CN101528028A - 植物生长设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括银、银合金或铜的金属性纳米颗粒的具有抗菌性能的材料成份。所述金属性纳米颗粒埋入或封入由壳聚糖或壳聚糖衍生物基化合物形成的基体中。

Description

植物生长设备

技术领域

本发明涉及植物生长设备和用于生长植物的支撑架。

背景技术

在园艺植物生产中，温室经常配备有人工光源，从而在一年的延长时间段内延长植物生长的日长。这允许生产者按需出售植物。由于温室内的空间是昂贵的，期望在紧凑支撑架内生长一些植物或种子，其中植物在支架内生长，若干支架可以上下叠置地布置。这种布置遮挡了下层支架内的植物的大部分日光，因此人工照射是必须的。目前在温室中使用多种类型的植物灯：白炽灯泡、钠高压灯泡、荧光气体放电灯等等。所有这些光源都具有这样的缺点，它们为点光源且不如阳光照射植物那样均匀地分布光。

JP 2004/321074A中描述了使用电致发光光源生长植物的方法。使用有机电致发光片的光源具有如下优点：更大面积的发光元件可被构建以照射植物。遗憾的是，电致发光光源已知是昂贵且极其低效的。因此，使用所述方法来生长植物对于温室中园艺植物生产而言是不合适的。

发明内容

因此，本发明的目的是消除前述缺点。具体而言，本发明的目的是提供一种低成本运行的高效和大面积的照射。

而且，本发明的该目的是通过由本发明的权利要求1教导的用于生长植物的支撑架来实现。该目的还通过如本发明的权利要求14教导的植物生长设备来实现。用于生长植物的支撑架以及植物生长设备的优选实施例在从属权利要求中定义。

本发明的该目的是通过一种用于生长植物的支撑架来实现，该支撑架具有座架装置和至少两个支架装置，其中每个支架装置包括载体元件和发光元件，其中所述发光元件布置在所述载体元件下方且植物可以布置在所述载体元件上生长，其中所述支架装置在所述座架装置内上下叠置地布置，其中上支架装置的所述发光元件发射光，所述光至少部分地引导到下一个下邻支架装置的所述载体元件上，以及其中所述发光元件由至少一个OLED组成。在一个实施例中，该OLED至少部分地包括平坦形式。在另一实施例中，支架装置可互不相同。

本发明披露了一种由座架装置和至少两个支架装置组成的支撑架。座架装置用作两个支架装置的夹具，而支架装置储存将在支撑架内生长的植物或种子。由于至少两个支架装置叠置地布置，下支架装置中的植物的日光被遮挡。这种情况下光元件的人工光是必须的。因此该支架装置应包括载体元件和发光元件。与上述植物生长设备相对照的是，发光元件置于载体元件下方。通过叠置地布置若干支架装置，上支架装置的发光元件照亮下支架装置的载体元件。通过使用大面积的OLED，支架装置中的植物可被均匀地照射，此外OLED可以调谐到植物的吸收谱。

可以通过在衬底上沉积不同材料层来构建有机发光二极管。因此理论上可以构建大的OLED，使得对于本发明，载体元件的下侧可以被一个大的OLED覆盖。然而，例如30×30cm的小尺寸的OLED的制作更为低廉，且在一个OLED失效情况下的调换可以更容易地进行。此外，如果使用OLED阵列，则可以关闭或开启单独的OLED元件。因此，由发光元件产生的光量可以调谐到植物或种子的要求。如果阵列的粒度不太高，则发光元件结合了均匀光分布与可能的光输出的单独调整的优点。

根据本发明另一实施例，该OLED阵列由至少两组不同的OLED组成，其中第一组OLED传递生长光给该植物，而第二组OLED传递控制光给该植物。已知植物的完全生长主要依赖于具有被叶绿素A或B吸收的波长的光量。为了实现植物的旺盛生长，发光元件的第一组OLED应由发射不同波长的至少两类OLED组成。优选地第一类OLED在波长为400nm至500nm的蓝光区域发光。此外，第二类OLED应在波长为600至700nm的红光区域发光。在另一优选实施例中，由第一组OLED发射的生长光可以由约80％至90％红光和10％至20％蓝光组成。

除了上述生长光之外，应使用控制光来操纵植物的生长。使用不同颜色光照射植物，可以控制植物生长，而不管其是庞大还是小且紧凑。已知知晓使用大量蓝光(400nm至500nm)导致庞大的植物，而使用少量蓝光形成小且紧凑的植物。此外，绿色光谱中的光增加植物繁殖的趋势。通过控制发射到植物的波长的类型，可以控制植物生长的规模和方式。该实施例还示出OLED相比目前使用的普通植物灯的优点。那些植物灯具有宽广发射谱，且因此发射所有类型波长的光。相比较，OLED具有非常小的发射带，使得发射到植物的光的量和波长可以精确控制。OLED可以用于植物控制，例如开花、生长、繁殖等。

根据本发明的优选实施例，该座架装置和/或该支架装置包含至少部分电源、至少一条电力线以及用于该OLED的驱动器。通过将用于OLED的电源的部分集成在支架装置内，可以单独供应电流和电压到每个发光元件。支撑架内发光元件的这种分别驱动具有如下优点，如果生长不同种类的植物或种子，则可以单独控制每个支架装置的照射。不仅照射的时间和长度可以变化，而且发光OLED的波长可以变化。因此取决于植物或种子的类型，可以使用具有不同发射谱且因此对其电源具有不同要求的OLED。与这种模块化设计相对照的是，使用埋入座架装置内的仅仅一个电源具有高成本效率的优点。此外，保证整个支撑架被供以相同电流或电压量。

可以集成在座架装置或支架装置中的驱动器用于控制灯的光质量、光数量和光循环。该驱动器可包括电流放大电路和波形发生及控制电路，其输出期望的波形(例如方形波、三角形波、正弦波或脉冲)。此外，波形幅值、频率和占空比可以由该波形发生及控制电路调整。

在用于生长植物的支撑架的另一优选实施例中，该座架装置和该支架装置或者包含插头元件或者包含插座元件，其中该座架装置和该支架装置可以装配在一起，且因此该插头元件和该插座元件形成用于该电源的连接。该实施例使得支撑架可以模块化设计，其中每个支架装置可以分别与座架装置连接。插头和插座两个连接元件不仅可以用作电源的一部分。它们还可以是驱动和/或控制每个支架装置特别是每个发光元件的计算机控制系统的一部分。例如，插头元件和插座元件可以是例如USB、串行或并行的已知接口的一部分。与温度、发射光或者土壤湿度的传感器结合，温室可以通过连接到每个支撑架的单一计算机来控制。作为该完整控制系统的一部分，载体元件可包括用于该植物的水源。该水源可以连接到安装在支撑架内的更大水源系统。通过使用计算机控制阀，可实现调整的灌溉。因此，供应到一个支撑架内每个支架装置的水量可以依据布置在每个支架装置上的植物的类型变化。

根据本发明的另一实施例，该载体元件包括植物可以在其上生长的土壤或基质。已知将植物埋入单独的罐或更大的花床中。在本发明的载体元件中这两种机会均可实现。此外，载体元件可以填充有例如营养流体的基质。这些流体具有如下优点：产生更少灰尘和污物且温室内环境更清洁，因此可以实现更均匀生长而不受杂草的可能影响。

在本发明的另一优选实施例中，该支架装置用作热沉，传导热离开该OLED。尽管OLED的电流消耗非常小，但仍产生热。为了提取来自OLED的热，支架装置可用作到座架装置的热沉的桥接。支架装置和座架装置均由必须被加热且具有大表面的材料构成。因此一方面座架装置和支架装置的材料的加热以及另一方面自这两个装置到周围的热辐射使得OLED可保持在适当温度水平内。此外，在另一优选实施例中，该支架装置均匀地分布OLED的热到布置在上方的载体元件。由OLED发射的热用于加热该支架装置，特别是包括植物在其中生长的土壤或基质的该载体元件。对于也在寒冷季节使用的温室，该实施例尤为有用。植物在提供有高的环境温度时通常长势更好。为了减小加热温室的成本，由OLED发射的热可用于提供植物高效生长所需的温度。

由于可以将OLED构建在或多或少所有类型衬底上，发光元件设计的自由度大。因此，除了平面板状设计之外，发光元件也可以具有弯曲表面、U形或盒形设计。在一个优选实施例中，发光元件延伸到下邻支架装置，且由此覆盖至少部分的植物侧面。该实施例在植物需要靠近的发光元件的那类情形中是合适的，其中该发光元件或多或少围绕该植物。由此可以实现非常预期的光流。

在园艺植物生产温室中，大量不同植物和种子并排生长。因此模块化支撑架系统是期望的，其允许已经达到其最终尺寸的植物的调换。该模块化结构为本发明的另一优选实施例的一部分，其中该支撑架包括附着到该支架装置的第一轨道系统，其中至少一个第一轨道布置在该座架装置且该第一轨道承载至少一个轮。措辞“第一轨道系统”涵盖使得支架装置能够线性地插入座架装置的所有类型的机械系统，例如线性运动轴承或滑座。第一轨道系统要实现的目的是可以调换支架装置而无需拆除座架装置。该目的例如通过在座架装置内安装彼此相对的两条滑座来实现。滚珠或轮可以在该滑座上或内运行并被引导进行线性运动。通过将这些轮或滚珠附着到支架装置，可以保证支架装置能够容易地插入座架装置且还可以快速地调换。所述实施例使得在植物已经充分生长时可以调换支架装置。

模块化结构的思想也是本发明的另一优选实施例的一部分。根据该实施例，支架装置包括附着到该发光元件的第二轨道系统，其中至少一个第二轨道布置在该支架装置中且该第二轨道承载至少一个绕线型装置。如上所述，措辞“第二轨道系统”同样不限于轨道。该措辞还涵盖使得发光元件能够被驱动进出该支架装置的所有类型的系统。通常OLED具有非常长的占空周期。然而在一个OLED失效的情形中，该OLED需要调换。因此所述模块系统具有如下优点：包括OLED或OLED阵列的发光元件可以容易地从支架装置取出，即使该支架装置仍安装在该座架装置内。除了上述优点之外，还可以将具有不同峰值波长的不同类型的OLED安装在该发光元件内。因此，发光元件可以由容纳各个OLED部分的框架组成，其中每个这些OLED部分例如尺寸为30×30cm且分别与框架连接。因此框架的每个部分具有其各自插座/插头连接是适当的。

在另一实施例中，该OLED包括衬底和盖层，该衬底和盖层二者至少对一侧是部分透明的。如上所述，OLED可以通过在衬底上沉积不同材料层而形成。这些层经常覆盖有覆盖层，该覆盖层保护OLED不受外部影响。取决于衬底或覆盖层的透明性，该OLED为底或顶发射装置。在优选实施例中，OLED沿两个方向均发射光。这具有如下优点：平坦埋入支架装置的发光元件可以朝下邻支架装置的方向发光，也可以朝上载体元件的方向发光。如果使用营养流体生长植物，则这可能是有利的。

前述植物生长设备和支撑架中的OLED以及所主张的部件和所述实施例中依据本发明使用的部件的用法，在尺寸、形状和材料选择方面没有任何特殊例外，在相关领域中已知选择标准的技术概念可被应用而无限制。本发明的目的的附加细节、特性和优点在从属权利要求及各个附图的下述描述中披露，其中附图仅示例性方式地示出根据本发明照射设备的优选实施例。

本发明的目的还通过一种植物生长设备来实现，该植物生长设备具有载体元件和发光元件，其中植物可以布置在该载体元件上生长，该植物生长设备具有与源以及该发光元件连接的驱动器，其中该发光元件与该载体元件相隔一定距离布置以照射该植物，其中该发光元件由至少一个OLED组成。该OLED优选至少部分地包括平坦形式。除了OLED之外，该发光元件还可包括诸如LED、荧光灯、白炽灯等其它光源。提供工作电力使该发光元件工作的源可以是任何合适的电源。在一个实施例中，该发光元件至少部分覆盖该载体元件。在另一实施例中，该OLED至少部分地包括平坦形式。

有机发光二极管(OLED)为发光层包括特定有机成份薄膜的特殊类型的发光二极管(LED)。OLED的优点为其高效率，因此OLED更适于所有权总成本是重要的园艺应用。这些OLED利用流过有机材料薄膜的电流来产生光。所发射的光的颜色和从电流到光的能量转换效率由有机薄膜材料的成份决定。然而，OLED包括作为承载层的衬底材料，其可由玻璃或有机材料或者由诸如金属箔的不透射材料制成。此外，有机发光二极管包括位于玻璃衬底上的至少一层非常薄的有机物质层，该层的层厚约为5至200nm且覆盖有导电且光学透明的氧化物。该传导层通常使用氧化铟锡(ITO)来形成。

通常ITO层形成阳极，铝层形成阴极，而铝层具有如下特征：厚度约为100nm且因此厚度类似于ITO层。这种厚度的铝类似反射镜地作用，使得光仅通过透明ITO阳极和透明衬底发射。如果阴极金属足够薄从而部分地透明，则部分光也可通过阴极发射。

所披露的植物生长设备可用于不同应用，不仅仅是用于温室照明。因此该植物生长设备例如可以用于照射建筑物或房屋内的单株植物。现代的多层建筑经常包括纯阳光照射的巨大的入口大厅。为了使这些入口大厅呈现更友好的氛围，所披露的植物生长设备可用于使用OLED的人工光来照射植物。因此可以实现植物的自然和茁壮生长。所述植物生长设备的另一优点为发光元件具有大的设计自由度。因此一方面发光元件即OLED可分别平行于载体元件的平面布置。由此可以实现载体元件及植物的非常均匀的照射。另一方面发光元件可以形成为不同形状。因此，该发光元件可以安装成屏幕，屏蔽部分植物。在该实施例中，OLED可以布置在植物的背部，使得植物以及周围环境均被OLED照射。

附图说明

图1示出植物生长设备的示意图；

图2示出用于生长植物的支撑架，其包括座架装置和若干支架装置；以及

图3示出本发明第二实施例的用于生长植物的支撑架的示意图。

具体实施方式

图1示出植物生长设备10，其具有载体元件50和发光元件60。载体元件50中可以埋有土壤或基质，植物15或种子可以在该土壤或基质中培养生长。发光元件60布置在载体元件50上方一定距离内。发光元件60内的光源为至少一个OLED 61，OLED 61至少部分地呈平坦形式。此外，发光元件60至少部分地覆盖载体元件50并使用发射的光11照射植物15。

根据图1，发光元件60连接到驱动器70和源80。元件70、80都是电源81的一部分以驱动发光元件60。发光元件60可以包括布置在阵列内的一个或多个OLED。OLED为大面积光源，其具有例如30×30cm以上的尺寸，使用少许OLED 61就可以容易地覆盖大的发光元件60。发光元件60可以包括框架结构，使得每个OLED 61独立地安装。在另一实施例中，对于每个OLED 61，框架结构包括用于结合电路的电连接器。因此每一OLED 61可以独立地被供以所需的电压和/或电流。由此，发光元件60发射的光11的形式和数量可以调整到植物15的需求。

图2示出用于生长植物15的支撑架20，其具有座架装置30和多个支架装置40。每个支架装置40包括载体元件50和发光元件60。与上述植物生长设备10相对照的是，发光元件60布置在载体元件50下方。通过将多个支架装置40上下叠置得到支撑架20，这样提供了大量空间来生长植物15，但在温室仅仅需要有限的空间。由于在这种布置中支架装置40遮挡下支架装置40中植物的大部分日光，因此人工照射是必须的。根据图2，上支架装置40的发光元件60发射光11，该光至少部分地引导到下一个下邻支架装置40的载体元件50上。如上所述，克服已知支撑架缺点的本发明的一个特征是使用至少一个OLED61。基于有机发光二极管的照射装置一般非常薄，使得即使多层OLED61仅具有约几毫米量级的厚度。相对于载体元件50的高度，发光元件60的高度是可忽略的或者-如果发光元件的高度由电源占主导-其仍然很小。由于这一点，可以安装到所示支撑架20内的支架装置40的数目与不具有人工光源的传统支撑架的情形相同。

图3中示出支撑架20的另一优选实施例，该支撑架20包括多个支架装置40′，支架装置40′在座架装置30内上下叠置地布置。每个支架装置40′包括插座元件44，插座元件44可以连接到布置在座架装置30的插头元件32。插头元件32和插座元件44与发光元件60一起连接电源81。在调换支架装置40′时可以容易地建立和断开所能达成的电学连接。为了便于这种调换，支撑架20包括附着到支架装置40′的第一轨道系统21，该第一轨道系统21包括布置在座架装置30上的第一轨道31以及至少一个轮41。在所示实施例中，第一轨道由两个导轨组成，该两个导轨引导被安装到支架装置40′的两条对立长边的多个轮41。一方面，第一轨道系统21固定支架装置40′相对于座架装置30的垂直位置。另一方面，第一轨道系统21使得支架装置40′可以按照水平方式拉出或推入该座架装置30。

为了进一步扩展模块化支撑架20的思想，支架装置40′包括第二轨道系统42。在所示实施例中，发光元件60构造成类似抽屉，其可以从支架装置40′拉出。因此，支架装置包括置于支架装置40′底部的第二轨道43。第二轨道43用作绕线型装置63的导轨，附着到发光元件60。通过使用第二轨道系统42，可以容易地调换发光元件60。

为了灌溉植物15，水源33可以安装在支撑架20中。如图3所示，部分水源33布置在座架装置30内。通过与插头元件32和插座元件44的连接，座架装置30的水源33可以连接到布置在支架装置40′中的水源33。通过使用计算机控制阀，可以实现对每个支架装置40′中所有植物15的单独灌溉。

参考符号列表

10植物生长设备

11由发光元件60发射的光

15植物

20用于生长植物的支撑架

21第一轨道系统

30座架装置

31第一轨道

32插头元件

33水源

40，40′支架装置

41轮

42第二轨道系统

43第二轨道

44插座元件

50载体元件

60发光元件

61OLED

63绕线型装置

70驱动器

80源

81电源

Claims (16)

1.一种用于生长植物(15)的支撑架(20)，具有座架装置(30)和至少两个支架装置(40，40′)，

其中每个支架装置(40，40′)包括载体元件(50)和发光元件(60)，

其中所述发光元件(60)布置在所述载体元件(50)下方且植物(15)可以布置在所述载体元件(50)上生长，

其中所述支架装置(40，40′)在所述座架装置(30)内上下叠置地布置，

其中上支架装置(40，40′)的所述发光元件(60)发射光，所述光至少部分地引导到下一个下邻支架装置(40，40′)的所述载体元件(50)上，以及

其中所述发光元件(60)由至少一个OLED(61)组成。

2.根据权利要求2所述的用于生长植物的支撑架(20)，其特征在于，所述OLED至少部分地包括平坦形式。

3.根据权利要求1或2所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述发光元件(60)由覆盖所附着载体元件(50)底侧的主要部分的OLED(61)阵列组成。

4.根据权利要求3所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述OLED(61)阵列由至少两组不同的OLED(61)组成，其中第一组OLED(61)传递生长光给所述植物(15)以及第二组OLED(61)传递控制光给所述植物(15)。

5.根据权利要求1至4所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述座架装置(30)或所述支架装置(40，40′)包括至少部分电源、至少一条电力线以及用于所述OLED(61)的驱动器。

6.根据权利要求1至5所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述座架装置(30)和所述支架装置(40，40′)或者包含插头元件或者包含插座元件，

其中所述座架装置(30)和所述支架装置(40，40′)可以装配在一起，且因此所述插头元件和所述插座元件形成用于所述电源的连接。

7.根据权利要求1至6所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述载体元件(50)包括用于所述植物(15)的水源(33)。

8.根据权利要求1至7所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述载体元件(50)包括所述植物(15)可以在其上生长的土壤或基质。

9.根据权利要求1至8所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述支架装置(40，40′)用作热沉，将热传导离开所述OLED(61)。

10.根据权利要求1至9所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述发光元件(60)延伸到下邻支架装置(40，40′)，在那里覆盖至少部分的植物(15)侧面。

11.根据权利要求1至10所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述支撑架(20)包括附着到所述支架装置(40，40′)的第一轨道系统(21)，

其中至少一个第一轨道布置在所述座架装置(30)且所述第一轨道承载至少一个轮。

12.根据权利要求1至11所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述支架装置(40，40′)包括附着到所述发光元件(60)的第二轨道系统(42)，

其中至少一个第二轨道(43)布置在所述支架装置(40，40′)且所述第二轨道(43)承载至少一个绕线型装置(63)。

13.根据任一前述权利要求所述的用于生长植物的支撑架(20)，

其特征在于，所述OLED(61)包括衬底和盖层，所述衬底和盖层二者对于所发射的光至少部分透明。

14.一种植物生长设备(10)，

具有载体元件(50)和发光元件(60)，

植物(15)可以布置在所述载体元件(50)上生长，

具有与源(80)以及所述发光元件(60)连接的驱动器(70)，

其中所述发光元件(60)与所述载体元件(50)相隔一定距离布置以照射所述植物，

其中所述发光元件(60)由至少一个OLED(61)组成。

15.根据权利要求14所述的植物生长设备(10)，

其特征在于，所述发光元件(60)至少部分覆盖所述载体元件(50)。

16.根据权利要求14或15所述的植物生长设备(10)，

其特征在于，所述OLED至少部分地包括平坦形式。

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