用于室内种植设施的灯具的制作方法

用于室内种植设施的灯具
1.相关申请的交叉引用
2.本技术是2020年11月13日提交的题为“heat sink and lens cover forlight fixture for indoor grow application”的美国专利申请序列号17/098,321 的延续，并要求2020年11月30日提交的标题为“heat sink for light fixturefor indoor grow application”的美国临时申请序列号63/118,982的优先权，并特此通过引用将这些申请各自的整体并入本文。
技术领域
3.下面描述的设备大体上涉及一种灯具，该灯具包括用于照亮室内种植设施的光源阵列。在光源上方提供散热器(heat sink)以促进从其散发热量。

背景技术：

4.室内种植设施，例如温室，包括向植物提供人工照明以促进种植的灯具 (light fixture)。这些灯具中的每个通常包括为植物产生人造光的多个led。

技术实现要素：

5.本实用新型涉及一种用于室内种植设施的灯具，该灯具包括：壳体，该壳体限定第一部分和第二部分，第二部分限定照明接收器和设置在照明接收器下方的窗口；照明模块，该照明模块至少部分地设置在窗口上方的照明接收器中并且包括多个发光二极管，该多个发光二极管被配置为通过窗口投射光；散热器，该散热器至少部分地设置在照明接收器中并覆在照明模块上，该散热器被配置为从照明模块散发热量，其中：壳体的第二部分围绕散热器的周边；散热器由主要是纯铝的第一金属形成；和壳体由第二金属形成，该第二金属主要是纯铝但含有比第一金属少的纯铝。
6.在优选的实施方式中，散热器经由冷锻工艺形成；和壳体经由压铸工艺形成。
7.在优选的实施方式中，该灯具还包括至少部分地设置在第一部分内的控制器。
8.在优选的实施方式中，所述壳体包括主框架和覆在所述主框架上并与所述主框架联接在一起的盖构件。
9.在优选的实施方式中，主框架限定控制器接收器；盖构件包括覆在控制器接收器上并盖住该控制器接收器的罩部分；和控制器设置在控制器接收器内，使得该罩部分覆在所述控制器上。
10.在优选的实施方式中，所述罩部分包括多个散热片，该多个散热片被配置为促进来自所述控制器的热量的散发。
11.本实用新型涉及一种用于室内种植设施的灯具，该灯具包括：壳体，该壳体限定第一部分和第二部分，第二部分限定照明接收器和设置在照明接收器下方的窗口；照明模块，该照明模块至少部分地设置在窗口上方的照明接收器中并且包括多个发光二极管，该多个发光二极管被配置为通过窗口投射光；散热器，该散热器至少部分地设置在照明接收器中
并覆在照明模块上，该散热器被配置为从照明模块散发热量，其中：散热器由具有第一热导率的第一金属形成；和壳体由具有第二热导率的第二金属形成。
12.在优选的实施方式中，第一金属主要是纯铝；和第二金属主要是纯铝，但含有比第一金属少的纯铝。
13.在优选的实施方式中，散热器经由冷锻工艺形成；和壳体经由压铸工艺形成。
14.在优选的实施方式中，该灯具还包括至少部分地布置在第一部分内的控制器。
15.在优选的实施方式中，所述壳体包括主框架和覆在所述主框架上并与所述主框架联接在一起的盖构件。
16.在优选的实施方式中，主框架限定控制器接收器；盖构件包括覆在控制器接收器上并盖住控制器接收器的罩部分；和控制器设置在控制器接收器内，使得罩部分覆在所述控制器上。
17.在优选的实施方式中，所述罩部分包括多个散热片，该多个散热片被配置为促进来自所述控制器的热量的散发。
附图说明
18.关于以下描述、所附权利要求和附图将更好地理解各种实施例，其中：
19.图1是描绘根据一个实施例的灯具的上部等距视图；
20.图2是图1的灯具的下部等距视图；
21.图3是图1的led灯具的局部分解的上部等距视图；
22.图4是图1的led灯具的局部分解的下部等距视图；
23.图5是沿图4中的5-5线截取的截面图；和
24.图6是图1的灯具的各种部件的示意图。
具体实施方式
25.以下结合图1-6的视图和示例详细描述实施例，其中相同的附图标记在所有视图中指示相同或对应的元件。用于室内种植设施(例如，温室)的灯具20在图1和图2中大体描绘并且可以包括壳体22、第一和第二照明模块24、26(图2)以及吊架(hanger)组件28。壳体22可以包括灯支撑部分30 和与灯支撑部分30相邻的控制器支撑部分32。灯支撑部分30可以限定照明接收器34(图1)和设置在照明接收器34下方的窗口36(图2)。第一和第二照明模块24、26(图2)可以设置在窗口36上方的照明接收器34内并且可以被配置为通过窗口36发射光，如下文将进一步详细描述的。
26.吊架组件28可有助于将灯具20悬挂在一个或多个植物(未示出)上方，使得从第一和第二照明模块24、26通过窗口36发射的光可传送到下面的植物以刺激生长。吊架组件28可包括一对吊架支撑件38和吊架支架40。吊架支撑件38可在灯具20的相对侧联接到壳体22。吊架支架40可与吊架支撑件38联接并且可以在吊架支撑件38之间延伸，以便于将灯具20悬挂在室内种植设施的天花板上。在一个实施例中，如图1和图2所示，吊架40可以具有大致为j形的横截面形状，以便于将灯具20从沿着室内种植设施的天花板设置的横梁或其他细长支撑构件的选择性地悬挂。
27.现在参考图3和图4，壳体22可以包括主框架42和盖构件44，盖构件 44覆
(overlay)在主框架42上并经由焊接、粘合剂、可释放的凸片(未示出)、紧固件(未显示)或各种合适的替代永久性或可释放紧固装置中的任何一种与主框架42联接在一起。主框架42可以包括限定窗口36的底部照明壁46。如图3所示，主框架42可以包括底部控制器壁48和多个侧壁50，这些侧壁 50协作以限定控制器接收器52。盖构件44可包括罩部分54，其在控制器接收器52上并盖住控制器接收器52，如图1所示。底部控制器壁48、侧壁50 和罩部分54可形成壳体22的控制器支撑部分32的至少一部分。
28.如图4所示，第一和第二照明模块24、26可各自包括子安装件(submount) 56、58、多个发光二极管(led)(例如，图5中的60)和透镜盖64，66。led (例如60)可以被配置为通过窗口36发射光。参考图5，现在将讨论第一照明模块24，但是可以理解为代表第二照明模块26。led 60可以包括经由本领域公知的多种方法或技术中的任一种安装到子安装件56的表面安装 led。led 60可以是直接或间接安装到子安装件56的各种合适配置中的任一种。led 60可以包括单led(例如，能够仅发射一种颜的光，例如白、红或蓝)、多led(例如，能够发出不同颜，例如白、红和蓝)或两者的组合。子安装件56可由适用于物理和热支撑led 60的多种导热材料中的任一种形成。
29.透镜盖64可以覆在子安装件56和led 60上，并且可以用紧固件67或各种合适的替代联接布置中的任一种与子安装件56联接。透镜盖64可包括基本为平面的基底基板68和从基底基板68突出的多个光学透镜元件70。光学透镜元件70中的每个可与led 60中的相应led基本对准且可被配置为朝向灯具20下方的区域(例如，朝向一株或多株植物)重新分布(例如，集中或分散)从led 60发射的光。在一个实施例中，如图4和5所示，每个光学透镜元件70可以具有锯齿状的椭圆形状。然而，光学透镜元件70可以是各种合适的替代形状中的任一种或其组合，以实现从led 60发射的光的期望重新分布。
30.如图5所示，每个led 60可以与光学透镜元件70中的相应光学透镜元件对准，使得物理中心p和焦点中心f是同轴的。在另一个实施例中，每个led 60可以与光学透镜元件70中的相应光学透镜元件稍微偏移，使得物理中心p和焦点中心f是不同轴的。在一个实施例中，透镜盖64可以具有由聚碳酸酯材料和/或聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)形成的一体式单件结构。然而，应当理解，透镜盖64可以由各种合适的替代半透明或透明材料中的任一种形成，这些材料可以保护下面的led免受环境条件的影响并且还可以容纳多个光学透镜元件70，用于重新分配从下面的led传送的光。
31.透镜盖64可以与子安装件56间隔开，使得透镜盖64和子安装件56协作以在它们之间限定内部72。可以在内部72内提供封装材料74，使得封装材料74基本上填充内部72并且将led 60封装在其中。封装材料74可由光学中性(或增强)材料形成，其减少内部72中的光学损耗，否则在没有封装材料74的情况下(例如，如果内部72中存在空气)，光学损耗可能会发生。在一个实施例中，内部72可以填充有足够的封装材料74(例如，完全填充) 以使得内部72基本上没有气泡或其他会对led 60和透镜盖64之间的光学完整性产生不利影响的介质。封装材料74还可以保护led 60免受可能绕过透镜盖64的环境条件例如气态流体(例如，温室气体)的影响。在一个实施例中，封装材料74可以是硅凝胶，例如甲基型硅酮(例如，聚二甲基硅氧烷)或苯基型硅酮，例如，其折射率介于约1.35和1.6之间。应当理解，对于封装材料74，设想了各种合适的替代材料中的任一种。
32.封装材料74可以实质上比透镜盖64软(例如，封装材料74的硬度可以小于透镜盖
64的硬度)。在一个实施例中，封装材料74可以是可流动的材料，例如在透镜盖64组装在子安装件56上之后可以注入或以其他方式分配到内部72中的流体或凝胶。在另一实施例中，封装材料在将透镜盖64组装到子安装件56上之前，可以将封装材料74涂覆到透镜盖64上和/或子安装件56和led 60之上。
33.仍然参考图5，可以在透镜盖64的外表面77上提供保护涂层76。保护涂层76可以是疏水的、疏油的和/或耐化学性的，使得透镜盖64的外表面受到保护从而免受可能以其他方式会对光学透镜元件70的光学性能产生不利影响的有害环境条件的影响。保护涂层76可以附加地或替代地光学地增强光学透镜元件70的透射质量。在一个实施例中，保护涂层76可以是保护免受环境条件(例如，化学蚀刻)影响并且还提高光学透镜元件70的整体透射质量的薄膜无机材料。薄膜无机材料可以在大约10nm和大约200nm之间的厚度并且可以具有高于约1.49的折射率。合适的薄膜无机材料的一些示例包括mgf2、caf2、sio2、al2o3和/或tio2。尽管保护涂层76示出为单层布置，但应理解，保护涂层76可以替代地为同质的(多层相同材料的)或异质的 (多层不同的材料)的多层布置。
34.应当理解，由第一照明模块24发射的光可以符合由第一照明模块24的物理配置(例如，所使用的led 60的类型(例如，单或多)、led 60的物理布局、由透镜元件(例如，68)提供的光学器件、封装材料(例如，74)、保护涂层(例如，76)和总功耗)所限定的照明分布(profile)(例如，颜范围、光的总体分布、热分布)。尽管第一照明模块的物理配置的各种示例在上文中进行了描述并在附图中示出，但是应当理解，第一照明模块24的各种合适的替代物理配置中的任何一种都被考虑用于实现期望的照明分布。
35.现在参考图1和图3，散热器78可以覆在第一和第二照明模块24、26 上并且可以被配置为从第一和第二照明模块24、26散发热量。散热器78可以至少部分地设置在照明接收器34中，使得盖构件44围绕散热器78的周边。散热器78可以在与led(例如，60)相对的一侧上与子安装件56、58热联接。由led(例如，60)产生的热量可以从子安装件56、58传递到散热器 78，并通过多个散热片80散发到周围环境。在一个实施例中，散热器化合物(未示出)，例如导热膏，可以设置在子安装件56、58和散热器78之间，以增强它们之间的导热性。
36.散热器78可以包括一种金属(例如，由其形成或组成)，该金属含有至少约98％的纯铝(例如，高纯度铝)，并且在一个示例中，至少约99％的纯铝(例如，铝(alum)110)，并经由冷锻工艺形成。高纯度铝可以具有高导热率(例如，在大约180w/mk和大约270w/mk之间)，其可以散发由第一和第二照明模块24、26产生的大量热量并且可以是柔软的足以使散热器78冷锻。冷锻工艺可以更少浪费、更节能，并且可以提供比传统制造工艺(例如热锻和/或铸造)需要更少精加工(finishing)工作的成品。尽管散热器78被示出为设置在第一和第二照明模块24、26之上的单一部件，但是应当理解，可以为第一和第二照明模块24，26中的每个替代地提供专用散热器。还应当理解，散热器78可以由可以冷锻的各种合适的替代材料中的任一种，例如铜，形成。
37.现在参考图3，控制器82可以设置在控制器接收器52中，并且可以配置为对第一和第二照明模块24、26供电和控制。如图1所示，盖构件44的罩部分54可以覆在控制器接收器52和控制器82上。罩部分54可以用作控制器82的散热器，并且可以包括多个散热片84，以便于从控制器82散热。散热器化合物(未示出)，例如导热膏，可以设置在罩部分54和控制器82之间，以增强它们之间的导热性。
38.主框架42和盖构件44(例如，壳体22)可各自包括一金属(例如，由其形成或组成)，该金属主要为铝(例如，包含超过50％的纯铝)但包含比散热器78 纯度低的铝(例如，具有较低纯度的铝)。在一实施例中，主框架42和盖构件44可各自包括大于50％的纯铝且小于约95％的纯铝并且在一个示例中介于约85％和约95％之间的纯铝。主框架42和盖构件44因此可以比散热器 78更刚性。主框架42和盖构件44可以经由压铸(die casting)工艺形成，该压铸工艺使得主框架42和盖构件44能够被足够坚固以在物理上支撑第一和第二照明模块24、26、控制器82以及任何其他硬件(例如，驱动器电路和布线(未示出))，同时还具有美观的形状和轮廓。主框架42和盖构件44 可周向地环绕散热片78，以有效保护散热片78免受无意接触壳体22的损坏。
39.用于主框架42和盖构件44(例如，壳体22)的金属可以具有比用于散热器78的金属更低的热导率(由于较低的铝含量)，但仍然可以足够导电以有效地散发来自控制器82(以及布置在主框架42和盖构件44之间的任何其他部件)的热量。用于壳体22和散热器78的不同类型的铝的热导率的差异可以产生绝缘效果(例如，热障)，其引起来自第一和第二照明模块24、26的热量基本上完全散发，并且在一些情况下完全通过散热器78散发，使得来自第一和第二照明模块24、26的热量不会不利地影响设置在壳体22内的部件(例如，控制器82、驱动器电路和布线)的性能。
40.现在参考图1和图2，壳体22可以限定通道85，该通道在灯支撑部分 30和控制器支撑部分32之间延伸，使得第一和第二照明模块24、26和控制器82在物理上彼此隔开。通道85可以被配置为允许空气在灯支撑部分30 和控制器支撑部分32之间流动以在操作期间增强第一和第二照明模块24、 26和控制器82的冷却。在一个实施例中，如图3所示，壳体22可以包括多个肋构件86，该多个肋构件在灯支撑部分30和控制器支撑部分32之间延伸以在它们之间提供结构刚度。
41.现在参考图6，控制器82可以包括电源模块88和led驱动器模块90。电源模块88可以与led驱动器模块90联接，并且led驱动器模块90可以与第一和第二照明模块24、26中的每个(例如，并联)联接。电源模块 88可以包括与电源(未示出)例如a/c电源联接的电源输入92，用于将外部电力传送到电源模块88以便为第一和第二照明模块24、26供电。电源模块 88可以被配置为调节来自电源的外部电力(例如，将ac功率转换为dc功率)以促进led(例如，60)的供电。在一个实施例中，灯具20可以被配置为在大约85vac和大约347vac之间的输入功率下操作(例如，750瓦的负载能力)。
42.led驱动器模块90可以包括与控制源(未示出)联接的控制输入94，所述控制源为例如温室控制器，其向led驱动器模块90传送控制信号以控制第一和第二照明模块24、26，如下文将进一步详细描述的。led驱动器模块 90可以被配置为根据各种合适的信号协议中的任何一种，例如bacnet、 modbus或rs485，进行通信。
43.电源输入92和控制输入94可以路由到容座(socket)96(图2和图6)，该容座被配置为与插头(未示出)接口，该插头可以将外部电力和控制信号分别传送到电源模块88和led驱动器模块90。在一个实施例中，容座96可以是维兰德型(wieland-type)连接器，但也考虑了其他连接器类型。应当理解，虽然电力和控制信号被示为通过容座96(例如，经由同一电缆)传送，但灯具20可替代地包括用于电力和控制信号的单独端口，使得电力和控制信号沿着不同的电缆传输至电源模块88和led驱动器模块90。
44.led驱动器模块90可以被配置为控制由led(例如，60)产生的光的强度、颜和光谱中的一个或多个作为时间的函数(例如，光配方(recipe))。 led驱动器模块90可以独立地控制第一和第二照明模块24、26的光配方，使得第一和第二照明模块24、26限定在照明环境内可独立控制的各自的第一和第二照明区。可以相应地调整第一和第二照明区的光配方以适应在照明环境内提供的植物的照明要求。例如，当在第一和第二照明区中的每一个中提供的植物相同(或具有相似的照明要求)时，第一和第二照明模块24、26 的相应光配方可以是相同的以提供第一和第二照明区之间的基本均匀的照明环境。当第一照明区中提供的一组植物与第二照明区中提供的一组植物具有不同的照明要求时，可以调整第一和第二照明模块24、26各自的光配方以适应不同的植物组之间的照明要求。在一个实施例中，第一和第二照明模块24、26可以具有唯一的地址，使得控制信号可以基于它们的唯一地址， (经由led驱动器模块90)将单独的照明配方分配给第一和第二照明模块24、 26中的每一个。应当理解，虽然led驱动器模块90被描述为被配置为控制第一和第二照明模块24、26中的每一个的光配方，但led驱动器模块90可以附加地或替代地被配置为控制第一和第二照明模块24、26的各种合适的替代可变照明特征中的任一个(例如，可以用控制信号实时控制的任何照明特征)。
45.第一和第二照明模块24、26可以是彼此物理分离的自含的、独立的单元。因此，可以单独选择第一和第二照明模块24、26中的每个的物理配置和可变照明特征以允许定制第一和第二照明区以实现期望的照明环境。在一个实施例中，第一和第二照明模块24、26可以在植物的生命周期期间与不同的照明模块交换以优化植物在其整个生命周期的照明环境。
46.已经出于说明和描述的目的呈现了实施例和示例的前述描述。并不旨在穷举或限制所描述的形式。根据上述教导，许多修改是可能的。已经讨论了这些修改中的一些并且本领域技术人员将理解其他修改。选择和描述实施例是为了说明各种实施例。当然，该范围不限于在此阐述的示例或实施例，而是本领域普通技术人员可以在任何数量的应用和等效装置中采用。相反，在此旨在由本技术中所描述的内容来限定范围。此外，对于要求保护和/或描述的任何方法，无论该方法是否结合流程图进行描述，应当理解，除非另有说明或上下文要求，否则在方法的执行过程中执行的步骤的任何显式或隐式排序并不意味着这些步骤必须按所呈现的顺序执行，并且可以以不同的顺序或并行执行。

技术特征：

1.一种用于室内种植设施的灯具，其特征在于，该灯具包括：壳体，该壳体限定第一部分和第二部分，第二部分限定照明接收器和设置在照明接收器下方的窗口；照明模块，该照明模块至少部分地设置在窗口上方的照明接收器中并且包括多个发光二极管，该多个发光二极管被配置为通过窗口投射光；散热器，该散热器至少部分地设置在照明接收器中并覆在照明模块上，该散热器被配置为从照明模块散发热量，其中：壳体的第二部分围绕散热器的周边；散热器由主要是纯铝的第一金属形成；和壳体由第二金属形成，该第二金属主要是纯铝但含有比第一金属少的纯铝。2.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于：散热器经由冷锻工艺形成；和壳体经由压铸工艺形成。3.根据权利要求1所述的灯具，其特征在于，还包括至少部分地设置在第一部分内的控制器。4.根据权利要求3所述的灯具，其特征在于，所述壳体包括主框架和覆在所述主框架上并与所述主框架联接在一起的盖构件。5.根据权利要求4所述的灯具，其特征在于：主框架限定控制器接收器；盖构件包括覆在控制器接收器上并盖住该控制器接收器的罩部分；和控制器设置在控制器接收器内，使得该罩部分覆在所述控制器上。6.根据权利要求5所述的灯具，其特征在于，所述罩部分包括多个散热片，该多个散热片被配置为促进来自所述控制器的热量的散发。7.一种用于室内种植设施的灯具，其特征在于，该灯具包括：壳体，该壳体限定第一部分和第二部分，第二部分限定照明接收器和设置在照明接收器下方的窗口；照明模块，该照明模块至少部分地设置在窗口上方的照明接收器中并且包括多个发光二极管，该多个发光二极管被配置为通过窗口投射光；散热器，该散热器至少部分地设置在照明接收器中并覆在照明模块上，该散热器被配置为从照明模块散发热量，其中：散热器由具有第一热导率的第一金属形成；和壳体由具有第二热导率的第二金属形成。8.根据权利要求7所述的灯具，其特征在于：第一金属主要是纯铝；和第二金属主要是纯铝，但含有比第一金属少的纯铝。9.根据权利要求7所述的灯具，其特征在于：散热器经由冷锻工艺形成；和壳体经由压铸工艺形成。10.根据权利要求7所述的灯具，其特征在于，还包括至少部分地布置在第一部分内的
控制器。11.根据权利要求10所述的灯具，其特征在于，所述壳体包括主框架和覆在所述主框架上并与所述主框架联接在一起的盖构件。12.根据权利要求11所述的灯具，其特征在于：主框架限定控制器接收器；盖构件包括覆在控制器接收器上并盖住控制器接收器的罩部分；和控制器设置在控制器接收器内，使得罩部分覆在所述控制器上。13.根据权利要求12所述的灯具，其特征在于，所述罩部分包括多个散热片，该多个散热片被配置为促进来自所述控制器的热量的散发。

技术总结

提供了一种用于室内种植设施的灯具。灯具包括壳体、照明模块和散热器。壳体限定第一部分和第二部分。照明模块至少部分地设置在第二部分中。散热器覆在照明模块上并且被配置为从照明模块散发热量。照明模块散发热量。照明模块散发热量。

技术研发人员：

D.蔡

受保护的技术使用者：

HGCI股份有限公司

技术研发日：

2021.11.11

技术公布日：

2023/2/20