能够提供园艺光的照明设备和照射园艺的方法

摘要

本发明提供一种具有发光二极管（10）的照明设备（100），所述发光二极管被配置成生成具有选自400-475nm的范围的波长的光（11），其中所述照明设备（100）包括至少两个光发射部件（100a、100b）。第一光发射部件（100a）包括发光二极管（10）的第一子组（10a），并且被配置成提供具有基本上在400-475nm的范围内的第一光谱光分布的第一光（111a）。第二光发射部件（100b）包括发光二极管（10）的第二子组（10b）并且包括被配置成将至少部分的从多个发光二极管（10）的第二子组（10b）生成的光（11）转换成第二光（111b）的光转换元件（20），第二光具有基本上在625-800nm的范围内的第二光谱光分布。多个发光二极管（10）的第一子组（10a）和多个发光二极管（10）的第二子组（10b）是可独立地控制的。

说明书

技术领域

本发明涉及能够提供园艺光的照明设备，以及涉及用于给（园艺）作物提供园艺光的方法。

背景技术

园艺照明在本领域中是已知的。例如，US2010031562描述了一种在温室养殖中使用用来对温室中的作物进行照明的照明设施，其包括多个提供在将被照明的作物上方的诸如灯的光源和多个用于光源的调光设备，其特征在于调光设备具备控制构件，该控制构件用于根据预定的图案（pattern）周期性地、自动地改变与调光设备配合的光源的光强度。US2010031562旨在分别提供用于温室养殖的方法和照明设施。特别地，光源被分成多个组，照明设施被设计成使得在使用时每组的功率按照预定的图案改变，同时不同组的图案相对彼此而相移，使得联合组所消耗的电功率的变化小于各自组的功率变化的总和，更特别地使得联合组所消耗的电功率的变化小于单个的组的功率变化，还更特别地使得联合组所消耗的电功率以可能的最小程度改变，或者至少实际上没有变化。特别而言，所有图案都是相同的，而只是相对彼此发生了相移。

发明内容

植物使用光合作用的过程以将光、CO₂和H₂O转化成碳水化合物（糖）。这些糖被用来为新陈代谢过程提供燃料。过剩的糖用于生物量形成。该生物量形成包括茎的伸长、叶面的扩大、开花、果实形成等等。负责光合作用的感光器是叶绿素。除了光合作用，光周期现象、向光性和光形态建成也是与辐射和植物之间的相互作用有关的代表性的过程：

- 光周期现象是指植物所具备的感受和测量（例如诱发开花）辐射的周期性的能力，

- 向光性是指植物朝向以及背向辐射的生长运动，以及

- 光形态建成是指响应于辐射的质量和数量的形状中的改变。

叶绿素的两个重要的吸收峰值a和b分别位于红色和蓝色区域内，特别是来自于625-675nm和来自于425-475nm。此外，还有位于近UV（300-400nm）处和远红（far red）区域（700-800nm）内的其他局域化的峰值。主要的光合作用活动似乎发生在波长范围400-700nm内。该范围内的辐射被称为光合有效辐射(PAR)。

植物中其他的光敏过程包括光敏色素。光敏色素活动操纵不同的响应，例如展叶、知邻(neighbor perception)、避荫、茎的伸长、种子萌芽以及开花诱发等。光敏色素光系统包括两种形式的光敏色素，Pr和Pfr，它们分别在660nm处的红色中和730nm处的远红色中具有它们的敏感度峰值。

在园艺中，以每单位面积每秒的光子数量测量光合光子通量密度（PPFD）（单位是μmol/sec/m²;一摩尔（mol）对应6·10²³个光子）。在实践中，当尤其对番茄施加例如中间照明（inter-lighting）（见下文）时，所使用的红色PPFD可为200μmol/sec/m²并且蓝色：红色的比值可典型地为约1:7（红色和蓝色的范围分别为625-675nm和400-475nm）。尤其地，光合光子通量密度可包含约10%的蓝色和90%的红色。PPFD可以从光电二极管确定或者利用光电倍增器来直接地测量。

植物生长不仅依赖于光的量，还依赖于光谱组成、时长以及光入射到植物上的时机。依照这些方面的参数值的组合被称为用于种植植物的“光食谱”。

LED在园艺照明中可以发挥诸如以下方面的多种作用：

1. 补充照明：为了增加（例如番茄）的产量或者在例如作物价格可能较高的秋、冬和春季时节扩大作物生产，使用补充自然日光的照明。

2. 光周期照明：对于许多植物而言每日的光照时长很重要。在24小时的周期内明暗时间段的比值影响许多植物的绽放响应。借助补充照明来操控该比值能够调节绽放的时间。

3. 在植物工厂内的无日光栽培。

4. 组织培养。

为了在秋、冬和春季期间在温室中（或全年在多层生长中）提供补充照明，一般而言使用高功率的气体放电灯，气体放电灯必须被安装在植物上方相对高的位置处以充分地确保跨植物的均匀光分布。目前，在温室中，使用从600W上至1000W（例如，高功率HID）范围的不同类型的高功率灯来为植物提供补充光。一个缺陷是从植物上方的位置，到达植物的较低部分处的光的量相当有限。同时，植物的较低部分往往是最需要补充光的。当使用安装在植物上方的固态照明时，同样的窘境持续。然而，LED照明（尤其是固态照明）具有超越基于放电的照明的一些优点。

因此，本发明的一个方面是提供用于园艺应用的替代性的照明设备和/或用于园艺应用的替代性的照明方法，其优选地、进一步地至少部分减轻上述缺陷中的一个或多个。

建议将灯设置在植物之间。尤其当使用LED时这是一种可能性，因为LED可以以例如这样的方式分布，即它们提供在植物之间的相当均匀的照射而不会使与LED接触的植物叶子灼伤。这种补充照明的方法被称为中间照明。然而，如下文所描述的，LED照明在具体的实施例中也可被用来非均匀地照射作物或作物的部分；例如处理（address）作物的不同部分，可能期望光的不同光谱光分布。

为了使果实重量、外观和物理的强度（physical strength）得以发育,作物对各种过程使用光谱的各种部分。特别地，光谱的蓝色和红色区域内的光子（分别具有尤其在440-470nm之间和660nm左右的波长）被植物吸收和有效率地使用用于光合作用，而且也用于其他的发育过程。因此，为了使每单位量的发射的光子的产量最大化，光源的光谱组成可以（但不一定）被限制于导致最佳结果的具体光谱区域。因而，由于光谱发射范围窄，LED非常适合用于园艺应用且非常有效率。

聚焦各种植物的具体的需求，变得显而易见的是各种植物可以获益于唯一的光谱光组成。举例而言，在某些生长阶段的某些植物可能需要5%的蓝光和95%的红光的量，而其他植物和/或其他生长阶段则可能需要10%的蓝光和90%的红光用于最好的生长和发育（亦见上文）。此外，当光谱延展到远红时，即超过675nm，例如在675-800nm的范围内，比如约750nm，一些植物可能更有效率地发育。因此，每一种作物需要一种具体的光谱光分布（并且因而是LED选择/组合），导致了海量的不同的LED类型和数量。对于用于园艺照明的适合的光源，其意味着人需要广泛的产品范围用以涵盖作物的具体需求而同时在能量使用方面是高效率的，具有低的产品成本（不过度设计），或是人需要灵活的并且在LED模块生产成本和植物种植者的购置成本方面还实惠的产品。

因此，为了克服上述问题中的一个或多个，这里我们提出一种通过仅使用与一个或多个光转换元件（尤其基于有机磷光体的）组合（例如以覆盖层(cover)的方式）的蓝LED来制造专用于具体的作物需求的LED模块的简单方式，以提供恰当的颜色。基本上，本发明的实施例仅包含一个具有蓝LED的LED产品， 在该蓝LED上放置不同的光转换元件，比如覆盖层。有机磷光体（覆盖层）的优点在于蓝光到红以及到深红光的有效率的转换，使得LED模块相比于使用直接的转换更加有效率。这个概念可在中间照明中应用并且还可应用于其他类型的照明，例如顶部照明，包括多层照明（见下文）。因此，本发明不限于中间照明应用。

因此，在本发明的第一方面，提供了一种能够提供具有光谱光分布的园艺光的照明设备（“设备”），所述光谱光分布至少具有选自400-475nm的范围的第一波长处的和选自625-800nm的范围，尤其至少625-675nm的第二波长处的光强度，所述照明设备包括多个发光二极管（LED），其被配置成生成具有选自所述400-475nm的范围，尤其420-475nm的波长的LED光，其中所述多个发光二极管被配置成阵列，其中所述照明设备包括至少两个光生成部件，其中：

- 第一光生成部件包括多个发光二极管的第一子组，其中第一光生成部件被配置成提供具有第一光谱光分布的第一光，所述第一光谱光分布至少具有所述第一波长处的光强度，

- 第二光生成部件包括多个发光二极管的第二子组，其中在多个发光二极管的第二子组的每个LED的光学路径下游配置有光转换元件，光转换元件被配置成将至少部分的LED光转换成具有第二波长的被转换的光，其中第二光生成部件被配置成提供包括至少部分的所述被转换的光的第二光，并且所述第二光具有第二光谱光分布，所述第二光谱光分布至少具有所述第二波长处的光强度，

- 第一光和第二光的在第一波长范围和第二波长范围内的光谱光分布是不同的，并且；

- 多个发光二极管的两个或两个以上子组是可独立地控制的。

在另一方面，本发明提供了一种照射作物的方法，其包括利用来自如本文所定义的照明设备的园艺光来照射作物的至少一部分。

该（颜色可调整的）设备和该（颜色可调整的）照射方法的优点在于以一种相对容易的方式，可以利用最适合种类或作物、其阶段和/或相应的作物部分的光需求的光来照射不同种类的作物、而且处在不同发育阶段的作物、以及甚至作物的不同部分。然而，其他选择方案也是有利地可能的。尤其地，所述设备可允许以及所述方法可包括根据以下的一个或多个来改变所述园艺光的光谱强度分布：(a)作物的被处理的部分，(b)一天中的时间，(c)除园艺光之外的其他光的光强度和光分布，(d)作物的种类，(e)作物的生长阶段，(f)（作物的）果实的阶段，(g)收获的时间，(h)自收获起的时间，和(i)园艺布置中的位置（包含多个作物）。因此，实际上提供了适合于园艺照明、并且可在适当的时间处理适当的作物部分处的适当的感光器的颜色可调整的设备和方法。

“能够提供具有光谱光分布的园艺光，所述光谱光分布至少具有选自400-475nm的范围的第一波长处和选自625-800nm的范围的第二波长处的光强度”的说法并不暗示当照明设备被接通时该照明设备的光总是包括两个区域内的强度。照明设备可暂时性地提供具有仅其中一个光谱范围内的强度的光，比如蓝光或（远）红光。进一步地，由于设备包括两个光生成部件这一事实，因此十分可行的是一个部件（主要）给出蓝光，而另一部件可（主要）给出（远）红光。进一步地，照明设备还可被配置成提供不仅具有在400-475nm和625-800nm的范围内的强度还具有其他波长范围内的强度的园艺光。进一步地，除了园艺光，即，尤其适合于帮助作物和/或其可选的果实生长或成熟等并且尤其被配置成直接地照射作物的至少一部分的光，照明设备还可可选地提供其他类型的光，比如尤其适合协助温室中的工作人员的光。

在实施例中，所述照明设备可包括多个发光二极管，其被配置成生成具有选自400-475nm的范围（比如420-475nm）的波长的光，其中照明设备包括至少两个光生成部件，其中：

- 第一光生成部件包括多个发光二极管的第一子组，其中第一光生成部件被配置成提供具有基本上在400-475nm的范围内（比如420-475nm）的第一光谱光分布的第一光，

- 第二光生成部件包括多个发光二极管的第二子组和光转换元件，所述光转换元件被配置成将至少部分的从多个发光二极管的第二子组生成的光转换成具有基本上在625-800nm的范围内（比如625-675nm）的第二光谱光分布的第二光，第二光生成部件被配置成提供第二光，

- 其中多个发光二极管的第一子组和多个发光二极管的第二子组是可独立地控制的。

“第一光和第二光的第一波长范围中的和第二波长范围中的光谱光分布是不同的”的说法可例如暗示第一光由具有所述第一波长范围中的强度的光构成以及第二光由具有所述第二波长范围中的强度的光构成。然而，它还可暗示第一光和第二光中的一个或多个还包括其他波长的光，甚至是分别在第二波长范围内和在第一波长范围内。尽管多个发光二极管的两个或更多的子组是可独立地控制的，光的光谱光分布仍然可以被调整，因为第一光和第二光的光谱光分布是不同的。但是总体而言，所述第一光可基本上由所述第一波长范围中的光构成。基于光子计数，所述第一光可包括至少90%的其在第一波长范围内的强度。基于光子计数，所述第二光可包括至少50%，尤其至少70%，甚至更尤其至少90%的其在第二波长范围内的强度。总体而言，基于光子计数，所述第二光将包括不多于30%，尤其不多于15%，甚至更尤其不多于10%（比如最多5%）的其在第一波长范围内的强度。例如，所述第一光可基本上由在400-475nm的第一波长范围内的光构成，而所述第二光可包括一些在第一波长范围内的光，例如只是总体光子强度的10%，并且90%的强度在第二波长范围内。如上文所指示的，这可包括所述第一光由具有在所述第一波长范围内的强度的光构成以及所述第二光由具有在所述第二波长范围内的强度的光构成的情况。

照明设备可包括尤其被配置成阵列的多个发光二极管。该阵列尤其是2D阵列（即，LED按照行被布置，彼此相邻）。所述照明设备可跨越（span）例如0.5-400m²的面积，比如2-400m²。每m²的LED数量(LED密度)例如可大约为1-400，比如4-100，尽管可能存在具有更多或甚至具有更少LED（每平方米）的照明设备。注意，照明设备上的LED分布可以是规则的或者可以在阵列的不同区域内变化。总体而言，LED将以规则的图案被布置，尽管可能不排除其他的图案。设备包括至少两个LED；一个LED与第一光生成部件在功能上相关联，以及一个LED与第二光生成部件在功能上相关联。然而，设备可包括两个以上的LED，例如至少4个LED，比如至少16个LED。设备可包括n x m个LED，其中n至少是4，以及m至少是4，例如至少10。如上文所指示的，多个LED包括至少两个LED子组（每一个子组至少1），其分别被用于至少两个光生成部件。这两个或更多的子组是例如通过控制单元可独立地控制的。这样，两个或更多的子组的接通-关断状态以及可选地强度可被独立地控制。LED可被布置在（导电）线栅上。

在实施例中，第一子组包括多个发光二极管。替代性地或者附加地，第二子组包括多个发光二极管。尤其地，第一子组可包括多个发光二极管，并且第二子组可包括多个发光二极管。光生成部件可包括一个或多个LED。

LED尤其是固态LED，但可选地也可以是有机LED。还可以应用固态和有机LED的组合。术语“LED”也可涉及多个LED管芯。因此，在单个的LED的位置处，可布置多个LED管芯，例如两个或更多的LED管芯的LED封装。LED尤其被设计成生成第一波长范围内的(LED)光。

基于LED的固态照明的出现为在园艺中的应用提供了机会。使用LED的主要优点源自控制光的光谱组成以紧密地匹配植物感光器的敏感度的可能性。与比如改进的热量控制和分布LED的自由的附加的益处一起，这提供了更优化的生产并且使得能够影响植物的形态和组成。它还为减小能量消耗（和相关联的成本）带来了希望。

固态LED容易被集成在数字控制系统中，便于例如“日累积光（daily light integral）”照明和日出及日落模拟等照明程序。LED比当前的灯操作起来更安全，因为它们不带有玻璃罩且不含汞。

LED能够让一个人将光更靠近目标分布，这可以导致穿过屋顶并且进入温室的地面的更少的损失。此外，可以实现作物中更佳的光分布。对于比如番茄的高挂线（high-wire）作物，无疑是这种情形。

第一光生成部件被配置成提供具有第一光谱光分布的第一光，该第一光谱光分布至少具有所述第一波长处的光强度。第二光生成部件可被配置成提供具有第二光谱光分布的第二光，该第二光谱光分布至少具有选自625-675nm的范围的红波长处的和/或选自675-750nm的范围、大于红波长的远红波长处的光强度。尤其地，两个波长范围都可被表现出并且可以是园艺光（尤其是第二光）的部分。

如上文所指示的，照明设备包括两个或更多的光生成部件。这里，术语“光生成部件”尤其是指照明设备的具备（给作物）提供光的功能的部件。至少存在两个不同的光生成部件，其大体上彼此相邻。至少一个光生成部件提供第一光，并且至少另一个光生成部件提供第二光。

在实施例中，第一光生成部件和第二光生成部件具有伸长的形状并且被平行地布置。例如，可存在两个或更多的伸长的光生成部件。这样，可提供其中条带（strip）可提供具有不同的光谱光分布的光的照明设备。

照明设备（还）可包括多个第一光生成部件和单个的第二光生成部件。替代性地，照明设备包括单个的第一光生成部件和多个第二光生成部件。尤其地，照明设备包括多个第一光生成部件和多个第二光生成部件。

这些多个第一光生成部件和第二光生成部件可平行地布置（作为相邻地布置的伸长的光生成部件），但是也可以棋盘的方式布置。因此，在实施例中，第一光生成部件和第二光生成部件被配置成第一光生成部件和第二光生成部件交替的2D阵列（例如伸长的平行布置的光生成部件或棋盘布置）。尤其后者的优点在于可用“高”空间分辨率照射作物或者园艺布置（见下文）的专用部分。利用大致相同的分辨率，颜色可以被选择并且在恰当的位置处被施用（dosed）。因此，照明设备可包含“颜色像素”，它们可以被开启或关闭，以此可以根据以下的一个或多个改变园艺光的光谱强度分布：(a)作物的被处理的部分，(b)一天中的时间，(c)除园艺光之外的其他光的光强度和光分布，(d)作物的种类，(e)作物的生长阶段，(f)（作物的）果实的阶段，(g)收获的时间，(h)自收获起的时间，和(i)园艺布置中的位置（包含多个作物）。

不仅可以提供至少两种光，而且可提供三种或更多种的光（亦见上文）。因此，照明设备可例如还包括第三光生成部件，其包括多个发光二极管的第三子组，第三光生成部件被配置成提供具有不同于第一光谱光分布和第二光谱光分布的光谱光分布的第三光，其中多个发光二极管的三个或更多的子组是可独立地控制的。同样地，设备可包括第四光生成部件、第五光生成部件等。每个附加的光生成部件可提供其自己类型的光，取决于所包括的发光材料（见下文）。尤其地，第一光生成部件（亦见上文）被配置成提供至少具有在第一波长范围中的的光强度的光。第二光生成部件可被配置成提供具有第二光谱光分布的光，该第二光谱光分布至少具有在625-675nm的范围内的强度，并且第三光生成部件可被配置成提供具有第三光谱光分布的光，该第三光谱光分布至少具有选自675-750nm的范围、大于红波长的远红波长处的强度。然而，可选的第三或另外的光生成部件还可被配置成提供具有其他波长（例如来自PAR）的光。

尤其在棋盘布置的情况下，光生成部件可具有光从其被发射的表面，该表面具有例如4-900cm²范围内、尤其是4-400cm²的面积。例如，可选择在10 x 10至30 x 30 cm²的范围内的尺寸。

提供相同类型的光的光生成部件（尤其是相应的光从其被发射的表面）可具有节距（pitch），即，两个最接近的邻近的同一类型的光生成部件之间的相互距离（尤其假定是规则的布置）。在具体的实施例中，多个光生成部件按照给定的节距被布置并且以距（多个）作物的平均距离被布置，其中距离对节距的比值至少是0.2，尤其至少0.25，例如至少0.3。通过调整节距和/或从光生成部件到作物的距离，可提供最佳的照明。似乎在该比值之下，照明可能不及期望的均匀，并且在该比值之上，照明则足够均匀。照明设备和/或作物可以这样的方式布置，即，距离对节距的比值要求在作物生命期的大部分期间被满足。在具体的实施例中，多个光生成部件具有在5-30cm的范围内的节距，甚至更尤其是5-25cm，例如20cm。这样，由（多个）作物接收到的光可基本上均匀地分布。本领域技术人员将能够理解的是，居于距离对节距的比值之后，还需要考虑光生成部件的光学光分布属性以确定照明设备相对于植物的合适的位置，以便在植物处获得均匀的光分布，诸如例如LED的光发射角度、光混合腔室（见下文）的光漫射/散射属性、包含转换材料的箔片（foil）（见后文）的光学属性等。

如上文所指示的，第二光生成部件包括多个发光二极管的第二子组，其中在多个发光二极管的第二子组的每个LED的光学路径下游配置有光转换元件。光转换元件被配置成将至少部分的LED光转换成具有第二波长的被转换的光。该被转换的光至少部分地被包含在第二光中。因此，第二光生成部件被配置成提供包括至少部分的所述被转换的光的第二光。这样，第二光可具有第二光谱光分布，该第二光谱光分布至少具有所述第二波长处的光强度。这样，第二光的光谱光分布可不同于第一光的光谱光分布。因而，由于第二光包含至少部分的所述被转换的光这一事实，第二光提供具有至少在第二波长范围内的光谱光分布的光。

光转换元件包括发光材料或者将第一光至少部分地转换成第二光的转换材料。一般而言，转换材料将不被应用于所述第一光生成部件，而只应用于第二光生成部件，并且可选地应用另外的转换材料、另外的光生成部件。该光转换元件被布置在多个LED的第二子组的光学路径的下游。

术语光学路径 “上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光生成构件（这里尤其是第一光源）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成构件的光束内的第一位置，更靠近光生成构件的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离光生成构件的光束内的第三位置是“下游”。

第二光生成部件可包括一个以上的LED，这些LED中的每个相对于同一光转换元件被布置在光学路径的上游。然而，当存在多个第二光生成部件时，每个第二光生成部件可包括一个或更多的LED。同样地，这也可适用于可选的另外的光生成部件。

光转换元件转换至少部分的LED光。发光材料可以是无机发光材料，但可尤其地包括有机发光材料。可选地，光转换元件可包括有机和无机材料二者。术语“发光材料”或“转换材料”还可涉及（多种）这样的材料。进一步地，可选地，使用另外的发光材料来协助向具有第二波长的光的转换。例如，部分的LED光可被转换成具有中间波长的光，该中间波长的光至少部分地通过（无机）有机发光材料被进一步转换成具有第二波长的光。尤其地，光转换元件包括有机染料，其被配置成将至少部分的LED光转换成具有第二波长的被转换的光。在下文中列出了一系列染料，其中红色染料中的一个或多个可被用于光转换元件或者被用作光转换元件，并且其中其他的染料可选地可被应用于（多个）第一光生成部件或（多个）第二光生成部件，或者可存在于可选的另外的光生成部件的（多个）光转换元件中。

存在这样的有机发光材料或染料几乎不限制的分类。相关示例有二萘嵌苯（例如已知的来自德国路德维希港的BASF公司的商品名为Lumogen的染料：Lumogen F240橙、Lumogen F300红、Lumogen F305红、Lumogen F083黄、Lumogen F170黄、Lumogen F850绿）、来自印度孟买的Neelikon食品染料&化工（Neelikon Food Dyes & Chemical）有限公司的黄172、以及可从许多交易商获得的诸如香豆素（例如香豆素6、香豆素7，香豆素30、香豆素153、碱性黄51）、萘二甲酰亚胺（napthalimides）（例如溶剂黄11、溶剂黄116）、弗卢罗7GA、吡啶（例如吡啶1）、吡咯亚甲基（pyrromethenes）（例如吡咯亚甲基546、吡咯亚甲基567）、荧光素钠、罗丹明（rhodamine）（例如罗丹明110、罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明3B、罗丹明101、磺基罗丹明101、磺基罗丹明640、碱性紫11、碱性红2）、花菁（例如酞菁、DCM）、芪（例如Bis-MSB、DPS）的染料。

特别关注的可被应用的有机材料例如包括类似于诸如用于绿色发光的BASF Lumogen 83、 用于黄色发光的BASF Lumogen F170、用于橙色发光的BASF Lumogen F240、以及用于红色发光的BASF Lumogen F300或F305之类的二萘嵌苯结构，还包括Lumogen F 红305或Lumogen F 蓝650。

可选地，染料包括磷光性染料，其具有例如数小时的长的衰减时间，可被应用于没有（足够）日光期间的照明。

注意，光转换元件可具有光透射属性，并且在实施例中可被配置成在不转换的情况下还透射部分的LED光。

（多种）染料可被包含在光转换元件板或光转换元件箔片中。箔片可能尤其受到关注。染料可被包含在箔片中或可被提供在箔片上。还可将染料夹在箔片之间。例如，（多种）染料可被印制在箔片上。通过在箔片上印制图案，当该图案与多个发光二极管的两个（或更多）子组对准时，通过驱动多个发光二极管的两个（或更多）子组，其允许不同类型的光的生成。因此，在实施例中，光转换元件被包含在箔片中。因而，箔片可包括所述光转换元件。

依据这样的实施例，似乎在多个发光二极管的第一子组的每个（至少一个）LED的光学路径下游也可存在层。该层可尤其被配置成透射基本上所有的来自相应的（多个）LED的光。因此，在多个发光二极管的第一子组的每个LED的光学路径下游可配置光透射元件，其中光透射元件被配置成透射至少部分的LED光。如上文所指示的，光透射元件也可被包含在箔片中。因而，箔片可包括用于第一光生成部件的（多个）光透射元件和用于第二光生成部件的（多个）光转换元件。因此，可以使用单个的箔片，其包括（多个）光转换元件和（多个）光透射元件二者。正如从上文可以清楚的，当多个第一和第二光生成部件在布置（例如，图案）中可用时，光转换元件和光透射元件可被布置在相应的布置（例如图案）中。该布置可包括平行的图案（作为伸长的光生成部件），而且还可包括棋盘图案。代替术语“棋”，也可以应用术语“棋盘格”。

光生成部件的（多个）光透射元件和/或（多个）光转换元件可被视作分别提供第一、第二光的（多个）元件，并且因而可以被视作设备的（多个）光发射部件。因此，第一和第二光生成部件，或至少它们的光发射部件可被配置成1D或2D的所述部件的交替式布置。

注意，光透射部件也可被配置成转换部分的LED光。然而，如上文所指示的，光透射部件至少透射至少部分的LED光，并且大体上将透射该光的大部分。在具体的实施例中，光透射元件不包含染料或者至少不包含以上指示的染料中的一种。

尤其地，LED可被配置在光腔室中，即带有反射性的壁（所述室壁可以是漫射性的和/或镜面反射性的）的腔体中。尤其在光转换元件布置在LED光学路径下游的情况下，这种腔室可能是有用的，以重定向在光转换元件处被反射或折射的LED光（以及用来回收由转换元件发射的光而使其返回到腔室中）。因此，在实施例中，多个发光二极管被配置在多个光腔室中。然而，一个腔室可包括多个LED。因此，“在多个发光二极管的第一子组的每个LED的光学路径下游配置有光透射元件”的说法可指一个或多个LED和单个的光透射元件的组合或者指多个LED和多个辐射状耦合的光透射元件。在后一个实施例中，仍可有多于一个的LED被辐射状耦合到同一光透射元件。

如上文所指示的，本发明还提供照射作物的方法，其包括利用来自根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备的园艺光来照射至少部分的作物。尤其地，该方法可包括根据以下的一个或多个来改变园艺光的光谱强度分布：(a)作物的被处理的部分，(b)一天中的时间，(c)除园艺光之外的其他光的光强度和光分布，(d)作物的种类，(e)作物的生长阶段，(f)果实的阶段，(g)收获的时间，(h)自收获起的时间，和(i)园艺布置中的位置（包括多个作物）。

术语“园艺”涉及用于人类使用的（集约的）植物栽培并且在其活动方面十分多样化，其中包括食用类植物（水果、蔬菜、菌类、药膳）和非食用类作物（花、树木和灌木、草坪草、蛇麻草、葡萄藤、医用药草）。术语“作物”在本文中用来指示被种植或已经被种植的园艺植物。用于食物、衣装等的大规模种植的同种植物可被称为作物。作物是长成后将作为例如食物、牲畜饲料、燃料而被收获的或用于任何其他的经济用途的非动物类物种或品种。术语“作物”还可涉及多个作物。园艺作物可尤其指食物类作物（番茄、胡椒、黄瓜和生菜）以及指（潜在地）孕育这样的作物的植物，例如番茄植物、胡椒植物、黄瓜植物等。园艺在本文中可大体上涉及例如食物类作物和非食物类作物植物。作物植物的示例有水稻、小麦、大麦、燕麦、鹰嘴豆、豌豆、豇豆、扁豆、绿豆、黑豆、黄豆、菜豆、蛾豆、亚麻籽、芝麻、黧豆（khesari）、大麻、辣椒、茄子、番茄、黄瓜、秋葵、花生、马铃薯、玉米、珍珠粟、黑麦、苜蓿、萝卜、卷心菜、生菜、胡椒、向日葵、甜菜、蓖麻、红三叶草、白三叶草、红花、菠菜、洋葱、大蒜、大头菜、西葫芦、香瓜、西瓜、黄瓜、南瓜、洋麻、油棕、胡萝卜、椰子、木瓜、甘蔗、咖啡、可可、茶叶、苹果、梨、桃、樱桃、葡萄、杏、草莓、菠萝、香蕉、腰果、朝天椒、木薯、芋头、橡胶、高粱、棉花、黑小麦、木豆和烟草。尤其受关注的有番茄、黄瓜、胡椒、生菜、西瓜、木瓜、苹果、梨、桃、樱桃、葡萄和草莓。然而，不排除其他的种类。

园艺尤其在温室中应用。本发明尤其涉及设备和/或方法在温室中的应用。设备可布置在植物之间，或被布置在将成为的植物之间，这被指示为“中间照明”。比如番茄植物的在挂线上（on wires）上的园艺种植可以是可利用本设备和方法被处理的中间照明的具体的领域。设备还可布置在植物上方或将成为的植物的上方。尤其当园艺是在彼此重合（over each other）的层中执行的时候，人工照明是必要的。分层种植被指示为“多层生长”。所述设备和/或方法同样可被应用在多层生长中。

本发明提供一种用来刺激植物生长和/或发育的新的方式的人工照明，被指示为园艺照明的技术。特别地，存在其中使用人工照明的两个主要的园艺环境。第一，除了日光之外，温室使用顶部照明和蓬内部照明增加作物产量。第二，在多层系统中，作物主要在无日光条件下生长，并且因而严重地依靠人工照明。在本发明公开中，我们考虑用于温室中的比如番茄、黄瓜和甜椒（红椒）的高挂线作物以及用于植物工厂中的多层生长的优化的基于LED的补充照明设备或者发光体。

本文中的术语“基本上”（例如在“基本上所有的发射”中或在“基本上由……构成”中）将被本领域技术人员理解。术语“基本上”还可包括采用“整个地”、“完全地”、“所有”等的实施例。因此，在这些实施例中，形容词“基本上”也可被移除。在适用的情况下，术语“基本上”还可涉及90%或更高，例如95%或更高，尤其99%或更高，甚至更尤其99.5%或更高，包括100%。术语“包括”还包括其中该术语“包括”意指“由……构成”的实施例。

此外，本说明书中和权利要求中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等被用于区分相似的元件，并且不一定用于描述有顺序的或者按照时间排序的次序。将能够被理解的是，这样使用的术语在适当的条件下是可以互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或图示的顺序的顺序操作。

本文中的设备是在操作期间被描述的设备其中之一。如对本领域技术人员将是清楚的，本发明不限于操作的方法或操作中的设备。

应当注意的是，上面提到的实施例图示本发明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求范围的情况下设计出许多替代性的实施例。在权利要求中，任何放置在括号之间的附图标记不应被解释为对权利要求的限制。动词“包括”及其连词的使用不排除存在权利要求所叙述的那些之外的元件或步骤。位于元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可借助于包括若干独特的元件的硬件以及借助于可适当地编程的计算机来实施。在列举了若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干个可通过一个并且同一硬件项目被体现。某些措施被记载于相互不同的从属权利要求中的单纯事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

本发明进一步适用于包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的设备。本发明进一步涉及包括在说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的方法或者过程。

本专利中讨论的各个方面可以组合起来以便提供附加的优点。而且，特征中的一些可以构成一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现将参考示意性附图仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，在附图中，对应的附图标记指示对应的部件，并且其中：

图1a-1c示意性地绘出一些设备和变型；

图2a-2d 示意性地绘出一些另外的设备和变型；图2e-2f 示意性地绘出一种具体的设备；以及图2g-2h 示意性地绘出也可以被应用的一种构造。

图3 示意性地绘出中间照明的一些方面。

这些附图不一定按比例绘制。

图4绘出绿色植物中的一些常见感光器的相对吸收光谱。

具体实施方式

图1a和1b示意性地绘出能够提供园艺光111（见图1b）的照明设备100（“设备100”）的实施例。该设备在图1b中示意性地绘出，而图1a可以被看作是该设备的顶视图的变型。

尤其地，该园艺光111具有光谱光分布，该光谱光分布至少具有选自400-475nm的范围（例如440-470nm或425-475nm）的第一波长处的光强度和选自625-800nm的范围的第二波长处的光强度，所述波长取决于例如植物的种类或生长龄期等。

照明设备100包括多个发光二极管（LED）10，其被配置成生成具有选自所述400-475nm的范围的波长的LED光11。

多个发光二极管10被配置成阵列30（尤其是2D阵列，即n x m的阵列，其中例如n至少是4，以及m至少是4）。照明设备100包括至少两个光生成部件。第一光生成部件100a包括多个发光二极管10的第一子组10a。尤其地，第一光生成部件100a被配置成生成具有第一光谱光分布的第一光111a，该第一光谱光分布至少具有所述第一波长处的光强度。第二光生成部件100b包括多个发光二极管的第二子组10b。在多个发光二极管10的第二子组10b的每个LED的光学路径下游配置有光转换元件20。光转换元件20被配置成将至少部分的LED光11b转换成具有第二波长的被转换的光21。因此，第二光生成部件100b被配置成提供或发射第二光111b，其包括至少部分的所述发射光21或甚至基本上由所述发射光21构成。第二光111b具有第二光谱光分布，该第二光谱光分布至少具有所述第二波长处的光强度。第一光111a和/或第二光111b被视作是园艺光111。

多个发光二极管10的两个或更多的子组10a、10b是能够独立地控制的。为此，可应用控制单元50，其可以是照明设备100的部分或可以是远程控制单元（如示意性地绘出的）。

附图标记11a和11b分别是指（多个）LED的第一子组和（多个）LED的第二子组的LED光。附图标记25是指发光材料或转换材料，比如适于由例如第二子组的LED所生成的蓝光激发而生成例如红光的有机染料。附图标记120是指透射覆盖层（尤其不包括发光材料）。附图标记70是指（光）腔室。注意，在该示例中，第一和第二光生成部件二者都包括（多个）这样的腔室。因此，用附图标记70a、70b来指示相应的腔室，其中前者与配置在第一子组的（多个）LED的光学路径下游的所述透射元件联系，而后者与配置在第二子组的（多个）LED的光学路径下游的所述光转换元件联系。

图1c示意性地绘出具有第三光生成部件100c的实施例，其也包括光转换元件20，但却不同于第二光生成部件的光转换元件。因此，用附图标记20b来指示第二光生成部件的光转换元件，并且用附图标记20c来指示第三光生成部件的光转换元件。由第三LED子组生成的光用附图标记11c指示。该光11c至少部分地被光转换元件20c转换成第三光111c。同样地，可存在另外的光生成部件。

图2a示意性地绘出具有多个第一光生成部件和多个第二光生成部件的设备100的实施例的侧视图。为了区分不同的第一光生成部件或区分不同的第二光生成部件，应用了指示标号（1）、（2）、（3）……。注意，可应用伸长的光生成元件，参见图2b，或者可以应用一种棋盘布置，参见图2c。透射覆盖层120的、或转换元件20的、或在此示例中也是第一光生成部件100a和第二光生成部件100b的节距分别用附图标记P指示。在棋盘或其他规则的光生成部件的2D布置的情况下，可存在两个方向上的节距，用Px和Py来指示（见图2c）。例如，节距P可处于5-30cm的范围内。

图2a-2c示出多个腔室。然而，可能存在比存在的（多个）（第一）光生成部件和（多个)（第二）光生成部件更少的腔室。这在图2d中示出。

设备100还可含有具有蓝LED和优选地在其上的不同区域沉积了有机磷光体的覆盖层光学箔片（cover optical foil）的LED模块。通过在覆盖层上沉积不同的有机磷光体，由该LED模块生成的蓝光被转换成对植物是必要的波长光。

图2e-2f 示意性地绘出的实施例中示出了通过将有机磷光体转换箔片定位成分离元件来实现这种照明设备。在这种情况下，可以通过调节流过操作地耦合至透射元件120或光转换元件20的LED的电流来调整设备100的总光谱光分布；透射元件发射例如带蓝色的光，并且光转换元件发射例如带红色的光。利用此方式，调整植物栽培所需要的具体的颜色和光谱特性是可能的。在此配置中，红色转换区可优选地展示出全转换（蓝色泄露少于10%，尤其少于1%）。然而，其也可以是伴有蓝光漏过的局部蓝色转换。这种实施例的示意图在图2e-2f中示出（分别是正视图和侧视图）。

用于实现相同效果的另一个实施例可包括将包含光转换元件20的箔片200定位成使得其可以相对于多个发光二极管被抽出和缩回。在这种情况下，可以通过调节被该箔片覆盖的多个发光二极管的LED面积或数量来调整光谱光分布。此配置还可以在反射模式中实现，其中光转换元件被放置于反射器和面对反射器的LED之间。反射器可以加入对来自设备的光分布输出的均匀化。这里，示出可缩回的箔片，其具有被配置成运送该箔片以在期望的位置处获得园艺光的期望光分布的缩回机制300。这种实施例的示意图在图2g-2h中示出（分别是正视图和侧视图）。注意，第一光生成部件可变成第二光生成部件，并且反之亦然，这取决于该（可缩回）箔片的位置。

图3示意性地绘出具有例如番茄生长的园艺应用。用附图标记1指示作物或植物。附图标记2指示番茄。不同行的植物之间的距离用附图标记L1指示，并且可以例如在1-2m的范围内，比如1.5m。用附图标记H指示的总高度可例如在2-4m的范围内，比如约3m。用于照明的相关部分具有高度H1并且在0.5-1m的范围内，并且在地面上方大约高度为H2，该高度H2可在0.5-1.5m的范围内，尤其约1m。照明设备200可尤其对在所述高度H1之上的作物进行处理，如图中右侧所图示的。在左侧，图示了次优选的实施例，其中照明设备200相对大（高）。照明设备200和作物1之间的距离用附图标记d指示并且可例如在10-50m的范围内。

图4绘出绿色植物中的一些常见感光器的相对吸收光谱，其中1表示叶绿素（chl）a，2表示β-胡萝卜素，3表示光敏色素（Pr），4表示叶绿素（chl）b，以及5表示光敏色素（Pfr）。在X轴上，波长被表示，以及在Y轴上，那些感光器（以任意的单位）的吸收被表示。

因此，在实施例中，以在园艺应用中促进作物的生长和发育为目标，提出具有以下属性的发光设备：

（i）所述设备由大量的紧凑型发光设备构成，这些紧凑型发光设备发射在400-475nm之间（尤其是440nm或470nm）的波长范围中的辐射。

（ii）发光设备可以被放置于大量的小的分离的容积（混合腔室）中或放置于一个大的容积中。

（iii）借助于用波长转换元件覆盖一部分所述发光设备，整体的发射光的光谱可以被调整成随时间变化地与被辐照的植物的照明需求相匹配。

（iv）波长从初始地带蓝色的颜色被转换成光谱的红色部分，即630nm以及更长，接近660nm。

（v）通过将波长转换过程从发光设备中分离出来，相比于并有不同的直接地进行颜色转换的发光设备的设备，增加了总的辐照设备的能量效率。

LED可被配置成发射在窄的波长光谱范围内的辐射。在实施例中，如本文中建议的（用于中间照明的）光模块还可使用具有450nm（蓝）、660nm（红）和730nm（远红）处的发射峰值的LED的组合。蓝光似乎支配叶子的形成，而红和远红似乎促使茎生长和开花（开花还强烈地依赖于照明的时机；开花可以由适当的照明时机诱发）。

本发明可以在园艺中应用，以提供温室（园艺市场的主要部分）中的补充照射以及用于植物工厂中的多层照明。