DE202021101453U1

DE202021101453U1 - Array of light emitting diodes for irradiating a plant with light

Info

Publication number: DE202021101453U1
Application number: DE202021101453.9U
Authority: DE
Original assignee: Poly Klima GmbH
Current assignee: Poly Klima GmbH
Priority date: 2021-03-22
Filing date: 2021-03-22
Publication date: 2021-04-13
Anticipated expiration: 2031-03-23

Abstract

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht, aufweisend:
mindestens eine Leuchtdiode eines ersten Typs,
wobei die mindestens eine Leuchtdiode des ersten Typs kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 5300 K bis 8500 K ausstrahlt, mindestens eine Leuchtdiode eines zweiten Typs,
wobei die mindestens eine Leuchtdiode des zweiten Typs warmweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 2000 K bis 3300 K ausstrahlt, mindestens eine Leuchtdiode eines dritten Typs,
wobei die mindestens eine Leuchtdiode des dritten Typs tiefrotes Licht mit einer Peak-Wellenlänge in einem Bereich von 700 nm bis 760 nm ausstrahlt, ein Substrat,
wobei die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs auf dem Substrat angeordnet sind, und eine erste Verschaltung,
wobei die Leuchtdioden des ersten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem ersten Betriebsstrom steuerbar sind,
wobei die Leuchtdioden des zweiten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem zweiten Betriebsstrom steuerbar sind,
wobei die Leuchtdioden des dritten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem dritten Betriebsstrom steuerbar sind,
und wobei die erste Verschaltung so angeordnet ist, dass der erste Betriebsstrom, der zweite Betriebsstrom und der dritte Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander steuerbar sind.

Array for irradiating a plant with light, comprising:
at least one light emitting diode of a first type,
wherein the at least one light-emitting diode of the first type emits cold white light with a color temperature in a range from 5300 K to 8500 K, at least one light-emitting diode of a second type,
wherein the at least one light-emitting diode of the second type emits warm white light with a color temperature in a range from 2000 K to 3300 K, at least one light-emitting diode of a third type,
wherein the at least one light-emitting diode of the third type emits deep red light with a peak wavelength in a range from 700 nm to 760 nm, a substrate,
wherein the light-emitting diodes of the first, the second and the third type are arranged on the substrate, and a first connection,
wherein the light-emitting diodes of the first type are connected in such a way that they can be controlled with a first operating current,
wherein the light-emitting diodes of the second type are connected in such a way that they can be controlled with a second operating current,
wherein the light-emitting diodes of the third type are connected in such a way that they can be controlled with a third operating current,
and wherein the first interconnection is arranged such that the first operating current, the second operating current and the third operating current can each be controlled independently of one another.

Description

Stand der Technik und technisches ProblemState of the art and technical problem

Die Farbtemperaturen des Tageslichtes, messbar in Kelvin, steigen während eines natürlichen Tages bis zur Mittagszeit hin an und sinken danach wieder ab. Ein natürlicher Tag umfasst in dieser Anmeldung alle Tage, wie sie etwa in den verschiedenen Klimazonen der Erde erwartungsgemäß auftreten können. Insbesondere nimmt im Allgemeinen der Anteil des tiefroten Lichtes am Tageslicht bis zur Mittagszeit ab und zum Abend bzw. der Nacht hin wieder zu. Viele physiologische Prozesse einer Pflanze werden von der Farbtemperaturänderung des Tageslichtes und der Änderung des Anteils des tiefroten Lichtes am Tageslicht geregelt bzw. ermöglicht. Außerdem ergeben sich für Pflanzen bestimmte Farbtemperatursituationen. So verstärkt eine Pflanze in einem als Schattenflucht bekannten physiologischen Vorgang das Höhenwachstum, wenn sie von einer anderen Pflanze überschattet wird und dadurch vermehrt tiefrotes Licht absorbiert.The color temperatures of daylight, measurable in Kelvin, rise during a natural day up to midday and then decrease again. In this application, a natural day includes all days such as can be expected to occur in the various climatic zones of the earth. In particular, the proportion of deep red light in daylight generally decreases until noon and increases again towards evening or night. Many physiological processes in a plant are regulated or made possible by the change in color temperature of daylight and the change in the proportion of deep red light in daylight. In addition, certain color temperature situations arise for plants. In a physiological process known as shadow flight, a plant increases height growth when it is overshadowed by another plant and thus absorbs more deep red light.

Der Stand der Technik kennt Pflanzenlampen mit Leuchtdioden zur Pflanzenzüchtung, welche eine Anordnung von Leuchtdioden offenbart, wobei die Leuchtdioden Licht mit einer Wellenlänge von 655 nm bis 660 nm, Licht mit einer Wellenlänge von 620 nm bis 625 nm und Licht mit einer Wellenlänge von 460 nm bis 465 nm ausstrahlen. Darüber hinaus sind Pflanzenlampen bekannt, die Leuchtdioden beinhalten, welche Infrarotlicht oder tiefrotes Licht mit einer Wellenlänge von über 700 nm ausstrahlen.The prior art knows plant lamps with light-emitting diodes for plant breeding, which discloses an arrangement of light-emitting diodes, the light-emitting diodes light with a wavelength of 655 nm to 660 nm, light with a wavelength of 620 nm to 625 nm and light with a wavelength of 460 nm emit up to 465 nm. In addition, plant lamps are known which contain light-emitting diodes which emit infrared light or deep red light with a wavelength of over 700 nm.

Allerdings kann eine Pflanzenlampe des Standes der Technik nicht die Farbtemperaturänderungen während des Verlaufs eines natürlichen Tages kontinuierlich nachbilden, auch kann sie nicht den Anteil des tiefroten Licht am ausgestrahlten Lichtspektrum gezielt anpassen. Somit ist eine Pflanzenlampe des Standes der Technik nicht dazu geeignet, die physiologischen Funktionen einer Pflanze vollumfänglich zu unterstützen. Dies kann unter anderem zu Einbußen in Ertrag und Qualität bei der Pflanzenzüchtung führen.However, a plant lamp of the prior art cannot continuously reproduce the color temperature changes during the course of a natural day, nor can it specifically adjust the proportion of deep red light in the emitted light spectrum. Thus, a plant lamp of the prior art is not suitable for fully supporting the physiological functions of a plant. Among other things, this can lead to losses in yield and quality in plant breeding.

Außerdem werden in der angewandten Forschung im Bereich der Pflanzenphysiologie Kontrollexperimente benötigt, bei welchen gezielt physiologische Effekte dadurch abgeschaltet bzw. verringert werden, dass notwendige Anteile am Lichtspektrum gezielt entfernt werden und die anderen Versuchsbedingungen konstant gehalten werden. In der Pflanzenphysiologie werden hier oftmals uneinheitliche Systeme mit einander kombiniert, wodurch nicht-reproduzierbare Ergebnisse und Ungenauigkeiten entstehen. Zum Beispiel werden verschiedene Lichtquellen mit einander kombiniert, die dann individuell an- und abgestellt werden müssen, siehe Pavlos Kalaitzoglou et al., 2019 (Kalaitzoglou P, van Ieperen W, Harbinson J, et al. Effects of Continuous or End-of-Day Far-Red Light on Tomato Plant Growth, Morphology, Light Absorption, and Fruit Production. Front Plant Sci. 2019;10:322. Published 2019 Mar 28. doi:10.3389/fpls.2019.00322). Die Simulation, insbesondere die reproduzierbare Simulation, eines kontinuierlichen Anstiegs bestimmter Lichtkomponenten, wie er während eines natürlichen Tages vorkommt, ist dabei nicht möglich.In addition, in applied research in the field of plant physiology, control experiments are required in which specific physiological effects are switched off or reduced by deliberately removing necessary portions of the light spectrum and keeping the other test conditions constant. In plant physiology, inconsistent systems are often combined with one another, which leads to non-reproducible results and inaccuracies. For example, different light sources are combined with each other, which then have to be switched on and off individually, see Pavlos Kalaitzoglou et al., 2019 (Kalaitzoglou P, van Ieperen W, Harbinson J, et al. Effects of Continuous or End-of-Day Far-Red Light on Tomato Plant Growth, Morphology, Light Absorption, and Fruit Production. Front Plant Sci. 2019; 10: 322. Published 2019 Mar 28. doi: 10.3389 / fpls.2019.00322). The simulation, in particular the reproducible simulation, of a continuous increase in certain light components, as occurs during a natural day, is not possible in this case.

Außerdem beschränkt die Bauweise einer Pflanzenlampe des Standes der Technik eine homogene Bestrahlung einer Fläche. So ist die Lichtintensität in einer von einer Pflanzenlampe des Standes der Technik bestrahlten Fläche in der Mitte der bestrahlten Fläche am größten und fällt zu den Seiten hin ab. Außerdem kombiniert der Stand der Technik verschiedene Pflanzenlampen, wodurch keine einheitlichen Lichtspektren auf den bestrahlten Flächen entstehen. Insbesondere in der angewandten Forschung und der professionellen Pflanzenzüchtung ergeben sich durch die fehlende homogene Lichtintensität und das fehlende homogene Lichtspektrum Ungenauigkeiten in der Interpretation der Versuchsergebnisse bzw. ein ungleicher Wachstum bzw. eine ungeeignete Blüten- und Fruchtbildung.In addition, the construction of a prior art plant lamp limits homogeneous irradiation of a surface. The light intensity in an area irradiated by a prior art plant lamp is greatest in the center of the irradiated area and falls off to the sides. In addition, the state of the art combines different plant lamps, which means that there are no uniform light spectra on the irradiated surfaces. Particularly in applied research and professional plant breeding, the lack of homogeneous light intensity and the lack of homogeneous light spectrum result in inaccuracies in the interpretation of the test results or uneven growth or unsuitable flower and fruit formation.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Ausgehend von dem vorgenannt beschriebenen Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lichtsystem für die Pflanzenzüchtung zu liefern, welches während eines Betriebstages Pflanzen mit einem Licht so bestrahlt, dass die natürlichen Lichtverhältnisänderungen des Tageslichtes eines natürlichen Tages nachgebildet werden. In dieser Anmeldung ist ein Betriebstag ein Tag, von 0:00 bis 23:59, während dessen das Lichtsystem betrieben wird. Zu den Lichtverhältnisänderungen, welche das Lichtsystem durchführen soll, gehören insbesondere Farbtemperaturänderungen, Änderungen des Anteils am blauen Licht am Lichtspektrum des Lichtsystem, Änderungen des Anteils am roten Licht am Lichtspektrum und Änderungen des Anteils an tiefrotem Licht am Lichtspektrum, eben wie sie jeweils bei einem natürlichen Tag vorkommen und für die durch Licht induzierbaren morphogenetischen Prozesse einer Pflanze entscheidend sind. Das Lichtsystem soll dabei in der Lage sein, die vorgenannten Änderungen nicht nur diskontinuierlich, sondern auch kontinuierlich, wie es bei einem natürlichen Tag die Regel ist, zu verändern. Außerdem soll das Lichtsystem bestimmte Farbtemperaturverhältnisse, wie etwa eine Beschattung, nachbilden und zeitweise in den Betriebstag integrieren können. Zudem soll das Pflanzensystem für Forschungsvorhaben bestimmte Komponenten am Lichtspektrum unterdrücken können. Außerdem soll das Lichtsystem die zu bestrahlende Fläche ausreichend homogen bestrahlen.Based on the prior art described above, the object of the present invention is to provide a light system for plant breeding which irradiates plants with a light during a day of operation in such a way that the natural changes in the light ratio of daylight of a natural day are reproduced. In this application, an operating day is a day from 0:00 to 23:59, during which the lighting system is operated. The light ratio changes that the lighting system is supposed to carry out include, in particular, changes in color temperature, changes in the proportion of blue light in the light spectrum of the light system, changes in the proportion of red light in the light spectrum and changes in the proportion of deep red light in the light spectrum, just as they do with a natural one Day and are decisive for the light-inducible morphogenetic processes of a plant. The lighting system should be able to change the aforementioned changes not only discontinuously, but also continuously, as is the rule on a natural day. In addition, the lighting system should be able to simulate certain color temperature conditions, such as shading, and temporarily integrate them into the operating day. In addition, the plant system should be able to suppress certain components in the light spectrum for research projects. In addition, the light system should irradiate the area to be irradiated sufficiently homogeneously.

Zur Lösung der Aufgabe verwendeten die beteiligten Erfinder ihr Fachwissen im Bereich der Pflanzenzüchtung und im Bereich der Entwicklung von Pflanzenlampen und erfanden nach intensiven Untersuchungen ein Leuchtdioden (LED)-Array zur Bestrahlung einer oder mehrerer Pflanzen mit Licht, im Folgenden mit Array abgekürzt, bzw. eine Pflanzenlampe.To solve the problem, the inventors involved used their specialist knowledge in the field of plant breeding and in the development of plant lamps and, after intensive investigations, invented a light-emitting diode (LED) array for irradiating one or more plants with light, hereinafter abbreviated to array, or a plant lamp.

Das erfindungsgemäße Array weist auf: mindestens eine Leuchtdiode eines ersten Typs, wobei die Leuchtdioden des ersten Typs kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 5300 K bis 8500 K ausstrahlen; mindestens eine Leuchtdiode eines zweiten Typs, wobei die Leuchtdioden des zweiten Typs warmweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 2000 K bis 3300 K ausstrahlen; mindestens eine Leuchtdiode eines dritten Typs, wobei die Leuchtdioden des dritten Typs tiefrotes Licht mit einer Peak-Wellenlänge in einem Bereich von 700 nm bis 760 nm ausstrahlen; ein Substrat, wobei die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs auf dem Substrat angeordnet sind; und eine erste Verschaltung, wobei die Leuchtdioden des ersten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem ersten Betriebsstrom steuerbar sind, wobei die Leuchtdioden des zweiten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem zweiten Betriebsstrom steuerbar sind, wobei die Leuchtdioden des dritten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem dritten Betriebsstrom steuerbar sind, und wobei die erste Verschaltung so angeordnet ist, dass der erste Betriebsstrom, der zweite Betriebsstrom und der dritte Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander steuerbar sind.The array according to the invention has: at least one light-emitting diode of a first type, the light-emitting diodes of the first type emitting cold white light with a color temperature in a range from 5300 K to 8500 K; at least one light-emitting diode of a second type, the light-emitting diodes of the second type emitting warm white light with a color temperature in a range from 2000 K to 3300 K; at least one light-emitting diode of a third type, the light-emitting diodes of the third type emitting deep red light with a peak wavelength in a range from 700 nm to 760 nm; a substrate, wherein the light emitting diodes of the first, the second and the third type are arranged on the substrate; and a first circuit, wherein the light-emitting diodes of the first type are connected in such a way that they can be controlled with a first operating current, the light-emitting diodes of the second type being connected in such a way that they can be controlled with a second operating current, the light-emitting diodes of the third type in such a way are connected so that they can be controlled with a third operating current, and wherein the first connection is arranged such that the first operating current, the second operating current and the third operating current can each be controlled independently of one another.

Die vorliegenden Erfinder haben durch intensive Untersuchungen herausgefunden, dass eine Kombination von Leuchtdioden eines ersten Typs, die kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 5300 K bis 8500 K ausstrahlen, von Leuchtdioden eines zweiten Typs, die warmweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 2000 K bis 3300 K ausstrahlen, und von Leuchtdioden eines dritten Typs, die tiefrotes Licht mit einer Peak-Wellenlänge in einem Bereich von 700 nm bis 760 nm ausstrahlen, zur Lösung der vorgenannten Probleme geeignet sind.The present inventors have found through intensive studies that a combination of light-emitting diodes of a first type, which emit cool white light with a color temperature in a range of 5300 K to 8500 K, of light-emitting diodes of a second type, which emit warm white light with a color temperature in a range emit from 2000 K to 3300 K, and light-emitting diodes of a third type which emit deep red light with a peak wavelength in a range from 700 nm to 760 nm are suitable for solving the aforementioned problems.

Die erfindungsgemäße Bauweise des Arrays ermöglicht eine voneinander unabhängige Steuerung der drei Typen der Leuchtdioden, wobei die ersten Leuchtdioden die durch blaues Licht an der Pflanze, insbesondere am Chlorophyll der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse induzieren, wobei die zweiten Leuchtdioden die durch rotes Licht an der Pflanze, insbesondere am Chlorophyll und dem Phytochrom der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse induzieren, und wobei die dritten Leuchtdioden, die durch tiefrotes Licht an der Pflanze, insbesondere am Phytochrom der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse induzieren. Dadurch ist es möglich, mit einem einzigen Array die Farbtemperaturänderungen, die Änderungen des Anteils am blauen Licht am Lichtspektrum, die Änderungen des Anteils am roten Licht am Lichtspektrum und die Änderungen des Anteils an tiefrotem Licht am Lichtspektrum, wie sie jeweils bei einem natürlichen Tag vorkommen und für die durch Licht induzierbaren morphogenetischen Prozesse einer Pflanze entscheidend sind, diskontinuierlich oder kontinuierlich nachzubilden. Außerdem können bestimmte Farbtemperaturverhältnisse, wie etwa eine Beschattung, nachgebildet und zeitweise in den Betriebstag integriert werden. Außerdem können für Forschungsvorhaben bestimmte Komponenten des Lichtspektrums unterdrückt werden.The inventive construction of the array enables independent control of the three types of light-emitting diodes, the first light-emitting diodes inducing the morphogenetic processes that can be induced by blue light on the plant, in particular on the chlorophyll of the plant, the second light-emitting diodes inducing the red light on the plant , in particular on the chlorophyll and the phytochrome of the plant, induce inducible morphogenetic processes, and wherein the third light-emitting diodes, which by means of deep red light on the plant, in particular on the phytochrome of the plant, induce inducible morphogenetic processes. This makes it possible to use a single array to determine the color temperature changes, the changes in the proportion of blue light in the light spectrum, the changes in the proportion of red light in the light spectrum and the changes in the proportion of deep red light in the light spectrum, as they occur in a natural day and for the light-inducible morphogenetic processes of a plant are decisive to reproduce discontinuously or continuously. In addition, certain color temperature conditions, such as shading, can be simulated and temporarily integrated into the operating day. In addition, certain components of the light spectrum can be suppressed for research projects.

Eine weitere Erklärung für die Eignung der Verwendung der Leuchtdioden des ersten Typs, die Licht in einem Bereich von 5300 K bis 8500 K ausstrahlen, und der Leuchtdioden des zweiten Typs, die Licht in einem Bereich von 2000 K bis 3300 K ausstrahlen, ist, neben der Versorgung des Chlorophylls mit blauem und roten Licht, eine gleichzeitige Abdeckung des Farbtemperaturspektrums des Sonnenlichts, da eine Pflanze verschiedene weitere Farben absorbiert, wie unter anderem auch grünes und gelbes Licht durch die Carotinoide einer Pflanze. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung der Leuchtdioden des dritten Typs, welche tiefrotes Licht mit einer Peak-Wellenlänge in einem Bereich von 700 nm bis 760 nm ausstrahlen, die Nachbildung der Farblichttemperatur bei Beschattung durch eine andere Pflanze oder während der Abendzeit bzw. am Morgen. Ein vermuteter Effekt ist dabei die gezielte Adressierung einer aktiven Pfr-Konformation eines Phytochroms, einem Photorezeptor-Protein in Pflanzen, Algen, Cyanobakterien und manchen Bakterien und Pilzen, welches viele morphogenetischen Prozesse einer Pflanze mittels Konformatonsänderungen des Phytochroms zwischen der aktiven Pfr-Konformation und einer inaktiven Pr-Konformation steuert. Die aktive Pfr-Konformation weist dabei ein Licht-Absorptionsmaximum bei 730 nm auf, wobei die Bestrahlung eines Phytochroms in der aktiven Pfr-Konformation mit einem tiefroten Licht bei etwa 730 nm zu einer Konformationsänderung des Phytochroms in die inaktive Pr-Konformation führt. Die inaktive Pr-Konformation des Phytochroms weist ein Licht-Absorptionsmaximum bei 650 nm auf, wobei die Bestrahlung eines Phytochroms in der inaktiven Pr-Konformation mit einem roten Licht bei etwa 650 nm zu einer Konformationsänderung des Phytochroms in die aktive Pfr-Konformation führt. Die erfindungsgemäße Verschaltung ermöglicht eine Steuerung der Konformation des Phytochroms, insbesondere die kontinuierliche Steuerung der Konformation des Phytochroms, dadurch, dass der zweite Betriebsstrom die Menge an rotem Licht und der dritte Betriebsstrom die Menge an tiefrotem Licht unabhängig voneinander steuerbar macht. Dadurch ist es erstmals möglich, mit nur einem Lichtsystem gezielt Forschungsvorhaben im diesem Bereich der Pflanzenphysiologie durchzuführen.Another explanation for the suitability of using the light-emitting diodes of the first type, which emit light in a range from 5300 K to 8500 K, and the light-emitting diodes of the second type, which emit light in a range from 2000 K to 3300 K, is next to the supply of chlorophyll with blue and red light, simultaneous coverage of the color temperature spectrum of sunlight, as a plant absorbs various other colors, such as green and yellow light through the carotenoids of a plant. In addition, the use of the light-emitting diodes of the third type, which emit deep red light with a peak wavelength in a range from 700 nm to 760 nm, enables the color light temperature to be simulated when shaded by another plant or during the evening or in the morning. One suspected effect is the targeted addressing of an active Pfr conformation of a phytochrome, a photoreceptor protein in plants, algae, cyanobacteria and some bacteria and fungi, which causes many morphogenetic processes in a plant by means of changes in the conformation of the phytochrome between the active Pfr conformation and a controls inactive Pr conformation. The active Pfr conformation has a light absorption maximum at 730 nm, irradiation of a phytochrome in the active Pfr conformation with a deep red light at around 730 nm leads to a conformational change of the phytochrome into the inactive Pr conformation. The inactive Pr conformation of the phytochrome has a light absorption maximum at 650 nm, whereby the irradiation of a phytochrome in the inactive Pr conformation with a red light at about 650 nm leads to a conformational change of the phytochrome into the active Pfr conformation. The interconnection according to the invention enables the conformation of the phytochrome to be controlled, in particular the continuous control of the conformation of the phytochrome, in that the second operating current is the amount of red light and the third operating current is the amount with deep red light that can be controlled independently of each other. This makes it possible for the first time to carry out targeted research projects in this area of plant physiology with just one light system.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Array, wenn die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex des kaltweißen Lichts der Leuchtdioden des ersten Typs 6500 K und >90 sind, wenn die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex des warmweißen Lichts der Leuchtdioden des zweiten Typs 3000 K und >90 sind, und wenn die Peak-Wellenlänge des tiefroten Lichts 730 nm ist. Eine Erklärung für die Effektivität der Farbtemperaturen und der Farbwiedergabeindices von 6500 K und >90 und 3000 K und >90 ist, dass das Chlorophyll besonders gut den blauen und roten Bereich des Lichts absorbiert. Eine Erklärung für die Effektivität der Peak-Wellenlänge des tiefroten Lichts bei 730 nm ist, dass die aktive Form Pfr des Phytochroms ein Licht-Absorptionsmaximum bei 730 nm hat.An array according to the invention is particularly suitable when the color temperature and the color rendering index of the cold white light of the light-emitting diodes of the first type are 6500 K and> 90, when the color temperature and the color rendering index of the warm white light of the light-emitting diodes of the second type are 3000 K and> 90, and when the peak wavelength of the deep red light is 730 nm. One explanation for the effectiveness of the color temperatures and the color rendering indices of 6500 K and> 90 and 3000 K and> 90 is that the chlorophyll absorbs the blue and red areas of light particularly well. One explanation for the effectiveness of the peak wavelength of deep red light at 730 nm is that the active form Pfr of the phytochrome has a light absorption maximum at 730 nm.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Array, wenn die Leuchtdioden des ersten Typs 30 % bis 50 %, die Leuchtdioden des zweiten Typs 30 % bis 50 % und die Leuchtdioden des dritten Typs 1 % bis 40 % an der Gesamtzahl der Leuchtdioden ausmachen. Dadurch ist eine Nachbildung der Farbtemperaturwechsel, der Änderungen des Anteils an tiefrotem Licht am Lichtspektrum, und der besonderen Farbtemperatursituationen eines natürlichen Tages besonders gut möglich.An array according to the invention is particularly suitable if the light-emitting diodes of the first type make up 30% to 50%, the light-emitting diodes of the second type 30% to 50% and the light-emitting diodes of the third type 1% to 40% of the total number of light-emitting diodes. This makes it particularly easy to simulate the color temperature changes, the changes in the proportion of deep red light in the light spectrum, and the special color temperature situations of a natural day.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Array, wenn die Anzahl der Leuchtendioden des ersten Typs, die Anzahl der Leuchtdioden des zweiten Typs und die Anzahl der Leuchtdioden des dritten Typs im Verhältnis 2:2:1 oder 2:2:2 (1:1:1) stehen. Dadurch ist eine Nachbildung der Farbtemperaturwechsel, der Änderungen des Anteils an tiefrotem Licht am Lichtspektrum, und der besonderen Farbtemperatursituationen eines natürlichen Tages besonders gut möglich.An array according to the invention is particularly suitable if the number of light-emitting diodes of the first type, the number of light-emitting diodes of the second type and the number of light-emitting diodes of the third type in a ratio of 2: 2: 1 or 2: 2: 2 (1: 1: 1 ) stand. This makes it particularly easy to simulate the color temperature changes, the changes in the proportion of deep red light in the light spectrum, and the special color temperature situations of a natural day.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Array, wenn die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs jeweils eine der Bauformen 3030, 3528, 2835, 5630 aufweisen, das bedeutet, dass die Leuchtdioden in einer entsprechenden Verpackung mit einer Länge und einer Breite von jeweils 3,0 mm bei Bauform 3030 oder einer Länge von 3,5 mm und einer Breite von 2,8 mm bei Bauform 3528 oder einer Länge von 2,8 mm und einer Breite von 3,5 mm bei Bauform 2835 oder einer Länge von 5,6 mm und einer Breite von 3,0 mm bei Bauform 5630 untergebracht sind. Dadurch ist eine Verwendung von herkömmlichen Leuchtdioden möglich.An array according to the invention is particularly suitable if the light-emitting diodes of the first, second and third types each have one of the designs 3030, 3528, 2835, 5630, which means that the light-emitting diodes in a corresponding packaging with a length and a width of 3.0 mm for type 3030 or a length of 3.5 mm and a width of 2.8 mm for type 3528 or a length of 2.8 mm and a width of 3.5 mm for type 2835 or a length of 5 , 6 mm and a width of 3.0 mm for type 5630. This enables the use of conventional light-emitting diodes.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Array, wenn das Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet wird, und wenn das Substrat eine Beschichtung aus Polymethylmethacrylat aufweist. Wenn das Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gefertigt wird, dann wird eine hohe spezifische Festigkeit und Leichtigkeit des Arrays erreicht. Wenn das Substrat eine Beschichtung aus Polymethylmethacrylat aufweist, dann besitzt das Array eine hervorragende Haltbarkeit und geeignete optische Eigenschaften bei sehr guter elektrischer Isolierung.An array according to the invention is particularly suitable when the substrate is formed from aluminum or an aluminum alloy, and when the substrate has a coating made of polymethyl methacrylate. If the substrate is made of aluminum or an aluminum alloy, then a high specific strength and lightness of the array is achieved. If the substrate has a coating of polymethyl methacrylate, then the array has excellent durability and suitable optical properties with very good electrical insulation.

Besonders geeignet ist ein erfindungsgemäßes Array, wenn die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs auf dem Substrat in Gruppen von Leuchtdioden angeordnet sind, wenn die Gruppen auf dem Substrat in einer Matrix von M Spalten und N Zeilen angeordnet sind, wenn jede der M Spalten zu einer ersten Kategorie oder zu einer zweiten Kategorie gehört, wenn jede Gruppe jeder Spalte der ersten Kategorie aus einer Leuchtdiode der ersten Typs und einer Leuchtdiode des zweiten Typs besteht, wenn jede Gruppe jeder Spalte der zweiten Kategorie aus einer Leuchtdiode der ersten Typs, einer Leuchtdiode des zweiten Typs und einer Leuchtdiode des dritten Typs besteht, und wenn die Spalten der ersten Kategorie und die Spalten der zweiten Kategorie auf dem Substrat abwechselnd angeordnet sind. Dadurch wird eine homogene Bestrahlung sichergestellt, und eine Nachbildung der Farbtemperaturänderungen und der Änderungen des Anteils an blauem, roten und tiefrotem Licht am Lichtspektrum eines natürlichen Tages, bzw. auch bestimmter Farbtemperaturverhältnisse, wie etwa eine Beschattung, ist besonders effektiv.An array according to the invention is particularly suitable when the light-emitting diodes of the first, second and third types are arranged on the substrate in groups of light-emitting diodes, when the groups are arranged on the substrate in a matrix of M columns and N rows, when each of the M columns belong to a first category or to a second category if each group of each column of the first category consists of a light-emitting diode of the first type and a light-emitting diode of the second type, if each group of each column of the second category consists of a light-emitting diode of the first type, a light-emitting diode of the second type and a light-emitting diode of the third type, and when the columns of the first category and the columns of the second category are arranged alternately on the substrate. This ensures a homogeneous irradiation, and a simulation of the color temperature changes and the changes in the proportion of blue, red and deep red light in the light spectrum of a natural day, or also certain color temperature conditions, such as shading, is particularly effective.

Ganz besonders geeignet ist das unmittelbar vorgenannte erfindungsgemäße Array, wenn die Gruppen einer jeden Reihe, die in benachbarten Zeilen angeordnet sind, in Reihenrichtung lateral zu einander versetzt angeordnet sind. Dadurch wird eine homogene Bestrahlung noch besser sichergestellt.The immediately aforementioned array according to the invention is very particularly suitable if the groups of each row, which are arranged in adjacent rows, are arranged laterally offset to one another in the row direction. This ensures homogeneous irradiation even better.

Ganz besonders geeignet ist das unmittelbar vorgenannte erfindungsgemäße Array, wenn M = 11 ist, und wenn N = 6 ist. Dadurch hat ein Array eine ausreichende Lichtmenge, um als einzelnes Modul zur Pflanzenzüchtung verwendet zu werden. Außerdem kann das Array in Verbindung mit weiteren gleichartigen Arrays modulartig nebeneinander angebracht werden. Bei modulartiger Verwendung mehrerer Arrays entsteht darüber hinaus eine größere Homogenität der bestrahlten Fläche.The immediately aforementioned array according to the invention is very particularly suitable when M = 11 and when N = 6. This means that an array has enough light to use it as a single module Plant breeding to be used. In addition, the array can be installed next to one another in a modular manner in conjunction with other similar arrays. If several arrays are used in a modular manner, the irradiated surface is also more homogeneous.

Die Länge und die Breite des unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Arrays liegen bevorzugter Weise in einem Bereich von jeweils 240 mm bis 250 mm, wobei eine Länge und eine Breite des Arrays von jeweils 245 mm am geeignetsten sind. Dadurch hat ein erfindungsgemäßes Array eine ausreichende Lichtmenge, um als einzelnes Modul zur Pflanzenzüchtung verwendet zu werden. Außerdem kann das erfindungsgemäße Array in Verbindung mit weiteren gleichartigen Arrays modulartig nebeneinander angebracht werden. Bei modulartiger Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Arrays entsteht darüber hinaus eine größere Homogenität der bestrahlten Fläche.The length and the width of the immediately aforementioned array according to the invention are preferably in a range from 240 mm to 250 mm each, with a length and a width of the array of 245 mm each being the most suitable. As a result, an array according to the invention has a sufficient amount of light to be used as a single module for plant breeding. In addition, the array according to the invention can be attached next to one another in a modular manner in conjunction with other similar arrays. If several arrays according to the invention are used in a modular manner, the irradiated surface is also more homogeneous.

Die vorgenannten Probleme der Entwicklung eines geeigneten Systems zur Pflanzenzüchtung, welches die vorgenannten Probleme löst, werden darüber hinaus dadurch gelöst, dass ein Lichtregal oder ein Klimaschrank oder eine Pflanzenzüchtungsanlage ein erfindungsgemäßes Array oder mehrere erfindungsgemäße Arrays aufweist. Weißt das Lichtregal oder der Klimaschrank oder die Pflanzenzüchtungsanlage mehrere erfindungsgemäße Arrays auf, dann beinhaltet das Lichtregal oder der Klimaschrank oder die Pflanzenzüchtungsanlage eine zweite Verschaltung, wobei alle ersten Betriebsströme in Reihe geschalten sind, wobei alle zweiten Betriebsströme in Reihe geschalten sind, und wobei alle dritten Betriebsströme in Reihe geschalten sind. Dadurch lassen sich jeweils alle ersten Betriebsströme, alle zweiten Betriebsströme und alle dritten Betriebsströme durch Steuerung eines ersten Betriebsstromes, eines zweiten Betriebsstromes und eines dritten Betriebsstromes steuern. Dadurch wird ein System für die Pflanzenzüchtung geliefert, welches die vorgenannten Probleme löst.The aforementioned problems of developing a suitable system for plant breeding, which solves the aforementioned problems, are also solved in that a light shelf or a climatic cabinet or a plant breeding system has an array according to the invention or several arrays according to the invention. If the light shelf or the climatic cabinet or the plant breeding system has several arrays according to the invention, then the light shelf or the climatic cabinet or the plant breeding system contains a second connection, all the first operating currents being connected in series, all the second operating currents being connected in series, and all the third ones Operating currents are connected in series. As a result, all first operating currents, all second operating currents and all third operating currents can be controlled by controlling a first operating current, a second operating current and a third operating current. This provides a plant breeding system which solves the aforementioned problems.

Das unmittelbar vorgenannte erfindungsgemäße Lichtregal oder der unmittelbar vorgenannte erfindungsgemäße Klimaschrank oder die unmittelbar vorgenannte erfindungsgemäße Pflanzenzüchtungsanlage weist bevorzugter Weise eine Steuerung auf, die so konfiguriert ist, dass die durch blaues Licht an der Pflanze, insbesondere am Chlorophyll der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse durch einen ersten Betriebsstrom gesteuert werden, die durch rotes Licht an der Pflanze, insbesondere am Chlorophyll der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse durch einen zweiten Betriebsstrom gesteuert werden, und die durch tiefrotes Licht an der Pflanze, insbesondere am Phytochrom der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse durch einen dritten Betriebsstrom gesteuert werden, und die Steuerung den ersten Betriebsstrom, den zweiten Betriebsstrom und den dritten Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander steuert. Dadurch werden die durch Licht induzierbaren morphogenetischen Prozesse einer bestrahlten Pflanze, insbesondere das Wachstums und die Blütenbildung einer bestrahlten Pflanze, steuerbar. Die Steuerung ist dabei nicht begrenzt, und kann aus einer oder mehreren Zeitschaltuhren oder einem Computer bestehen, bzw. aus einer Software, die auf einen Computer aufgespielt wird.The immediately aforementioned light shelf according to the invention or the immediately aforementioned climatic cabinet according to the invention or the immediately aforementioned plant breeding system according to the invention preferably has a control which is configured in such a way that the morphogenetic processes that can be induced by blue light on the plant, in particular on the chlorophyll of the plant, are triggered by a first Operating current are controlled, which are controlled by red light on the plant, in particular on the chlorophyll of the plant, inducible morphogenetic processes by a second operating current, and the morphogenetic processes inducible by deep red light on the plant, in particular on the phytochrome of the plant, by a third operating current are controlled, and the controller controls the first operating current, the second operating current and the third operating current independently of one another. As a result, the light-inducible morphogenetic processes of an irradiated plant, in particular the growth and flower formation of an irradiated plant, can be controlled. The control is not limited and can consist of one or more timers or a computer, or software that is installed on a computer.

Die Steuerung des unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Lichtregals oder des unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Klimaschranks oder der unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Pflanzenzüchtungsanlage ist vorzugsweise so konfiguriert, dass während eines Betriebstages der dritte Betriebsstrom und damit die Menge des ausgestrahlten tiefroten Lichts derart steuerbar wird, dass die natürliche Änderung des Anteils des tiefroten Lichtes am Lichtspektrum des Tageslichtes eines natürlichen Tages kontinuierlich nachgebildet werden kann und dadurch Konformationsänderungen eines Phytochroms einer bestrahlten Pflanze zwischen einer aktiven Pfr-Konformation und einer inaktiven Pr-Konformation, wie sie während den Tageslichtänderungen eines natürlichen Tages stattfinden, induziert werden können. Die Steuerung ist auch so konfiguriert, dass ein vermehrtes Höhenwachstum einer bestrahlten Pflanze durch eine Nachbildung einer Beschattung der bestrahlten Pflanze durch eine andere Pflanze durch eine Erhöhung des Anteils des tiefroten Lichtes am Lichtspektrum, wobei eine Konformationsänderung eines Phytochroms einer bestrahlten Pflanze in Richtung inaktiver Pr-Konformation begünstigt wird, induzierbar wird. Die Steuerung ist auch so konfiguriert, dass der Anteil des tiefroten Lichtes am Lichtspektrum kontinuierlich oder diskontinuierlich verringert oder minimiert werden kann, wobei eine Konformationsänderung eines Phytochroms einer bestrahlten Pflanze in Richtung aktiver Pfr-Konformation begünstigt wird. Dadurch wird es zum ersten Mal möglich, mit nur einem Lichtregal, oder nur einem Klimaschrank oder nur einer Pflanzenzüchtungsanlage, verschiedene Tiefrotlicht-Phasen bei der Züchtung einer Pflanze oder er Erforschung einer Pflanze in kontinuierlicher Art und Weise zu kombinieren.The control of the immediately aforementioned light shelf according to the invention or the immediately aforementioned climate control cabinet according to the invention or the immediately aforementioned plant breeding system according to the invention is preferably configured such that the third operating current and thus the amount of the emitted deep red light can be controlled in such a way that the natural change in the proportion of the deep red light on the light spectrum of daylight of a natural day can be continuously simulated and thus conformational changes of a phytochrome of an irradiated plant between an active Pfr conformation and an inactive Pr conformation, as they take place during the daylight changes of a natural day, can be induced. The control is also configured in such a way that increased height growth of an irradiated plant by replicating shading of the irradiated plant by another plant by increasing the proportion of deep red light in the light spectrum, with a conformational change of a phytochrome of an irradiated plant in the direction of inactive pr- Conformation is favored, becomes inducible. The control is also configured in such a way that the proportion of the deep red light in the light spectrum can be continuously or discontinuously reduced or minimized, a conformational change of a phytochrome of an irradiated plant being favored in the direction of an active Pfr conformation. This makes it possible for the first time to combine different deep red light phases in the cultivation of a plant or in researching a plant in a continuous manner with just one light shelf, or only one climatic cabinet or only one plant breeding system.

Die Steuerung des unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Lichtregals oder des unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Klimaschranks oder der unmittelbar vorgenannten erfindungsgemäßen Pflanzenzüchtungsanlage ist bevorzugter Weise so konfiguriert, dass die Steuerung im Laufe eines Betriebstages den ersten Betriebsstrom, den zweiten Betriebsstrom und den dritten Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander derart kontinuierlich steuert, dass unter dem Lichtregal, im Klimaschrank oder in der Pflanzenzüchtungsanlage die Farbtemperaturänderungen des Tageslichtes eines natürlichen Tages nachgebildet werden. Dadurch wird es zum ersten Mal möglich, mir nur einem Lichtregal, oder nur einem Klimaschrank oder nur einer Pflanzenzüchtungsanlage, verschiedene Phasen bei der Züchtung einer Pflanze oder er Erforschung einer Pflanze in kontinuierlicher Art und Weise zu kombinieren.The control of the immediately aforementioned light shelf according to the invention or the immediately aforementioned climate control cabinet according to the invention or the immediately aforementioned plant breeding system according to the invention is preferably configured in such a way that the controller continuously controls the first operating current, the second operating current and the third operating current independently of one another in the course of an operating day, that the color temperature changes of the daylight of a natural day are reproduced under the light shelf, in the climatic cabinet or in the plant breeding system. This makes it possible for the first time to combine different phases in the cultivation of a plant or in researching a plant in a continuous manner with just one light shelf, or just one climate cabinet or just one plant breeding facility.

FigurenlisteFigure list

1 zeigt schematisch ein Lichtspektrum in einem Bereich von 380 nm bis 780 nm, wie es bei einem erfindungsgemäßen Array bei Steuerung des ersten Betriebsstroms auf 50 mA, des zweiten Betriebsstrom auf 100 mA und des dritten Betriebsstroms auf 150 mA gemessen wird. 1 shows schematically a light spectrum in a range from 380 nm to 780 nm, as measured in an array according to the invention when the first operating current is controlled to 50 mA, the second operating current to 100 mA and the third operating current to 150 mA.
2 zeigt schematisch ein Lichtspektrum in einem Bereich von 380 nm bis 780 nm, wie es bei einem erfindungsgemäßen Array bei Steuerung des ersten Betriebsstroms auf 100 mA, des zweiten Betriebsstrom auf 50 mA und des dritten Betriebsstroms auf 150 mA gemessen wird. 2 shows schematically a light spectrum in a range from 380 nm to 780 nm, as measured in an array according to the invention when the first operating current is controlled to 100 mA, the second operating current to 50 mA and the third operating current to 150 mA.
3 zeigt schematisch ein Lichtspektrum in einem Bereich von 380 nm bis 780 nm, wie es bei einem erfindungsgemäßen Array bei Steuerung des ersten Betriebsstroms auf 150 mA, des zweiten Betriebsstrom auf 100 mA und des dritten Betriebsstroms auf 50 mA gemessen wird. 3 shows schematically a light spectrum in a range from 380 nm to 780 nm, as measured in an array according to the invention when the first operating current is controlled to 150 mA, the second operating current to 100 mA and the third operating current to 50 mA.
4 zeigt schematisch ein Lichtspektrum in einem Bereich von 380 nm bis 780 nm, wie es bei einem erfindungsgemäßen Array bei Steuerung des ersten Betriebsstroms auf 50 mA, des zweiten Betriebsstrom auf 150 mA und des dritten Betriebsstroms auf 100 mA gemessen wird. 4th shows schematically a light spectrum in a range from 380 nm to 780 nm, as measured in an array according to the invention when the first operating current is controlled to 50 mA, the second operating current to 150 mA and the third operating current to 100 mA.
5 zeigt schematisch ein Lichtspektrum in einem Bereich von 380 nm bis 780 nm, wie es bei einem erfindungsgemäßen Array bei Steuerung des ersten Betriebsstroms auf 150 mA, des zweiten Betriebsstrom auf 50 mA und des dritten Betriebsstroms auf 100 mA gemessen wird. 5 shows schematically a light spectrum in a range from 380 nm to 780 nm, as measured in an array according to the invention when the first operating current is controlled to 150 mA, the second operating current to 50 mA and the third operating current to 100 mA.

AusführungsformenEmbodiments

Der Polyklima True Daylight PLUS ext., welcher ein Beispiel eines Arrays in bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, hat eine Länge und eine Breite von jeweils 245 mm und weist auf:

Leuchtdioden eines ersten Typs,
wobei die Leuchtdioden des ersten Typs kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur von 6500 K und einem Farbwiedergabeindex von >95 ausstrahlen,
Leuchtdioden eines zweiten Typs,
wobei die Leuchtdioden des zweiten Typs warmweißes Licht mit einer Farbtemperatur von 3000 K und einem Farbwiedergabeindex von >95 ausstrahlen,
Leuchtdioden eines dritten Typs,
wobei die Leuchtdioden des dritten Typs tiefrotes Licht mit einer Peak-Wellenlänge von 730 nm ausstrahlen,
wobei die Anzahl der Leuchtendioden des ersten Typs, die Anzahl der Leuchtdioden des zweiten Typs und die Anzahl der Leuchtdioden des dritten Typs im Verhältnis 2:2:1 stehen,
und wobei die Leuchtdioden die Bauform 3030 aufweisen, das bedeutet, dass die Leuchtdioden jeweils in einer Verpackung mit einer Länge und einer Breite von jeweils 3,0 mm untergebracht sind;
ein Substrat,
wobei das Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet wird, wobei das Substrat eine Beschichtung aus Polymethylmethacrylat aufweist,
wobei die Leuchtdioden auf dem Substrat in Gruppen von Leuchtdioden angeordnet sind,
wobei die Gruppen auf dem Substrat in einer Matrix von M Spalten und N Zeilen angeordnet sind,
wobei jede der M Spalten zu einer ersten Kategorie oder zu einer zweiten Kategorie gehört,
wobei jede Gruppe jeder Spalte der ersten Kategorie aus einer Leuchtdiode der ersten Typs und einer Leuchtdiode des zweiten Typs besteht,
wobei jede Gruppe jeder Spalte der zweiten Kategorie aus einer Leuchtdiode der ersten Typs, einer Leuchtdiode des zweiten Typs und einer Leuchtdiode des dritten Typs besteht,
wobei die Spalten der ersten Kategorie und die Spalten der zweiten Kategorie auf dem Substrat abwechselnd angeordnet sind,
wobei die Gruppen einer jeden Reihe, die in benachbarten Zeilen angeordnet sind, in Reihenrichtung lateral zu einander versetzt angeordnet sind,
wobei M = 11 ist,
und wobei N = 6 ist; und eine erste Verschaltung,
wobei die Leuchtdioden des ersten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem ersten Betriebsstrom steuerbar sind,
wobei die Leuchtdioden des zweiten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem zweiten Betriebsstrom steuerbar sind,
wobei die Leuchtdioden des dritten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem dritten Betriebsstrom steuerbar sind,
und wobei die erste Verschaltung so angeordnet ist, dass der erste Betriebsstrom, der zweite Betriebsstrom und der dritte Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander steuerbar sind.

The Polyklima True Daylight PLUS ext., Which is an example of an array in a preferred embodiment of the present invention, has a length and a width of 245 mm each and has:

Light emitting diodes of a first type,
The light-emitting diodes of the first type emit cold white light with a color temperature of 6500 K and a color rendering index of> 95,
Light-emitting diodes of a second type,
The light-emitting diodes of the second type emit warm white light with a color temperature of 3000 K and a color rendering index of> 95,
Light-emitting diodes of a third type,
the light-emitting diodes of the third type emit deep red light with a peak wavelength of 730 nm,
where the number of light-emitting diodes of the first type, the number of light-emitting diodes of the second type and the number of light-emitting diodes of the third type are in the ratio 2: 2: 1,
and wherein the light-emitting diodes have the design 3030, which means that the light-emitting diodes are each accommodated in a package with a length and a width of 3.0 mm each;
a substrate,
wherein the substrate is formed from aluminum or an aluminum alloy, wherein the substrate has a coating of polymethyl methacrylate,
wherein the light-emitting diodes are arranged on the substrate in groups of light-emitting diodes,
wherein the groups are arranged on the substrate in a matrix of M columns and N rows,
where each of the M columns belongs to a first category or to a second category,
each group of each column of the first category consists of a light-emitting diode of the first type and a light-emitting diode of the second type,
each group of each column of the second category consists of a light-emitting diode of the first type, a light-emitting diode of the second type and a light-emitting diode of the third type,
wherein the columns of the first category and the columns of the second category are arranged alternately on the substrate,
wherein the groups of each row, which are arranged in adjacent rows, are arranged laterally offset to one another in the row direction,
where M = 11,
and where N = 6; and a first interconnection,
wherein the light-emitting diodes of the first type are connected in such a way that they can be controlled with a first operating current,
wherein the light-emitting diodes of the second type are connected in such a way that they can be controlled with a second operating current,
wherein the light-emitting diodes of the third type are connected in such a way that they can be controlled with a third operating current,
and wherein the first interconnection is arranged such that the first operating current, the second operating current and the third operating current can each be controlled independently of one another.

1 bis 5 veranschaulichen Lichtspektren in einem Bereich von 380 bis 780 nm, wie sie von dem Polyklima True Daylight PLUS ext. ausgestrahlt werden. 1 to 5 illustrate light spectra in a range from 380 to 780 nm, as shown by the Polyklima True Daylight PLUS ext. be broadcast.

3 und 5 zeigen Spektren mit einem hohen Anteil an blauem Licht, welches durch eine Erhöhung des ersten Betriebsstromes erreicht wird. Durch die gezielte Erhöhung des blauen Lichts lässt sich unter anderem das Höhenwachstum (Apikaldominanz) einer Pflanze einschränken und die Bildung von Seitentrieben und die Blütenbildung verstärken. Das Spektrum in 3 weist im Vergleich mit dem Spektrum in 5 ein niedrigeres Verhältnis von tiefrotem zu rotem Licht auf, was durch Steuerung des zweiten und des dritten Betriebsstromes erreicht wird. Somit eignet sich das Lichtspektrum aus 3 besser für die Keimung. Ein Wechsel der Lichtverhältnisse aus 3 und 5 ermöglicht weiterhin beispielsweise eine Nachbildung der Jahreszeiten, wodurch Einfluss auf die Blütenbildung genommen werden kann. 3 and 5 show spectra with a high proportion of blue light, which is achieved by increasing the first operating current. The targeted increase in blue light can, among other things, limit the growth in height (apical dominance) of a plant and increase the formation of side shoots and flower formation. The spectrum in 3 shows in comparison with the spectrum in 5 a lower ratio of deep red to red light, which is achieved by controlling the second and third operating currents. Thus, the light spectrum is suitable 3 better for germination. A change in lighting conditions 3 and 5 also enables, for example, a simulation of the seasons, which can influence the formation of flowers.

4 zeigt ein Spektrum mit einem hohen Anteil an rotem Licht, welches durch eine Erhöhung des zweiten Betriebsstromes erreicht wird. Durch die gezielte Erhöhung des roten Lichts lässt sich das Höhenwachstum einer Pflanze anregen und der Abbau von Chlorophyll vermindern. 4th shows a spectrum with a high proportion of red light, which is achieved by increasing the second operating current. The targeted increase in the red light can stimulate the height growth of a plant and reduce the breakdown of chlorophyll.

Die Lichtspektren in 1 und 2 zeigen einen erhöhten Lichtanteil im tiefroten Bereich, insbesondere ein Maximum bei einer Wellenlänge von 730 nm, welches durch eine Erhöhung des dritten Betriebsstromes erreicht wird. Damit kann eine Beschattung durch eine andere Pflanze oder ähnliches nachgebildet werden.The light spectra in 1 and 2 show an increased proportion of light in the deep red range, in particular a maximum at a wavelength of 730 nm, which is achieved by increasing the third operating current. This can be used to simulate shading by another plant or the like.

Die Polyklima True Daylight PLUS ext. ist also hervorragend sowohl als Lichtquelle für Forschungsaufgaben im Bereich der Pflanzenphysiologie als auch im Bereich der Pflanzenzüchtung geeignet. Die Polyklima True Daylight PLUS ext. lässt sich auch an eine Zeitschaltuhr bzw. einen Computer anschließen, womit mit nur einer Lampe das Verhältnis von rotem Licht zu tiefrotem Licht und ein Farbtemperaturänderung, insbesondere der Änderung des Anteils des blauen und des roten Lichts, als Gradient über die Zeit steuern lässt.The Polyklima True Daylight PLUS ext. is therefore ideally suited as a light source for research tasks in the field of plant physiology as well as in the field of plant breeding. The Polyklima True Daylight PLUS ext. can also be connected to a timer or a computer, with which the ratio of red light to deep red light and a change in color temperature, in particular the change in the proportion of blue and red light, can be controlled as a gradient over time with just one lamp.

Die bevorzugte Ausführungsform eines Lichtregals, Klimaschrank oder Pflanzenzüchtungsanlage weist einen oder mehrere Polyklima True Daylight PLUS ext. auf, wobei die Steuerung im Laufe eines Betriebstages den ersten Betriebsstrom, den zweiten Betriebsstrom und den dritten Betriebsstrom jedes Polyklima True Daylight PLUS ext. individuell so variiert, dass in dem Lichtregal, im Klimaschrank oder in der Pflanzenzüchtungsanlage die Farbtemperaturänderungen, Änderungen des Anteils am blauen Licht am Lichtspektrum des Lichtsystem, Änderungen des Anteils am roten Licht am Lichtspektrum und Änderungen des Anteils an tiefrotem Licht am Lichtspektrum, eben wie sie jeweils bei einem natürlichen Tag vorkommen und für die durch Licht induzierbaren morphogenetischen Prozesse einer Pflanze entscheidend sind, nachgebildet werden können.The preferred embodiment of a light shelf, climate cabinet or plant breeding system has one or more Polyklima True Daylight PLUS ext. on, wherein the control in the course of an operating day the first operating current, the second operating current and the third operating current of each Polyklima True Daylight PLUS ext. varies individually so that the color temperature changes, changes in the proportion of blue light in the light spectrum of the lighting system, changes in the proportion of red light in the light spectrum and changes in the proportion of deep red light in the light spectrum, just like them each occur in a natural day and for which light-inducible morphogenetic processes of a plant are decisive, can be reproduced.

Claims

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht, aufweisend: mindestens eine Leuchtdiode eines ersten Typs, wobei die mindestens eine Leuchtdiode des ersten Typs kaltweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 5300 K bis 8500 K ausstrahlt, mindestens eine Leuchtdiode eines zweiten Typs, wobei die mindestens eine Leuchtdiode des zweiten Typs warmweißes Licht mit einer Farbtemperatur in einem Bereich von 2000 K bis 3300 K ausstrahlt, mindestens eine Leuchtdiode eines dritten Typs, wobei die mindestens eine Leuchtdiode des dritten Typs tiefrotes Licht mit einer Peak-Wellenlänge in einem Bereich von 700 nm bis 760 nm ausstrahlt, ein Substrat, wobei die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs auf dem Substrat angeordnet sind, und eine erste Verschaltung, wobei die Leuchtdioden des ersten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem ersten Betriebsstrom steuerbar sind, wobei die Leuchtdioden des zweiten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem zweiten Betriebsstrom steuerbar sind, wobei die Leuchtdioden des dritten Typs derart verschaltet sind, dass sie mit einem dritten Betriebsstrom steuerbar sind, und wobei die erste Verschaltung so angeordnet ist, dass der erste Betriebsstrom, der zweite Betriebsstrom und der dritte Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander steuerbar sind.Array for irradiating a plant with light, comprising: at least one light emitting diode of a first type, wherein the at least one light-emitting diode of the first type emits cold white light with a color temperature in a range from 5300 K to 8500 K, at least one light-emitting diode of a second type, wherein the at least one light-emitting diode of the second type emits warm white light with a color temperature in a range from 2000 K to 3300 K, at least one light-emitting diode of a third type, wherein the at least one light-emitting diode of the third type emits deep red light with a peak wavelength in a range from 700 nm to 760 nm, a substrate, wherein the light-emitting diodes of the first, the second and the third type are arranged on the substrate, and a first connection, wherein the light-emitting diodes of the first type are connected in such a way that they can be controlled with a first operating current, wherein the light-emitting diodes of the second type are connected in such a way that they can be controlled with a second operating current, wherein the light-emitting diodes of the third type are connected in such a way that they can be controlled with a third operating current, and wherein the first interconnection is arranged such that the first operating current, the second operating current and the third operating current can each be controlled independently of one another.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach Anspruch 1, wobei das kaltweiße Licht der Leuchtdioden des ersten Typs eine Farbtemperatur von 6500 K und einen Farbwiedergabeindex >90 aufweist, wobei das warmweiße Licht der Leuchtdioden des zweiten Typs eine Farbtemperatur von 3000 K und einen Farbwiedergabeindex >90 aufweist, und wobei die Peak-Wellenlänge des tiefroten Lichts 730 nm ist.Array for irradiating a plant with light after Claim 1 , the cold white light of the light-emitting diodes of the first type having a color temperature of 6500 K and a color rendering index> 90, the warm white light of the light-emitting diodes of the second type having a color temperature of 3000 K and a color rendering index> 90, and the peak wavelength of the deep red light is 730 nm.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leuchtdioden des ersten Typs 30 % bis 50 %, die Leuchtdioden des zweiten Typs 30 % bis 50 % und die Leuchtdioden des dritten Typs 1 % bis 40 % an der Gesamtzahl der Leuchtdioden ausmachen.Array for irradiating a plant with light after Claim 1 or 2 , wherein the light-emitting diodes of the first type make up 30% to 50%, the light-emitting diodes of the second type 30% to 50% and the light-emitting diodes of the third type make up 1% to 40% of the total number of light-emitting diodes.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Anzahl der Leuchtendioden des ersten Typs, die Anzahl der Leuchtdioden des zweiten Typs und die Anzahl der Leuchtdioden des dritten Typs im Verhältnis 2:2:1 oder 2:2:2 stehen.Array for irradiating a plant with light according to one of the Claims 1 to 3 , the number of light-emitting diodes of the first type, the number of light-emitting diodes of the second type and the number of light-emitting diodes of the third type being in a ratio of 2: 2: 1 or 2: 2: 2.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs jeweils eine der Bauformen 3030 oder 3528 oder 2835 oder 5630 aufweisen, das bedeutet, dass die Leuchtdioden jeweils in einer entsprechenden Verpackung mit einer Länge von 3,0 mm und einer Breite von 3,0 mm bei Bauform 3030 oder einer Länge von 3,5 mm und einer Breite von 2,8 mm bei Bauform 3528 oder einer Länge von 2,8 mm und einer Breite von 3,5 mm bei Bauform 2835 oder einer Länge von 5,6 mm und einer Breite von 3,0 mm bei Bauform 5630 untergebracht sind.Array for irradiating a plant with light according to one of the Claims 1 to 4th , the light-emitting diodes of the first, second and third type each having one of the designs 3030 or 3528 or 2835 or 5630, which means that the light-emitting diodes are each in a corresponding packaging with a length of 3.0 mm and a width of 3 , 0 mm for type 3030 or a length of 3.5 mm and a width of 2.8 mm for type 3528 or a length of 2.8 mm and a width of 3.5 mm for type 2835 or a length of 5, 6 mm and a width of 3.0 mm for the 5630 design.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Substrat aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gebildet wird, und wobei das Substrat eine Beschichtung aus Polymethylmethacrylat aufweist.Array for irradiating a plant with light according to one of the Claims 1 to 5 wherein the substrate is formed from aluminum or an aluminum alloy, and wherein the substrate has a coating of polymethyl methacrylate.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Leuchtdioden des ersten, des zweiten und des dritten Typs auf dem Substrat in Gruppen von Leuchtdioden angeordnet sind, wobei die Gruppen von Leuchtdioden auf dem Substrat in einer Matrix von M Spalten und N Zeilen angeordnet sind, wobei jede der M Spalten zu einer ersten oder zu einer zweiten Kategorie gehört, wobei jede Gruppe jeder Spalte der ersten Kategorie aus einer Leuchtdiode der ersten Typs und einer Leuchtdiode des zweiten Typs besteht, wobei jede Gruppe jeder Spalte der zweiten Kategorie aus einer Leuchtdiode der ersten Typs, einer Leuchtdiode des zweiten Typs und einer Leuchtdiode des dritten Typs besteht, und wobei die Spalten der ersten Kategorie und die Spalten der zweiten Kategorie auf dem Substrat abwechselnd angeordnet sind.Array for irradiating a plant with light according to one of the Claims 1 to 6th , wherein the light-emitting diodes of the first, the second and the third type are arranged on the substrate in groups of light-emitting diodes, the groups of light-emitting diodes are arranged on the substrate in a matrix of M columns and N rows, each of the M columns becoming one belongs to the first or to a second category, each group of each column of the first category consisting of a light-emitting diode of the first type and a light-emitting diode of the second type, each group of each column of the second category consisting of a light-emitting diode of the first type and a light-emitting diode of the second type and a light-emitting diode of the third type, and wherein the columns of the first category and the columns of the second category are arranged alternately on the substrate.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach Anspruch 7, wobei die Gruppen einer jeden Reihe, die in benachbarten Zeilen angeordnet sind, in Reihenrichtung lateral zu einander versetzt angeordnet sind.Array for irradiating a plant with light after Claim 7 wherein the groups of each row, which are arranged in adjacent rows, are arranged laterally offset from one another in the row direction.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach Anspruch 7 oder 8, wobei M = 11 ist, und wobei N = 6 ist.Array for irradiating a plant with light after Claim 7 or 8th where M = 11 and where N = 6.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach Anspruch 9, wobei das Array eine Länge und eine Breite in einem Bereich von jeweils 240 bis 250 mm aufweist.Array for irradiating a plant with light after Claim 9 , wherein the array has a length and a width in a range of 240 to 250 mm each.

Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach Anspruch 10, wobei die Länge und die Breite des Arrays jeweils 245 mm sind.Array for irradiating a plant with light after Claim 10 , where the length and width of the array are each 245 mm.

Lichtregal oder Klimaschrank oder Pflanzenzüchtungsanlage, aufweisend: ein Array zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Light shelf or climate cabinet or plant breeding system, comprising: an array for irradiating a plant with light according to one of the Claims 1 to 11 .

Lichtregal oder Klimaschrank oder Pflanzenzüchtungsanlage, aufweisend: mehrere Arrays zur Bestrahlung einer Pflanze mit Licht nach einem der Ansprüche 1 bis 11; und eine zweite Verschaltung, wobei alle ersten Betriebsströme derart in Reihe geschalten sind, dass alle ersten Betriebsströme durch eine Steuerung des ersten Betriebsstroms steuerbar sind, wobei alle zweiten Betriebsströme derart in Reihe geschalten sind, dass alle zweiten Betriebsströme durch eine Steuerung des zweiten Betriebsstroms steuerbar sind, und wobei alle dritten Betriebsströme derart in Reihe geschalten sind, dass alle dritten Betriebsströme durch eine Steuerung des dritten Betriebsstroms steuerbar sind.Light shelf or climate cabinet or plant breeding system, comprising: several arrays for irradiating a plant with light according to one of the Claims 1 to 11 ; and a second connection, wherein all first operating currents are connected in series in such a way that all first operating currents can be controlled by controlling the first operating current, wherein all second operating currents are connected in series such that all second operating currents can be controlled by controlling the second operating current , and wherein all third operating currents are connected in series in such a way that all third operating currents can be controlled by controlling the third operating current.

Lichtregal oder Klimaschrank oder Pflanzenzüchtungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 13, aufweisend eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass die durch blaues Licht an einer Pflanze, insbesondere am Chlorophyll der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse durch den ersten Betriebsstrom gesteuert werden, die durch rotes Licht an der Pflanze, insbesondere am Chlorophyll und am Phytochrom der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse durch den zweiten Betriebsstrom gesteuert werden, die durch tiefrotes Licht an der Pflanze, insbesondere am Phytochrom der Pflanze, induzierbaren morphogenetischen Prozesse durch den dritten Betriebsstrom gesteuert werden, und die Steuerung den ersten Betriebsstrom, den zweiten Betriebsstrom und den dritten Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander derart steuert, dass die durch Licht induzierbare morphogenetischen Prozesse an der Pflanze, insbesondere des Wachstums und die Blütenbildung der bestrahlten Pflanze steuerbar sind.Light shelf or climate cabinet or plant breeding system according to one of the Claims 12 to 13th , having a controller which is configured in such a way that the morphogenetic processes which can be induced by blue light on a plant, in particular on the chlorophyll of the plant, are controlled by the first operating current, which is controlled by red light on the plant, in particular on the chlorophyll and the phytochrome of the Plant, inducible morphogenetic processes are controlled by the second operating current, which are controlled by deep red light on the plant, in particular on the phytochrome of the plant, inducible morphogenetic processes by the third operating current, and the control of the first operating current, the second operating current and the third operating current each controlled independently of one another in such a way that the light-inducible morphogenetic processes on the plant, in particular the growth and flower formation of the irradiated plant, can be controlled.

Lichtregal, Klimaschrank oder Pflanzenzüchtungsanlage nach Anspruch 14, wobei die Steuerung während eines Betriebstages den dritten Betriebsstrom und damit die Menge des ausgestrahlten tiefroten Lichts derart steuert, dass die natürliche Änderung des Anteils des tiefroten Lichtes am Lichtspektrum des Tageslichtes eines natürlichen Tages kontinuierlich nachgebildet wird und dadurch Konformationsänderungen eines Phytochroms einer bestrahlten Pflanze zwischen einer aktiven Pfr-Konformation und einer inaktiven Pr-Konformation, wie sie während den Tageslichtänderungen eines natürlichen Tages stattfinden, induziert werden, oder so steuert, dass ein vermehrtes Höhenwachstum einer bestrahlten Pflanze durch eine Nachbildung einer Beschattung der bestrahlten Pflanze durch eine andere Pflanze durch eine Erhöhung des Anteils des tiefroten Lichtes am Lichtspektrum, wobei eine Konformationsänderung eines Phytochroms einer bestrahlten Pflanze in Richtung inaktiver Pr-Konformation begünstigt wird, induziert wird, oder so steuert, dass der Anteil des tiefroten Lichtes am Lichtspektrum kontinuierlich oder diskontinuierlich verringert oder minimiert wird, wobei eine Konformationsänderung eines Phytochroms einer bestrahlten Pflanze in Richtung aktiver Pfr-Konformation begünstigt wird.Light shelf, climatic cabinet or plant breeding system Claim 14 , with the controller controls the third operating current and thus the amount of emitted deep red light during an operating day in such a way that the natural change in the proportion of deep red light in the light spectrum of daylight of a natural day is continuously reproduced and thus conformational changes of a phytochrome of an irradiated plant between an active Pfr conformation and an inactive Pr conformation, as they take place during the daylight changes of a natural day, are induced, or controlled in such a way that an increased height growth of an irradiated plant by replication of a shading of the irradiated plant by another plant by an increase in the proportion of the deep red Light on the light spectrum, whereby a conformational change of a phytochrome of an irradiated plant in the direction of inactive Pr conformation is favored, induced, or controlled in such a way that the proportion of deep red light in the light spectrum is continuous is gradually or discontinuously reduced or minimized, a conformational change of a phytochrome of an irradiated plant in the direction of the active Pfr conformation being favored.

Lichtregal, Klimaschrank oder Pflanzenzüchtungsanlage nach einem der Ansprüche 14 oder 15, wobei die Steuerung im Laufe eines Betriebstages den ersten Betriebsstrom, den zweiten Betriebsstrom und den dritten Betriebsstrom jeweils unabhängig voneinander derart kontinuierlich steuert, dass im Lichtregal, im Klimaschrank oder in der Pflanzenzüchtungsanlage die Farbtemperaturänderungen des Tageslichtes eines natürlichen Tages nachgebildet werden.Light shelf, climate cabinet or plant breeding system according to one of the Claims 14 or 15th , wherein the controller continuously controls the first operating current, the second operating current and the third operating current independently of one another in such a way that the color temperature changes of the daylight of a natural day are simulated in the light shelf, in the climatic cabinet or in the plant breeding system.