[發明專利]照明器材、照明系統、受控環境農業系統和方法

有效

• 申請號: 201880069341.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN111279127B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: I·賴絲;N·馬德拉斯
• 申請（專利權）人: 阿格尼泰克斯股份有限公司
• 主分類號: F21V29/51
• 分類號: F21V29/51;F21V29/50;F21V29/56;H02K9/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 白皎

一種用于提高能量效率、回收廢熱并支持受控農業環境中的環境傳感器的操作的受控環境農業(CEA)的液體冷卻的基于LED的照明器材。在一個實例中，照明器材框架機械支撐并容納所述照明器材的相應組件，并且包含輕脊以將所述照明器材機械聯接到支撐結構。由銅形成并聯接到所述照明器材框架的一個或多個冷卻劑管將流體冷卻劑引導通過所述照明器材以去除熱量。所述照明器材包括用于發光的一個或多個LED模塊以及用于便于各種受控農業環境中的照明器材的互連的多個電力和通信端口。

相關專利申請的交叉引用

本申請要求2017年8月25日提交的美國臨時申請序列號62/550,379和2018年2月26日提交的美國臨時申請序列號62/635,501。這些臨時申請中的每一個均通過引用整體并入本文。

背景技術

受控環境農業(CEA)是在受控環境中種植植物的過程，其中對各個環境參數進行監控和調整以提高所種植植物的質量和產量。與常規植物栽培方法相比，CEA可以實現植物的全年生產，對變化的天氣狀況不敏感，減少病蟲害并且減少每個植物消耗的資源量。受控農業環境通常至少部分地被建筑結構(例如，溫室、種植屋或一部分被覆蓋的田地)封閉，以便提供對環境狀況的某種程度的控制。在這種受控農業環境中通常使用一種或多種人造照明系統來補充和/或代替可能由建筑結構阻擋或在一年中的某些時期(例如，冬季)不足的自然陽光。可以使用各種類型的人造照明系統，包含但不限于高強度放電燈、發光二極管(LED)和熒光燈。

發明內容

本公開涉及受控環境農業(CEA)的流體冷卻的基于發光二極管(LED)的照明器材(以下也被稱為“照明器材”)、照明器材的相應組件以及與此相關的方法的各個實施方式。照明器材可以聯接到流體冷卻系統(以下也被稱為“冷卻劑回路”)，所述流體冷卻系統使流體冷卻劑流動通過照明器材以捕捉由照明器材中的一個或多個LED模塊生成的熱量。以這種方式，可以從受控農業環境去除由照明器材生成的熱量，從而減少冷卻負荷并提高能量效率。本文描述的照明器材可以以菊花鏈配置聯接到一個或多個其它照明器材，其中管道、電力和通信連接被共享以便于連續電路和冷卻劑回路的產生。在一些實施方式中，照明器材可以聯接到流體循環系統，所述流體循環系統利用由照明器材生成(并由冷卻劑回路從照明器材提取)的廢熱來進行各種應用，例如調節受控農業環境或受控農業環境附近的空間的溫度。通過向可以監控受控農業環境的各種環境狀況的一個或多個傳感器提供電力和數據通信連接，照明器材還可以用作集成傳感器平臺。

在一個示例性實施方式中，照明器材包含框架(在本文中也被稱為“外殼”)，以機械支撐和容納照明器材的各個組件。輕脊(light spine)形成在框架上，其具有將照明器材機械聯接并固定到設置在受控農業環境中的支撐結構的特征。框架包含一個或多個通道和裝配到一個或多個通道中的相對應冷卻劑管。冷卻劑管由銅形成，并且用于使流體冷卻劑流動通過照明器材以去除熱量。一個或多個LED模塊設置在框架上，以發射光合有效輻射(PAR)以用于種植植物。處理器聯接到框架，以便于具有包含功率轉換、網絡連接和數據處理的功能的照明器材的操作。一個或多個電力端口設置在框架上，以將來自外部源(例如，建筑電力供應系統)的電力供應給照明器材的各個組件，包含LED模塊、處理器和聯接到照明器材的輔助裝置。一個或多個通信端口設置在框架上，以便于電通信和數據傳輸。

在一些實施方式中，冷卻劑管可以被壓配合或擠配合到框架的通道中以改善熱接觸，從而增加由流動通過照明器材的流體冷卻劑去除的熱量。照明器材的冷卻劑管可以使用推動連接管道配件聯接到另一照明器材的另一冷卻劑管。以這種方式，多個照明器材可以聯接以形成連續的冷卻劑回路。一個或多個泵、調節器和/或閥可以并入冷卻劑回路中，以生成流體冷卻劑并將其引導通過冷卻劑回路。排熱裝置(例如，冷卻塔)也可以并入冷卻劑回路中，以從流體冷卻劑去除熱量，從而降低流體冷卻劑的溫度以在冷卻劑回路中重新使用。冷卻劑回路還可以用于從受控農業環境中的其它組件(例如，除濕器)去除熱量。