用于在植物培育中通过提高昆虫授粉成功率改善植物生产率的方法和设备的利记博彩app

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【专利摘要】本发明涉及在温室（700、701和802）环境下对昆虫（840）授粉植物（710、711）进行培育。更具体地，本发明涉及一种设计用于提高诸如西红柿的植物中的昆虫授粉的发光装置和照明方法。考虑本发明的最佳模式是使用LED（101、102、103和104）照明装置，其具有与绿色植物的光合作用相对吸收峰、和培育中的植物花朵的相对反射峰、以及正在授粉中使用的昆虫视觉的相对灵敏度峰相匹配的发射峰（401、402、403、410和510）。本发明的发光装置和方法降低了昆虫死亡率，并且提高了授粉效率、光合作用生长、并且由此提高了植物培育的生产率。
【专利说明】用于在植物培育中通过提高昆虫授粉成功率改善植物生产率的方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及在温室环境下的昆虫授粉植物的培育。更具体地，本发明涉及一种被设计用于提高在诸如西红柿的植物中的昆虫授粉的发光装置和照明方法。
【背景技术】
[0002] 众所周知的事实是，许多植物被昆虫授粉，并且属于这类的最显著的农作物是西红柿。这些植物和水果生产的繁殖取决于在自然条件下由昆虫和风进行的授粉。在温室环境中，已经在现有技术中采用机械振动器和对植物进行激素处理，以保证足够的授粉水平。这些方法导致水果的质量不良。例如，授粉失败能够导致水果变形。将昆虫引入温室环境提高了作物产量，但是非常昂贵，因为温室气体放电灯利用它们的热频繁地杀死昆虫，并且需要频繁地引入新昆虫。
[0003]在现有技术中也已知，昆虫视觉对紫外线辐射非常敏感，例如参见Kevan等人的“Limits to salience of ultraviolet: lessons from colour vision in bees andbirds”，其在此作为参考被引用。也已知蜜蜂和大黄蜂在它们的视觉中使用运动视差，参见Lehrer M.1998, “Looking all around:honeybees use different cues in differenteye regions”，Journal of Experimental Biology 201:3275-3292,该文献在此作为参考被引用。随着昆虫在花地上飞过，比其背景更靠近昆虫的花朵看起来比背景移动得更快，由此在花朵和背景之间产生相对运动。在自然环境中，由于风的作用，花朵几乎始终在移动，因而能够易于被昆虫观察到。在温室环境中通常没有风，这使得昆虫难以发现花朵。
[0004]人类已经在现有技术中利用了昆虫视觉的UV特征，例如在W02009/040528中，其在此作为参考被引用。该公开显示，通过波长为353纳米(nm)、345-375nm、315-400nm的发光二极管(LED)光学操纵昆虫。昆虫被光学操纵以朝向光，进而使得他们能够被诱捕。在餐馆环境中使用这种装置，以便顾客不被昆虫打扰。
[0005]图1A示出根据现有技术的，绿色植物中的叶绿素a和b、光敏素Pfr和Pr以及β-胡萝卜素的相对吸收光谱。在发明人的W0/2011033177中解释了进一步细节，该文献在此作为参考被引用。W0/2011033177也公开了一种LED发光组件，其被设计成提供一种在植物中具有良好光形态建成响应的发射光谱，即当允许植物享受和使用来自该发光组件的光以用于光合作用时，植物更快地生长至期望的形状和尺寸。
[0006]众所周知的事实是，不同的花朵以不同的方式反射光。图1B描述了根据现有技术，在下列文献中测量的不同植物的花朵的相对反射光谱，即“Flower colour asadvertisement，，，Chitka L.&Kevan, P.G.(2005), In Dafni，A.，Kevan P.G., Husband, B.C.(eds.)Practical Pollination Biology.Enviroquest Ltd., Cambridge, ON, Canada, pp.157-196。该文献在此作为参考被引用。所测量的花朵为:银背委陵菜；红色长荚罂粟；蓝色犬堇菜；紫色阔叶风铃草；和白色野草莓。
[0007]图1C描述了了根据现有技术，在下列文献中测量的蜜蜂(西方蜜蜂)的昆虫眼睛的相对灵敏度光谱，即 “Flower colour as advertisement”，Chitka L.&Kevan, P.G.(2005), In Dafni, A., Kevan P.G., Husband, B.C.(eds.) Practical PollinationBiology.Enviroquest Ltd., Cambridge, ON, Canada, pp.157-196。该光谱验证了，在昆虫视觉的高灵敏度光谱带和花朵的高反射光谱带中存在相当范围的重叠。实际上，下列文献中的180种花朵的反射光谱分析显示反射峰值匹配授粉昆虫视觉的灵敏度峰值，即ChittkaL.&Menzel R.1992，“The evolutionary adaptation of flower colours and the insectpollinators’colour vision，，，Journal of Comparative Physiology A 171:171-181,该文献在此作为参考被引用。
[0008]在现有技术中存在严重缺点。上述光谱观察仅被用于诱捕作为害虫的昆虫。现有技术中也存在用于植物的人工照明解决方案，其中W0/2011 033177或许是最先进的，但也仅解决了提高植物的光合作用生长，未解决它们的繁殖或水果生长。当处于冬季、多云天气或其他阴暗天气时，和/或当空气静止时，授粉昆虫非常难以在温室中发现花朵。因此，在温室环境中实现与自然过程一样高质量，或者甚至更高质量的自然授粉过程是现有技术负担的基本问题。

【发明内容】

[0009]本发明的目标在于解决上述缺点。正在讨论的本发明涉及一种有效地对植物照明的系统和方法，以便它们实现期望的光合作用生长，并且通过昆虫更频繁地对它们授粉。
[0010]本发明的进一步目标在于提供一种照明装置，其对在温室环境中授粉的昆虫无害。
[0011]在本发明的一方面中，通过发光装置照射植物，该发光装置包括LED并且提供处于与培育中的花朵的反射率相一致的波长的强发射峰。这具有下列效果，即昆虫能够更好地看到花朵，并且因此更易于发现它们，这提高了通过昆虫授粉的效率。对该方面的进一步改进在于，选择具有来自花朵 的高反射率和/或昆虫视觉中的高灵敏度的那些发射峰的波长。当上述高反射率和高视觉灵敏度相一致时，实现最佳效果。这是授粉提高发光装置的优选发射波长，因为该波长最大程度地提高了花朵在昆虫眼睛中的可见性。
[0012]例如，通常适合作为发射峰的波长为348nm、375nm、435nm、533nm、538nm,具有的误差范围为±10nm。通常通过LED和/或量子点实现该发光装置。量子点是这样的半导体，其在所有三个空间尺寸中限制其激子。
[0013]峰值波长可根据培育中的植物品种和用于培育所述植物的昆虫而变化。例如(大黄蜂和撒丁岛蜜蜂)呈现了处于348nm、435nm和533nm和347nm、436nm和538nm的光谱峰，参见 Skorupski P., Doring T.F.&Chittka L.2007, “Photoreceptor spectralsensitivity in island and mainland populations of the bumblebee,Bombusterrestris”，Journal of Comparative Physiology A 193:485-494,该文献在此作为参考被引用。凤仙花属植物的光感受光谱灵敏度峰值处于347nm、424nm和539nm,参见SkorupskiP.&Chittka L.2007, “Photoreceptor spectral sensitivity in the bumblebee, Bombusimpatiens (Hymenoptera:Apidae) ”，Plos ONE 5:1-5,该文献在此作为参考被引用。任何或所有上述峰值都能够被用作本发明的光发射器光谱峰的中心波长。
[0014]本发明的另一方面将上述发光装置与提高植物中的光合作用生长的发光装置结合。该发光装置通常在蓝色发射、灰绿色和/或黄色发射中具有峰值，并且在红色和/或远红外发射中具有峰值。这最大化了光合作用生长，因为其与图1A的吸收峰值相一致。也通常通过LED和/或量子点产生该发射。
[0015]根据本发明的园艺发光装置的特征在于，所述发光装置被布置成，在与授粉植物的花朵的增加的反射率相一致的波长下发射至少一个光谱峰。
[0016]根据本发明的植物培育方法的特征在于，通过下列发光装置照射授粉植物，该发光装置在与授粉植物的花朵的增加后的反射率相一致的波长下发射至少一个光谱峰。
[0017]在本申请中，“相一致”应被理解为对光谱峰这样的定位，该光谱峰旨在将从花朵至昆虫眼睛的射入光子最大化，并且最终使得昆虫眼睛从该光子所产生的神经性视觉信号最大化。因此，峰值不需要数学意义上精确地一致，根据本发明，峰值仅需要一致至使得昆虫眼睛中的神经性视觉信号充分最大化的程度。
[0018]应将上述增加后的反射率和/或灵敏度理解为，超过UV (300-400nm)至远红外(700-800nm)带中所述反射率和/或灵敏度的最大值的90%、80%、70%、60%、50%、40%或30%的水平。例如，如果反射率和灵敏度都将处于最大值的70%的水平，则由昆虫察觉的最终视觉信号将为0.7*0.7=0.49，即，使得能够产生最大峰值精确一致时的信号的约一半。这极有可能是非常显著地帮助昆虫对植物授粉的足够水平。
[0019]本发明的植物照明装置和方法的优点在于，基于设计的LED和/或量子点对授粉昆虫无害。依赖放电的现有技术照明装置通常吸引昆虫，但是也加热至极高温度，杀死许多被吸引靠近现有技术发光装置的授粉昆虫。本发明的进一步优点在于，由于昆虫更好地看到花朵；提高了授粉效率，导致植物的更加强的繁殖，更高数量和质量的水果生产，并且提高产量。更好的存活率和改进视觉具有增效复合优点:已知昆虫能够学会在不同照明波长和条件下工作。然而，如果昆虫过早地被热灯杀死，就不能发生该学习。对昆虫不致命的发光装置也通过使得更多的被教育过昆虫能够比以前更有效地对植物授粉的效应，来增加改善授粉。该发光装置也使昆虫更好地休息，因为与无本发明发光解决方案相比，通过本发明的发光解决方案，昆虫更易于找到它们的巢。由于昆虫能够学习，所以昆虫能够在下列照明条件下非常有效地工作，其中当向昆虫提供适应照明条件的机会时，照明的峰值波长不处于最大灵敏度处。
[0020]本发明的LED也提供对使用HPS和HID (高强度放电)的现有解决方案的改进，这是因为它们有易于现场调整光谱的能力，例如能够仅在授粉事件期间，即当授粉昆虫出现在植物附近时，才开启UVLED。当关闭时，UV灯不帮助有害昆虫，诸如害虫寻找植物。这在现有技术的HPS和HID灯的情况下不可能。产生UV光也消耗更多能量，因此使用不用时关闭光谱是有益的。
[0021]本发明的更进一步优点在于，由于本发明的发光装置提高繁殖和生长两者，所以这种提高具有对产量水平的增效提高，其超过通过个别或单独使用一种发光解决方案能够实现的水平。更进一步，本发明具有下列优点，即可能在极地地区、多云天气条件下和冬季时节进行水果生产，在以前，由于低自然光水平，上述条件不可能用于水果生产。
[0022]除了以及参考产生实施例的上述优点，考虑本发明的最佳模式在于，使用具有下列发射峰的LED发光装置，该发射峰匹配绿色植物的光合作用相对吸收峰、以及培育中的植物的花朵的相对反射峰、以及正在授粉中使用的昆虫视觉的相对灵敏度峰。【专利附图】

【附图说明】
[0023]在下文中，将根据附图，参考示例性实施例更详细地描述本发明，其中:
[0024]图1A示出根据现有技术的，绿色植物中的叶绿素a和b、光敏素Pfr和Pr以及β -胡萝卜素的相对吸收光谱。
[0025]图1B描述了根据现有技术，在下列文献中测量的不同植物的花朵的相对反射光谱，即 “Flower colour as advertisement”，Chitka L.&Kevan, P.G.(2005), InDafni, A., Kevan P.G., Husband, B.C.(eds.) Practical Pollination Biology.Enviroquest Ltd., Cambridge, ON, Canada, pp.157—196。
[0026]图1C描述了了根据现有技术，在下列文献中测量的蜜蜂(西方蜜蜂)的昆虫眼睛的相对灵敏度光谱，即 “Flower colour as advertisement”，Chitka L.&Kevan, P.G.(2005), In Dafni, A., Kevan P.G., Husband, B.C.(eds.) Practical PollinationBiology.Enviroquest Ltd., Cambridge, ON, Canada, pp.157—196。
[0027]图2示出根据本发明的昆虫授粉提高方法的实施例20的流程图。
[0028]图3A示出根据本发明的发光装置的实施例30的框图。
[0029]图3B示出根据本发明的利用波长上转换的发光装置的实施例31的框图。
[0030]图3C示出根据本发明的利用量子点的发光装置的实施例32的框图。
[0031]图4示出根据本发明的被布置成提高昆虫授粉的发光装置的发射光谱的实施例40。
[0032]图5示出根据本发明的被布置成提高昆虫授粉的发光装置的发射光谱的实施例50。
[0033]图6示出根据本发明的被布置成提高昆虫授粉的发光装置的发射光谱的实施例60。
[0034]图7示出根据本发明的被布置成在温室环境中提高昆虫授粉的发光装置的实施例70的框图。
[0035]图8示出根据本发明的被布置成在城市地下室环境中提高昆虫授粉和植物培育的发光装置的实施例80的框图。
[0036]在从属权利要求中描述了一些实施例。
【具体实施方式】
[0037]图2示出本发明的方法的流程图。在阶段200，选择光发射峰。该发射峰应具有与正在授粉和培育中的植物的花朵的反射率峰相一致的波长。在图1B中示出多个示例性的开花植物的反射曲线。此外，应在与增加后的昆虫视觉的光接收灵敏度相一致的波长下发射光谱峰。在图1C中示出示例性的灵敏度曲线。根据本发明，这些光谱峰大致在任何一个下列波长处出现:348nm ；375nm ；435nm ；538nm,具有的误差范围为土 10nm。当然，峰值波长将根据培育中的植物品种和用于培育该植物的昆虫而变化，并且根据本发明选择用于每一授粉昆虫-花朵对的一个或多个特定发射峰。
[0038]从图1B和IC能够推论出，光谱最大值的最佳一致性出现在非常靠近昆虫视觉灵敏度最大值之处。[0039]优选地，在本发明的一些实施例中，在UV至远红外光带中，所述增加后的反射率和/或灵敏度超过所述反射率和/或灵敏度最大值的I。在一些实施例中，在一致波长下，反射率和/或灵敏度超过UV (300-400nm)至远红外(700-800nm)带中所述反射率和/或灵敏度的最大值的90%、80%、70%、60%、50%、40%或30%的水平。
[0040]该发光装置通常被布置成包括至少一个LED和/或量子点，或者完全由LED和/或量子点组成。这种设计选择允许最优化发射峰时所需的更大光谱设计自由度，以匹配上述花朵反射率和昆虫眼睛灵敏度光谱峰。此外，这种发射器技术具有另外的效果，即这些发光装置不加热至对授粉昆虫致命的水平。
[0041]该发光装置和/或方法通常用于其中培育昆虫授粉植物的温室和/或室内环境中，但是也能够在室外使用。在阶段210，朝着温室中的花朵引导光发射。在阶段220，授粉昆虫被释放到温室中。通常，这些昆虫是蜜蜂和/或大黄蜂。
[0042]在阶段230，以高昆虫视觉灵敏度的波长，从花朵反射大量光子。这在阶段240中创建了下列环境，其中昆虫极其易于观察到花朵，并且因此尽可能有效地发现授粉目标。
[0043]在阶段250，通过增加昆虫对于授粉目标的可观察性来导致提高的授粉，由此使得培育中的作物产量充分提高。优选地，结合最优化光合作用生长的发光装置和方法使用该方法。优选地，结合方法20使用的发光装置是园艺灯具，其包括至少一个发光二极管(LED)，该发光二极管具有:第一光谱特性，其在600-700nm波长范围中具有峰值，并且被布置成呈现至少50nm的半峰全宽；和第二光谱特性，其具有最大50nm的半峰全宽，并且被布置成呈现440-500nm范围中的峰值波长。
[0044]此外，在本发明的一些实施例中，将至少一部分或全部500_600nm波长的发射被最小化和/或被消除和/或被降低至低于400-500nm带中的强度，并且低于600_700nm带中的强度。如图1A所示，在该带中，光合作用吸收非常低。同样地在一些实施例中，发射光谱包括远红外辐射(700-800 nm)， 申请人:已经观察到其在提高植物中的生物量生长方面具有惊人的效果。
[0045]根据本发明，能够通过对LED和/或量子点加电和/或通过光上转换实现发射。在光上转换中，短波长辐射被吸收，然后以更长的波长被光重新发射。量子点和/或磷光体能够用于实现本发明的波长上转换。在一个实施例中，尤其优选地，例如通过铕-铈共掺杂BaxSryZnS3磷光体和/或铺掺杂硫氧化镧产生远红外福射(700-800nm)。这些磷光体和硫化物类型具有在650-700nm波长区域之间的发射峰最大值，并且也呈现宽(50_200nm)半峰全宽，因此也产生更大波长，即高于700nm波长范围的光发射。
[0046]在一个实施例中，使用LED芯片辐射功率的全或部分波长上转换，产生频率为600-800nm的全部或部分发射。
[0047]还应注意，实施例20能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例30、31、32、40、50、60、70、71 和 / 或 80 组合。
[0048]图3A示出下列实施例，其中在仅使用LED101、102、103、104的芯片100上实现该发光装置。当然，能够根据本发明使用处于不同波长和FWHM(半峰全宽)的任何数目的LED。也能够根据本发明，使用一个或多个波长上转换器。
[0049]优选地，如上文已经在一些实施例中解释的，至少一个LED101、102、103、104产生具有处于下列波长下的峰值的发射光谱，该波长与高光合作用吸收、高花朵反射率和/或高昆虫视觉灵敏度相一致。
[0050]也应进一步注意，实施例30能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例
20、31、32、40、50、60、70、71 和 / 或 80 组合。
[0051]此外，来自发明人和 申请人:的EP 11158698.8的任何光发射器设计都能够与实施例30组合。该文献在此作为参考被引用。
[0052]图3B示出下列实施例，其中组合使用至少一个LED和至少一个量子点。在该实例中，存在 LED 发射器 101 和量子点 110、120、130、140、150、160。
[0053]通常，LED能够仅由电功率驱动。量子点能够由电功率驱动，以产生光发射，但是在一些实施例中，全部或一些量子点也能够用作所吸收光学辐射的波长上转换器。优选地，在一些实施例中，一些量子点是尺寸不同的，因为不同的点直径暗示着不同的发射光谱。
[0054]优选地，如上文已经在一些实施例中解释的，该至少一个LEDlOl和至少一个量子点110、120、130、140、150、160产生具有处于下列波长下的峰值的发射光谱，该波长与高光合作用吸收、高花朵反射率和/或高昆虫视觉灵敏度相一致。
[0055]在一些实施例中，所有或一些量子点110、120、130、140、150和160通常由任何下列合金制成:硒化镉；硫化镉；砷化铟；磷化铟；和/或硫硒化镉。在本发明的一个特定示例性实施例中，将具有平均颗粒尺寸6.6nm (约+/-0.5nm的颗粒尺寸分布)的CdSe-ZnS(核-壳)量子点纳米颗粒与双组分硅密封剂树脂混合。混合比例为，在硅树脂中纳米颗粒的
0.2W%。将含有纳米颗粒的树脂作为密封剂施加到塑料引线芯片载体(PLCC)中，其在PLCC腔中含有InGaN发光二极管。确定该发光二极管具有450nm波长范围的电致发光发射。
[0056]将具有含密封剂材料的纳米颗粒的含InGaN的PLCC封装连接至具有正向3.2V电压以及350mA电流的DC电压电源。在一些实施例中，LED具有更高或更低的电流，例如在另一可选设计中， 申请人:目前正在实施450mA的LED。装置光学发射光谱的特征在于导致两种发射峰，一个在450nm波长范围处，以及第二个在660nm波长范围处。观察在660nm波长范围发射峰的半峰全宽超过约60nm。450nm和660nm峰的强度比为0.5:1。 申请人:已经进行了上述试验。根据本发明产生上述几个量子点，其中一些尺寸不同。根据本发明，在这些量子点中，一个或许多量子点可由来自电源的电流/电压驱动，或者所述一个或许多量子点可由光学激励或者光学激励以及来自电源的电流/电压两者驱动。
[0057]还应注意，实施例31能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、32、40、50、60、70、71 和 / 或 80 组合。
[0058]此外，来自发明人和 申请人:的EPl1158648.3的任何光发射器设计都能够与实施例31组合。该文献在此作为参考被引用。
[0059]图3示出下列实施例，其中光发射器芯片的特征仅在于量子点。优选地，如上文已经在一些实施例中解释的，量子点具有下列尺寸分布，其产生生成处于下列波长下的峰值的发射光谱，该波长与高光合作用吸收、高花朵反射率和/或高昆虫视觉灵敏度相一致。
[0060]还应注意，实施例32能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、31、40、50、60、70、71 和 / 或 80 组合。
[0061]此外，来自发明人和 申请人:的EP11158693.9的任何光发射器设计都能够与实施例32组合。该文献在此作为参考被引用。
[0062]应注意，在本发·明的一些实施例中，可使用任何实施例30、31、32产生宽UV分量。[0063]图4示出能够由本发明的方法和发光装置产生的示例性光谱图40。灰色细线中的光谱特征410被布置成，将所消耗的每一瓦的光合作用吸收进行最大化，并且通常，通过具有波长上转换磷光体的蓝色LED和/或量子点产生该特征。在其它实施例中，通过两个LED和/或量子点产生该特征。[0064]粗黑线中的光谱特征401、402、403被设计成向昆虫照亮植物中的花朵，使它们可最大程度地可被昆虫观察到。通常由电流供电的LED和/或量子点产生这些特征。在一些实施例中，诸如带通滤波器的滤波器能够和LED和/或量子点一起使用，以产生光谱特征401,402,403ο
[0065]至少一个光谱特征401、402、403应具有足以从背景中使花朵高亮的相对强度水平。在一个优选实施例中，该相对强度水平使得，通过光谱特征的各自频带中的光谱特征401、402、403倍增该强度。在另一优选实施例中，该相对强度使得，通过光谱特征的各自频带中的光谱特征401、402、403使强度增加至10倍或者更高，因而提供对数放大。
[0066]还应进一步注意，实施例40能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例
20、30、31、32、50、60、70、71 和 / 或 80 组合。
[0067]图5类似于图4，除了植物生长提高光合作用光谱特征510比图4中实施例40的相应光合作用光谱特征410更红。根据本发明，授粉提高光谱特征401、402、403的相对强度能够处于任何水平。
[0068]还应注意，实施例50能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、31、32、40、60、70、71 和 / 或 80 组合。
[0069]图6示出实施例60，其具有光合作用光谱特征610， 申请人:已经在温室中对其进行了测试。在有限自然光的条件下，该光谱特征特别成功。在实施例60中，通过授粉提高光合作用光谱特征402和403补充该光合作用光谱特征。
[0070]还应注意，实施例60能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、31、32、40、50、70 和 / 或 80 组合。
[0071]图7示出温室环境下的本发明的发光装置的不同使用构造。在实施例70中，在温室地面上存在至少一棵植物，并且发光装置在一棵或多棵植物711上照射光。通常，温室701具有透明的墙，所以穿过墙740的阳光730将类似于太阳光谱减去墙材料的滤波作用。根据本发明，如上文解释的，包含在处于与高光合作用吸收、高花朵反射率和/或高昆虫视觉灵敏度相一致的波长下的峰值内的光谱750被最优化，以在存在补充自然阳光的情况下，仍包含那些峰值。
[0072]还应注意，实施例70能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、31、32、40、50、60、71 和 / 或 80 组合。
[0073]在实施例71中，植物被布置在敞开和封闭生长箱中的架子中，以节省空间。自然地，本发明的发光装置能够用于共同地照射全部或一些植物，因为发光装置720附接至屋顶，或者本发明的小型发光装置能够被附接在架子上或生长箱中，以更局部地为昆虫照亮植物。
[0074]还应注意，实施例71能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、31、32、40、50、60、70 和 / 或 80 组合。
[0075]图8示出适于在大城市中的摩天大楼的本发明的使用实施例。人们通常优选住在城市环境中的更高楼层上，这是因为这些楼层远离街道噪声，并且具有更多自然光，如许多欧洲和美国城市房价所证明的。在该实施例中，通过在较低楼层中放置至少一棵植物811，利用摩天大楼的较低楼层进行本地食物生产，其中本发明的至少一个发光装置822、823用于照射至少一棵植物。该至少一棵植物811是昆虫授粉植物，并且昆虫840被发光装置822、823发出的光谱特征引诱到较低楼层和植物811中，该发光装置822、823吸引昆虫并且更有效地将至少一棵植物811中的花朵显示给昆虫。这导致在空间非常珍贵的靠近消费者的地方附近获得高效授粉以及每单位面积的高产量水平。 [0076]还应注意，实施例80能够易于改变顺序和/或与根据本发明的任何实施例20、30、31、32、40、50、60、70 和 / 或 71 组合。
[0077]在本发明的一些实施例中，一个或多个光谱峰被布置成，在340_440nm带中发射。应注意，在任何上述实施例中，也根据本发明提供宽UV光谱，提供更宽的可见性，这是因为通常光在各种表面上的反射率更好。根据本发明，更宽的UV分量可用于替换一个、多个或所有光谱峰，或者补充它们。使用量子点LED，可能在UV波长下产生宽电致发光光谱。在所有上述实施例中，可能提供下列特征，其中单独控制光合作用照明光谱分量和授粉提高光谱分量，即视需要开启或关闭一个、另一个或两者。根据本发明，也提供用于调节所述两种分量的相对发射强度的设备。
[0078]已经在上文中参考上述实施例解释了本发明，并且已经示出若干商业和工业优点。本发明的方法和布置允许较低昆虫死亡率，这是因为基于设计的LED和/或量子点对授粉昆虫无害。依赖放电的现有技术照明装置通常吸引昆虫，但是也加热至极高温度，杀死许多被吸引靠近现有技术发光装置的授粉昆虫。本发明的进一步优点在于，由于昆虫更好地看到花朵，所以提高了授粉效率，导致植物繁殖率进一步加强，并且增加了产量。
[0079]更好的存活率和改进视觉具有增效复合优点:已知昆虫能够学会在不同照明波长和条件下工作。然而，如果昆虫在早期就被热灯杀死，该学习就不能发生。对昆虫不致命的发光装置也通过使得更多的被教育的昆虫比以前更有效地对植物授粉的效应，来增加改善授粉。该发光装置也使昆虫更好地休息，因为与无本发明发光解决方案相比，通过本发明的发光解决方案，昆虫更易于找到它们的巢。由于昆虫能够学习，所以昆虫能够在下列照明条件下非常有效地工作，其中当向昆虫提供适应照明条件的机会时，照明的峰值波长不处于最大灵敏度处。
[0080]本发明的LED也提供对使用HPS和HID的现有解决方案的改进，这是因为它们有易于现场调整光谱的能力，例如能够仅在授粉事件期间，即当授粉昆虫出现在植物附近时，才开启UV LED。当关闭时，UV灯不帮助有害昆虫，诸如害虫寻找植物。这在现有技术的HPS和HID灯的情况下不可能。产生UV光也消耗更多能量，因此使光谱分量在不用时关闭是有益的。
[0081]本发明的更进一步优点在于，本发明的发光装置提高了下列任何一个或所有方面:水果生产；植物繁殖；和/或植物生长。这种提高对产量水平有增效性改进，其超过个别或单独使用一种照明解决方案能够实现的水平，并且超过个别效果的总和。更多绿色植物生长对于更大和更高质量水果提供了基础，发育更好的水果增加了下一代温室植物成功的前景，更多植物繁殖产生了更多水果，通过更有力的光合作用下的植物生长来更好地支持该更多水果。通过这些增效改进，本发明来缓解全球饥饿问题。[0082]已经在上文中参考上述实施例解释了本发明。然而，应明白，本发明不仅限于这些实施例，而是包括在本发明思想和下列专利权利要求精神和范围内的所有可能实施例。
[0083]参考文献
[0084]“Flower colour as advertisement”，Chitka L.&Kevan, P.G.(2005)，InDafni,A.,Kevan P.G., Husband, B.C.(eds.) Practical Pollination Biology.Enviroquest Ltd.，Cambridge, ON, Canada, pp.157-196.[0085]Chittka L.&Menzel R.1992,uThe evolutionary adaptation of flower coloursand the insect pollinators’colour vision，，，Journal of Comparative Physiology A171:171-181.[0086]Lehrer M.1998，“Looking all around:honeybees use different cues indifferent eye regions，，，Journal of Experimental Biology 201:3275-3292.[0087]“Limits to salience of ultraviolet: lessons from colour visionin bees and birds，，，Kevan P.G.et al.，Journal of Experimental Biology204，p.2571-2580(2001).[0088]Skorupski P.，Doring T.F.&Chittka L.2007，“Photoreceptor spectralsensitivity in island and mainland populations of the bumblebee, Bombusterrestris，，，Journal of Comparative Physiology A 193:485-494.[0089]Skorupski P.&Chittka L 2007，“Photoreceptor spectral sensitivity in thebumblebee, Bombus impatiens(Hymenoptera:Apidae)”，Plos ONE 5:1-5.[0090]EP 11158698.8， “Plant Illumination Device and Method for dark growthchambers”，L Aikala and 1.Kivimakl.[0091]EP11158648.3，“Method and means for enhancing greenhouse lights”，LAikala and 1.Kivimak1.[0092]EP11158693.9，“Plant Illumination Device and Method，，，L.Aikala and
1.Kiviniak1.[0093]W0/2011 033177, Lighting Assembly, L.Aikala.[0094]WO 2009/040528，“An Insect Trap，，，Willcox J.C.and Weaver J.M.
【权利要求】
1.一种园艺发光装置，其特征在于， 所述发光装置被布置成:以与授粉植物(710、711)的花朵的增加后的反射率相一致的波长，来发射至少一个光谱峰(401、402和403)。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述发光装置被布置成:以与昆虫(840)视觉的增加后的光接收灵敏度相一致的波长，来发射至少一个光谱峰(401、402和403)。
3.根据权利要求1或2所述的发光装置，其特征在于， 所述增加后的反射率和/或灵敏度被理解为，超过UV(300至400nm)至远红外(700至800nm)带中的所述反射率和/或灵敏度的最大值的90%、80%、70%、60%、50%、40%或30%的水平。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述发光装置被布置在温室(700、701和802)中，所述温室(700、701和802)被布置成用于对昆虫授粉植物(710、711)进行培育。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述发光装置被布置成具有至少一个LED (101、102、103和104)和/或量子点(110、120、130、140、150 和 160)。
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 至少一个光谱峰被布置成在误差范围为± IOnm的情况下在任意下列波长处出现:348nm、424nm、435nm、533nm、538nm,并且 / 或者， 所述发光装置被布置成发射导致宽UV连续分量的宽且平的谱峰。
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述发光装置是包括至少一个发光二极管(LED) (101、102、103和104)的园艺灯具，所述发光二极管具有: a)第一光谱特性，所述第一光谱特性在从600至700nm的波长范围中具有峰值，并且被布置成呈现至少50nm或更大的半峰全宽；和 b)第二光谱特性，所述第二光谱特性具有最大值为50nm的半峰全宽，并且被布置成呈现在从440至500nm的范围中的峰值波长(410、510和610)。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 以500-600nm的波长所进行的发射中的至少一部分或全部被布置成被最小化和/或被消除和/或被降低至低于400至500nm带中的强度，并且低于600至700nm带中的强度。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述发射光谱(40、50和60)被布置成包括远红外辐射(700至800nm)。
10.根据权利要求5所述的发光装置，其特征在于， 以600至SOOnm的波长带所进行的发射中的全部或者一部分被布置成是使用LED( 101、102、103和104)芯片辐射功率的全部或者部分的波长上转换来被生成的。
11.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 至少一个所述光谱峰被布置成，在不影响所述发光装置中的其他光谱分量的发射的情况下被开启或关闭。
12.—种植物培育方法,其特征在于， 利用发光装置对植物(710、711)进行照射，所述发光装置以与所述授粉植物的花朵的增加后的反射率相一致的波长，来发射至少一个光谱峰(401、402和403)。
13.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 所述发光装置被布置成，以与昆虫视觉的增加后的光接收灵敏度的波长，来发射至少一个光谱峰(401、402和403)。
14.根据权利要求12或13所述的植物培育方法，其特征在于， 所述增加后的反射率和/或灵敏度被理解为，超过UV(300至400nm)至远红外(700至800nm)带中的所述反射率和/或灵敏度的最大值的90%、80%、70%、60%、50%、40%或30%的水平。
15.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 在对昆虫授粉植物(710、711)进行培育的温室(700、701和802)中使用所述发光装置。
16.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 所述发光装置包括至少一个LED (101、102、103和104)和/或量子点(110、120、130、140,150和 160)。
17.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 在误差范围为±10nm的情况下在任意下列波长处出现至少一个光谱峰:348nm、424nm、435nm、533nm、538nm,并且 / 或者 所述发光装置发射导致宽U V连续分量的宽且平的光谱峰。
18.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于，所述发光装置是包括至少一个发光二极管(LED) (101、102、103和104)的园艺灯具，所述发光二极管具有: c)第一光谱特性，所述第一光谱特性在从600至700nm波长范围中具有峰值，并且呈现至少50nm或更大的半峰全宽；和 d)第二光谱特性，所述第二光谱特性具有最大值为50nm的半峰全宽，并且呈现在从440至500nm的范围中的峰值波长(410、510和610)。
19.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 以500至600nm波长所进行的发射中的至少一部分或者全部被最小化和/或被消除和/或被降低至低于400至500nm带中的强度,并且低于600至700nm带中的强度。
20.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 所述发射光谱(40、50和60)包括远红外辐射(700至800nm)。
21.根据权利要求16所述的植物培育方法，其特征在于， 使用LED (101、102、103和104)芯片辐射功率的全部或者一部分的波长上转换，来生成以600至800nm的波长带所进行的发射中的全部或者一部分。
22.根据权利要求12所述的植物培育方法，其特征在于， 至少一个所述光谱峰被布置成，在不影响所述发光装置中的其他光谱分量的发射的情况下来被开启或关闭。
【文档编号】A01G7/04GK103582413SQ201280027253
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年4月23日 优先权日:2011年6月10日
【发明者】拉尔斯·艾卡拉, 伊尔卡·基维马基, 蒂塔·科蒂拉伊宁 申请人:瓦洛亚公司