)能夠沿著所述至少一個調節裝置(7)的至少一個懸臂(8)移位，尤其能夠以引導的方式移位。
8. 如請求項6所述的燈，其中，所述至少一個柔性基板(17)與所述至少一個調節裝置(7)的線性驅動器耦合，尤其與主軸驅動器(9)的主軸螺母(11)耦合。
9. 如請求項1或2所述的燈，其中，設有至少兩個光源(16)，其中，所述至少兩個光源(16)這樣佈置，使得借助於所述至少兩個光源(16)能將光從至少兩個側面射入到所述至少一個待培育的植物(4)上。
10. 如請求項1或2所述的燈，其中，所述至少一個檢測裝置(22)具有至少一個光譜儀，尤其是至少一個NIR光譜儀(24)，具有至少一個距離感測器和/或至少一個3D掃描器。
11. 如請求項1或2所述的燈，其中，設有至少一個次級檢測裝置(25)，所述次級檢測裝置用於檢測所述至少一個待培育的植物(4)的至少一個另外的狀態參數。
12. 一種用於植物培育的裝置，具有至少一個如請求項1至11中至少一項所述的燈(2)，和用於容納至少一種植物基質(5)的至少一個容器(3)。
13. 如請求項12所述的裝置，其中，設有至少一個液體貯存器(30)和/或肥料貯存器(35)，用於尤其根據所述至少一個待培育的植物(4)的至少一個檢測的狀態參數為所述至少一個待培育的植物(4)供給液體和/或肥料。
14. 一種用於植物培育的方法，包括以下步驟提供至少一個待培育的植物(4)，提供根據請求項1至11中至少一項所述的燈(2)，借助於所述至少一個光源(16)將光射入到所述至少一個待培育的植物(4)上，借助於所述至少一個檢測裝置(22)檢測所述至少一個待培育的植物(4)的至少一個狀態參數，以及借助於所述至少一個調節裝置(7)根據所述至少一個狀態參數使所述至少一個光源(16)相對於所述至少一個待培育的植物(4)移位以調節其間距。
15. 如請求項14所述的方法，其中，借助於所述至少一個檢測裝置(22)檢測所述至少一種植物(4)的葉面積指數和/或尺寸。
16. 如請求項14或15所述的方法，其中，所述至少一個光源(16)的輻射特性根據所檢測的至少一個狀態參數而可變，尤其是適配。
17. 如請求項14或15所述的方法，其中，確定所述至少一個待培育的植物(4)的至少一個附加的狀態參數，尤其是其水分含量和/或養分含量。
18. 如請求項14或15所述的方法，其中，校準步驟(42)用於在植物培育開始時確定所述燈(2)的起始配置，尤其是所述至少一個光源(16)的位置和/或輻射特性。
19. 如請求項14或15所述的方法，其中，所述至少一個光源(16)在至少兩個，尤其在至少三個自由度中進行移位。
20. 如請求項19所述的方法，其中，在不同的自由度中耦合地進行移位，尤其通過唯一的驅動器進行移位。