模块化园艺照明系统技术方案

本文中公开的各种实现包括照明系统，该照明系统包括电源供应器以及耦接至电源供应器的第一照明器材，该第一照明器材包括确定数目的可移除发光表面，其中，该照明系统满足在具有指定面积的植物床的冠层处的目标PPFD以及冠层上方的确定数目的发光表面的指定安装高度；基于目标PPFD、指定面积和指定安装高度来确定发光表面的确定数目；基于确定数目、目标PPFD、指定面积和指定安装高度来确定由电源供应器供应的系统瓦数；以及基于确定数目、指定面积和指定安装高度来确定发光表面中的每个发光表面之间的间距。发光表面之间的间距。发光表面之间的间距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】模块化园艺照明系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是国际申请并且要求于2019年11月14日提交的题为“MODULAR HORTICULTURAL LIGHTING SYSTEM”的美国临时申请第62/935,366号、于2020年4月17日提交的题为“MODULAR HORTICULTURAL LIGHTING SYSTEM”的美国临时申请第63/011,336号以及于2020年8月17日提交的题为“MODULAR HORTICULTURAL LIGHTING SYSTEM”的美国临时申请第63/066,347号的优先权，其中的每个申请在此通过引用整体并入本文中。


[0003]本公开内容涉及园艺照明系统，具体地涉及使用模块化零件调整园艺照明系统以满足特定客户需要的系统和方法。

技术介绍

[0004]园艺照明是室内农业环境的重要部分，因为其对植物生长具有重大影响，但是也消耗大量电力。种植者总是寻求在提高作物数量和质量的同时降低运营成本。照明解决方案的成本由其功效、瓦数和发射表面(例如，灯条)的数目决定。发射表面的数目和瓦数越高，资本支出(CapEx)越大。对于给定的几何形状和期望的均匀性，最小数目的发射表面是必须的，但是可以添加更多的发射表面，只要总瓦数保持相同即可。
[0005]当器材的几何形状和光合光子通量(PPF)是固定的时并且当给定光均匀性目标时，系统的平均光合光子通量密度(PPFD)——其是光在叶子上的辐照度的度量——变得唯一固定。替选地，给定固定的几何形状和平均PPFD目标，系统的均匀性变得唯一固定。因此，任何偏离这些独特环境的几何形状、均匀性或PPFD都不是最佳的。例如，包含间隔8英寸的3个灯条的系统意味着被放置在8英寸远的照明面积上以产生最佳的均匀性。在固定的瓦数和固定的功效下，PPFD也是固定的。如果需要较高的PPFD水平，则系统的瓦数必须增加，否则光均匀性将会受到影响。相反，如果需要较低的PPFD水平，则瓦数必须降低，否则光均匀性将会受到影响。
[0006]传统上，照明制造商已经创建了对于以固定的瓦数和功效驱动的每个驱动器具有固定数目的发射表面的照明系统。为了正常工作，照明系统必须包括发射表面和电源供应器，但是这些部件通常被预先限定并且不能被增加或被减少。对于固定照明系统，常规思维要求照明制造商必须提供不同瓦数/功效的独特SKU，以便满足各种照明要求。这个问题的解决方法是超过强度要求，然后将固定照明系统调暗到适当的水平。虽然这可能会消除SKU扩散问题，但是客户可能被迫购买比需要的更多的系统。
[0007]因此，固定照明系统几乎总是高于或低于目标要求。修改它们以达到目标要求是昂贵的。结果是性能不佳的解决方案不能完全满足客户的PPFD/均匀性要求，或者性能良好的解决方案虽然满足客户的要求但成本过高。客户可能会选择定制的解决方案，但这种选择仅在大规模下才具有成本效益并且对大多数客户而言是不可行的。
[0008]从卖方的角度来看，解决所有潜在要求解决的唯一方法是改变预先限定的系统以
平衡性能目标和价格目标二者。通常，卖方可以定制电源供应器的功率输出，重新设计发射表面以实现不同的预设强度，或者这两者兼而有之。所有选择都会导致要库存和管理更多部件，增加与业务运营和开销相关联的成本，以及“标准”预先限定的照明系统的不断返工，而这种系统很少被不少客户利用。对客户而言，所有这些都会导致解决方案成本更高并且价格更高。另外，标准产品的定制导致照明设计、报价提交和最终订单履行的延迟，以及不断重新设计现有系统而不是将工程资源用于其他任务的机会成本。定制还增加了物流的复杂性，这最终导致更高的开销，并且更重要的是，质量问题要么需要时间来预先减轻，要么需要金钱来稍后解决。因此，需要一种有成本效益的模块化解决方案，该解决方案可以容易地被配置以提供广泛的性能特征。

技术实现思路

[0009]本文中公开的系统和方法呈现了设计照明系统的改进方法，该照明系统允许在给定瓦数/功效的情况下改变发射表面的数目以达到特定的PPFD目标和光均匀性水平。这意味着每个发射表面的瓦数是灵活的，并且允许基于应用要求来改变每个发射表面的瓦数。从工程和操作的角度来看，系统是超灵活的，同时将不同零件的数目(SKU)限制为可管理的数目。
[0010]从客户的角度来看，他们被提供满足他们的PPFD/均匀性要求的最少数目的零件，从而增加了整个系统的可靠性并降低了其成本。由于解决方案的模块化性质，客户仍然可以向系统添加发射表面或者从系统中移除发射表面以在更小/更大的几何形状上扩展系统，或者重新配置系统以在现有几何形状上达到新的PPFD/均匀性目标。
[0011]从销售角度来看，部件和性能的模块化将极大地有助于利用来自客户的最小输入来快速得出最佳解决方案。目前，照明设计是基于器材的预设输出和瓦数，因此也是基于功效。这是由固定系统施加的约束——卖方被迫销售具有固定瓦数、输出和功效并具有预定数目的部件的照明系统。当系统落在预先确定的最佳配置之外时，客户和卖方必须协商妥协。因此，照明设计过程和销售过程需要较长时间，并且客户通常必须勉强接受最接近的适合解决方案而不是最佳解决方案。模块化照明系统允许客户优先考虑具有较高精度水平和最低成本(例如，最适合的最低成本)的任何照明目标(无论是否与均匀性、强度、功效、成本等相关)。同时，系统的灵活性允许销售资源更快且更容易地实现理想的解决方案，从而允许其更有效地分配时间并减少销售周期时间。当仅通过系统的几何形状来确定发射表面的数目时，可以公式化地确定系统部件。从与系统的几何形状一起由客户提供的系统的PPFD要求得出所需的瓦数。应用可以用于计算构建照明系统的最佳部件集。这些计算以编程方式基于来自客户的硬性要求，并且允许快速确定最佳解决方案。
[0012]总之，本文中公开的模块化系统的益处包括初始设计和稍后修改的灵活性、使用的部件的数目的优化和最小化、在向照明系统添加发射表面或者从照明系统中移除发射表面时所有部件之间的参数(例如，总瓦数)的动态重新分配、快速设计周转、易于替换出故障的部件以及将多余资源(例如，瓦数)转移用于其他用途的能力。
[0013]本文中公开的各种实现包括照明系统，该照明系统包括电源供应器以及耦接至电源供应器的照明器材，该照明器材包括确定数目的可移除发射表面，其中，该照明系统满足在具有指定面积的植物床的冠层处的目标光合光子通量密度(PPFD)以及在冠层上方的确
定数目的发射表面的指定安装高度；至少基于目标PPFD、指定面积和指定安装高度来确定发射表面的确定数目；至少基于确定数目、目标PPFD、指定面积和指定安装高度来确定由电源供应器供应的系统瓦数；以及至少基于确定数目和指定安装高度来确定发射表面中的每个发射表面之间的间距。
[0014]在一些实现中，当目标PPFD、指定面积和指定安装高度中的至少一个被改变时，确定的系统瓦数、确定数目以及发射表面中的每个发射表面之间的间距被重新确定。在一些实现中，当重新确定的系统瓦数超过电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明系统，包括：电源供应器；以及耦接至所述电源供应器的照明器材，所述照明器材包括确定数目的可移除发射表面；其中，所述照明系统满足在具有指定面积的植物床的冠层处的目标光合光子通量密度(PPFD)以及在所述冠层上方的所述确定数目的发射表面的指定安装高度；至少基于所述目标PPFD、所述指定面积和所述指定安装高度来确定所述发射表面的确定数目；至少基于所述确定数目、所述目标PPFD、所述指定面积和所述指定安装高度来确定由所述电源供应器供应的系统瓦数；以及至少基于所述确定数目和所述指定安装高度来确定所述发射表面中的每个发射表面之间的间距。2.根据权利要求1所述的照明系统，其中，当所述目标PPFD、所述指定面积和所述指定安装高度中的至少一个被改变时，所确定的系统瓦数、所述确定数目和所述发射表面中的每个发射表面之间的间距被重新确定。3.根据权利要求2所述的照明系统，其中，当重新确定的系统瓦数超过所述电源供应器的最大瓦数时，所述电源供应器由具有高于所述重新确定的系统瓦数的最大瓦数的替换电源供应器替换。4.根据权利要求2所述的照明系统，其中，当发射表面的重新确定数目大于发射表面的确定数目时，附加的可移除发射表面被添加到所述照明器材，并且所述重新确定数目的发射表面中的每个发射表面之间的间距被调整为等于重新确定的间距。4.根据权利要求2所述的照明系统，其中，当发射表面的重新确定数目小于发射表面的确定数目时，从所述照明器材中移除多余的发射表面，并且其余发射表面中的每个发射表面之间的间距被调整为等于所述重新确定的间距。5.根据权利要求1所述的照明系统，其中，当所确定的系统瓦数小于所述电源供应器的最大瓦数时，所述系统还包括耦接至所述电源供应器的一个或更多个外围装置。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰，
申请(专利权)人：魔力生物工程公司，
类型：发明
国别省市：