(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-27
(45)【発行日】2024-03-06
(54)【発明の名称】レンズ素子を有するレンズカバー
(51)【国際特許分類】
G02B 13/00 20060101AFI20240228BHJP
A01G 7/00 20060101ALI20240228BHJP
F21V 5/00 20180101ALI20240228BHJP
G02B 5/02 20060101ALI20240228BHJP
F21Y 105/16 20160101ALN20240228BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20240228BHJP
【FI】
G02B13/00
A01G7/00 601A
F21V5/00 510
F21V5/00 530
G02B5/02 Z
F21Y105:16
F21Y115:10
(21)【出願番号】P 2021564341
(86)(22)【出願日】2020-11-30
(86)【国際出願番号】 CN2020132703
(87)【国際公開番号】W WO2022110120
(87)【国際公開日】2022-06-02
【審査請求日】2021-10-28
(73)【特許権者】
【識別番号】521254270
【氏名又は名称】エイチジーシーアイ・インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【氏名又は名称】実広 信哉
(74)【代理人】
【識別番号】100133400
【氏名又は名称】阿部 達彦
(72)【発明者】
【氏名】ヨンフェン・フオ
(72)【発明者】
【氏名】デンケ・カイ
【審査官】森内 正明
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2016/0356451(US,A1)
【文献】中国特許出願公開第101986018(CN,A)
【文献】国際公開第2013/094599(WO,A1)
【文献】特開2009-152142(JP,A)
【文献】特開2013-210677(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2013-0079113(KR,A)
【文献】韓国公開特許第10-2008-0064490(KR,A)
【文献】特開2009-99604(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A01G 7/00
F21V 5/00 - 5/10
F21Y 105/16
F21Y 115/10
G02B 3/00 - 3/14
G02B 5/00 - 5/136
G02B 9/00 - 17/08
G02B 21/02 - 21/04
G02B 25/00 - 25/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の発光デバイスのためのレンズカバーであって、前記レンズカバーが、
ベース基板と、
前記ベース基板から延びかつ焦中心を定める光学レンズ素子と、
を備え、前記光学レンズ素子が長さおよび幅を有し、かつ、
外周に沿って前記ベース基板から延びかつ前記焦中心に関して対称である外面であり、
前記焦中心において前記幅に直交して取られる横断面における第1の長手方向2次元プロファイルで、中心プロファイルおよび前記中心プロファイルから延びる一対の第1の曲線プロファイルを含み、前記中心プロファイルが中心曲率半径を有し、かつ前記第1の曲線プロファイルが各々第1の曲率半径を有し、前記中心曲率半径が前記第1の曲率半径より大きい、第1の長手方向2次元プロファイルと、
前記焦中心において前記長さに直交して取られる横断面における第1の幅方向2次元プロファイルで、前記焦中心から延びかつ各々第2の曲率半径を有する一対の第2の曲線プロファイルを含み、これにより、前第1の幅方向2次元プロファイルが半円形になり、かつ、前記第2の曲線プロファイルそれぞれが第2の曲率半径を有する、第1の幅方向2次元プロファイルと、
を含む、外面と、
前記焦中心に関して対称である内面であり、
前記焦中心において前記幅に直交して取られる横断面における第2の長手方向2次元プロファイルで、前記焦中心から延びかつ各々前記中心曲率半径より小さくかつ前記第1の曲率半径より大きな第3の曲率半径を有する一対の第3の曲線プロファイルを含む、第2の長手方向2次元プロファイルと、
前記焦中心において前記長さに直交して取られる横断面における第2の幅方向2次元プロファイルで、前記焦中心から延びかつ各々前記第2の曲率半径より大きな第4の曲率半径を有する一対の第4の曲線プロファイルを含む、第2の幅方向2次元プロファイルと、
を含む、内面と、
を含み、
前記幅が前記長さより狭く、
前記外面および前記内面が協働して、前記焦中心において前記幅に直交して取られる横断面における全体の長手方向2次元形状を画定でき、かつ、
前記全体の長手方向2次元形状が、前記焦中心においてより前記外周において厚い第1の材料厚さを有することができ、
前記中心プロファイルが、前記長さ
の1/3にわたって延在し、
前記中心プロファイルが平面であり、
前記第1の曲線
プロファイルそれぞれが、前記中心プロファイルに向かって前記外周で傾斜しており、
前記第2の曲線
プロファイルそれぞれが、前記中心プロファイルに向かって前記外周で傾斜している、レンズカバー。
【請求項2】
前記外面および前記内面が協働して、前記焦中心において前記長さに直交して取られる横断面における全体の幅方向2次元形状を画定でき、かつ、
前記全体の幅方向2次元形状が、前記外周においてより前記焦中心において厚い第2の材料厚さを有することができる、
請求項1に記載のレンズカバー。
【請求項3】
前記幅が、前記外周において前記焦中心に直交する方向に測定される前記光学レンズ素子の最狭寸法である、請求項1に記載のレンズカバー。
【請求項4】
前記幅と前記長さの比が2:3である、請求項3に記載のレンズカバー。
【請求項5】
前記幅が6.5mmと7.5mmとの間であり、かつ前記長さが8.5mmと10mmとの間である、請求項4に記載のレンズカバー。
【請求項6】
前記光学レンズ素子が、前記焦中心に沿って見られると実質的に矩形であるが角が丸い形状を有する、請求項1に記載のレンズカバー。
【請求項7】
前記外周が仮想平面内にあり、
前記外面が、前記焦中心に沿って測定される第1の高さだけ前記仮想平面から離間され、
前記内面が、前記焦中心に沿って測定される第2の高さだけ前記仮想平面から離間され、
前記第1の高さが2.0mmと3.0mmとの間であることができ、かつ前記第2の高さが0.75mmと1.25mmとの間であることができる、
請求項1に記載のレンズカバー。
【請求項8】
複数の発光デバイスのためのレンズカバーであって、前記レンズカバーが、
ベース基板と、
焦中心を定める光学レンズ素子であり、長さおよび幅を有しかつ、
第1の仮想平面内にある外周に沿って前記ベース基板から延びる外面で、前記焦中心に関して対称である外面で、
前記焦中心において前記幅に直交して取られる横断面における第1の長手方向2次元プロファイルで、中心プロファイルおよび前記中心プロファイルから延びる一対の第1の曲線プロファイルを含む、第1の長手方向2次元プロファイルと、
前記焦中心において前
記長さに直交して取られる横断面における第1の幅方向2次元プロファイルで、前記焦中心から延びる一対の第2の曲線プロファイルを含み、これにより、前
記第1の幅方向2次元プロファイルが半円形になり、第1の幅方向2次元プロファイルと、
を含む、外面と、
第2の仮想平面内にある内周に沿って前記ベース基板から延びる内面で、前記焦中心に関して対称である内面で、
前記焦中心において前記幅に直交して取られる横断面における第2の長手方向2次元プロファイルで、前記焦中心から延びる一対の第3の曲線プロファイルを含む、第2の長手方向2次元プロファイルと、
前記焦中心において前記長さに直交して取られる横断面における第2の幅方向2次元プロファイルで、前記焦中心から延びる一対の第4の曲線プロファイルを含む、第2の幅方向2次元プロファイルと、
を含む内面と、
を含む、光学レンズ素子と、
を備え、
前記幅が前記長さより狭く、
複数の第1の仮想線が前記第1の曲線プロファイルの異なる位置に設けられ、かつ各第1の仮想線が前記第1の仮想平面に関して第1の角度だけ曲げられるように、前記第1の曲線プロファイルの接線であり、
前記第1の曲線プロファイルが、各第1の仮想線の前記第1の角度が前記第1の仮想平面により近い前記第1の仮想線の前記第1の角度より小さくかつ前記焦中心により近い前記第1の仮想線の前記第1の角度より大きいように、起伏をつけられ、
複数の第2の仮想線が前記第2の曲線プロファイルの異なる位置に設けられ、かつ各第2の仮想線が前記第1の仮想平面に関して第2の角度だけ曲げられるように、前記第2の曲線プロファイルの接線であり、
前記第2の曲線プロファイルが、各第2の仮想線の前記第2の角度が前記第1の仮想平面により近い前記第2の仮想線の前記第2の角度より小さくかつ前記焦中心により近い前記第2の仮想線の前記第2の角度より大きいように、起伏をつけられ、
複数の第3の仮想線が前記第3の曲線プロファイルの異なる位置に設けられ、かつ各第3の仮想線が前記第2の仮想平面に関して第3の角度だけ曲げられるように、前記第3の曲線プロファイルの接線であり、
前記第3の曲線プロファイルが、各第3の仮想線の前記第3の角度が前記第2の仮想平面により近い前記第3の仮想線の前記第3の角度より小さくかつ前記焦中心により近い前記第3の仮想線の前記第3の角度より大きいように、起伏をつけられ、
複数の第4の仮想線が前記第4の曲線プロファイルの異なる位置に設けられ、かつ各第4の仮想線が前記第2の仮想平面に関して第4の角度だけ曲げられるように、前記第4の曲線プロファイルの接線であり、
前記第4の曲線プロファイルが、各第4の仮想線の前記第4の角度が前記第2の仮想平面により近い前記第4の仮想線の前記第4の角度より小さくかつ前記焦中心により近い前記第4の仮想線の前記第4の角度より大きいように、起伏をつけられ、
前記中心プロファイルが、前記長さ
の1/3にわたって延在し、
前記中心プロファイルが平面であり、
前記第1の曲線
プロファイルそれぞれが、前記中心プロファイルに向かって前記外周で傾斜しており、
前記第2の曲線
プロファイルそれぞれが、前記中心プロファイルに向かって前記外周で傾斜している、レンズカバー。
【請求項9】
前記第1の仮想平面に最も近い前記第1の仮想線の前記第1の角度が70度であり、
前記第1の仮想平面に最も近い前記第2の仮想線の前記第2の角度が71度であり、
前記第2の仮想平面に最も近い前記第3の仮想線の前記第3の角度が60度であり、かつ、
前記第2の仮想平面に最も近い前記第4の仮想線の前記第4の角度が71度である、
請求項
8に記載のレンズカバー。
【請求項10】
複数の中心仮想線が前記中心プロファイルの異なる位置に設けられ、かつ各中心仮想線が前記第1の仮想平面に関して中心角度だけ曲げられるように、前記中心プロファイルの接線であり、
前記中心プロファイルが、各中心仮想線の前記中心角度が前記焦中心により近い前記中心仮想線の前記中心角度より大きくかつ前記中心プロファイルから延びる前記第1の曲線プロファイルにより近い前記中心仮想線の前記中心角度より小さいように、起伏をつけられる、
請求項9に記載のレンズカバー。
【請求項11】
前記ベース基板が、前記外面に隣接する前記光学レンズ素子の周方向に延在する環状溝を画定する、請求項
10に記載のレンズカバー。
【請求項12】
前記外面および前記内面が協働して、前記焦中心において前記長さに直交して取られる横断面における全体の幅方向2次元形状を画定でき、かつ、
前記全体の幅方向2次元形状が、前記外周においてより前記焦中心において厚い第2の材料厚さを有することができる、
請求項
8に記載のレンズカバー。
【請求項13】
前記幅が、前記外周において前記焦中心に直交する方向に測定される前記光学レンズ素子の最狭寸法である、請求項9に記載のレンズカバー。
【請求項14】
前記幅と前記長さの比が2:3である、請求項
13に記載のレンズカバー。
【請求項15】
前記幅が6.5mmと7.5mmとの間であり、かつ前記長さが8.5mmと10mmとの間である、請求項
14に記載のレンズカバー。
【請求項16】
前記光学レンズ素子が、前記焦中心に沿って見られると実質的に矩形であるが角が丸い形状を有する、請求項
8に記載のレンズカバー。
【請求項17】
前記外周が仮想平面内にあり、
前記外面が、前記焦中心に沿って測定される第1の高さだけ前記仮想平面から離間され、
前記内面が、前記焦中心に沿って測定される第2の高さだけ前記仮想平面から離間され、
前記第1の高さが2.0mmと3.0mmとの間であることができ、かつ前記第2の高さが0.75mmと1.25mmとの間であることができる、
請求項
8に記載のレンズカバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
下記の装置は、概して室内栽培施設を照らすための光源の配列を含む灯具に関する。各光源は、発光ダイオード(LED)、レンズカバー、LEDとレンズカバーとの間に設置される封止材料、およびレンズカバーの外面にわたって設けられる保護コーティングを含む。
【背景技術】
【0002】
温室などの室内栽培施設は、成長を促すために植物に人工照明を与える灯具を含む。これらの灯具の各々は、典型的に植物のための人工光を発生する複数のLEDを含む。これらの室内栽培施設内部の環境は、しかしながら、LEDの光学品質を時間と共に劣化(例えば、黄変)させる多様な種類の気体および/または浮遊流体粒子を含み得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
以下の説明、添付の特許請求の範囲および添付の図面に関連して様々な実施形態がより良く理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【
図1】一実施形態に従う、灯具を描く上方等角図である。
【
図3】
図1のLED灯具の部分分解上方等角図である。
【
図4】
図1のLED灯具の部分分解下方等角図である。
【
図5】
図4における線5-5に沿って取られた横断面図である。
【
図7】別の実施形態に従う、灯具のためのレンズカバーを描く下方等角図である。
【
図8】
図7のレンズカバーを描く上方等角図である。
【
図9】
図7における線9-9に沿って取られた断面図である。
【
図10】
図7における線10-10に沿って取られた断面図である。
【
図13】
図7における線9-9に沿って取られた断面図である。
【
図14】
図7における線10-10に沿って取られた断面図である。
【
図15】
図7のレンズカバーに対するIES配光プロットである。
【発明を実施するための形態】
【0005】
図1~
図15の図および例と関連して以下に実施形態を詳細に記載するが、図を通して同様の番号が同じまたは対応する要素を示す。室内栽培施設(例えば、温室)のための灯具20が
図1および
図2に全体的に描かれており、ハウジング22、第1および第2の照明モジュール24、26(
図2)ならびにハンガアセンブリ28を含むことができる。ハウジング22は、灯支持部分30および灯支持部分30に隣接するコントローラ支持部分32を含むことができる。灯支持部分30は、照明受け34(
図1)および照明受け34下方に設置される窓36(
図2)を画定できる。第1および第2の照明モジュール24、26(
図2)は、窓36上方で照明受け34内に設置でき、かつ以下に更に詳細に記載することになるように、窓36を通して光を発するように構成できる。
【0006】
ハンガアセンブリ28は、第1および第2の照明モジュール24、26から窓36を通して発される光が下方となる植物に送られて成長を刺激できるように、1つまたは複数の植物(図示せず)上方での灯具20の懸吊を容易にすることができる。ハンガアセンブリ28は一対のハンガ支持体38およびハンガブラケット40を含むことができる。ハンガ支持体38は灯具20の対向側においてハウジング22に結合できる。ハンガブラケット40は、ハンガ支持体38と結合でき、かつハンガ支持体38間に延びて室内栽培施設の天井からの灯具20の懸吊を容易にすることができる。一実施形態において、
図1および
図2に例示されるように、ハンガブラケット40は、実質的にJ字形状である横断面形状を有して、室内栽培施設の天井に沿って設けられる梁または他の細長い支持部材からの灯具20の選択的な吊下げを容易にすることができる。
【0007】
ここで
図3および
図4を参照すると、ハウジング22は、主フレーム42、および主フレーム42に重なり、かつ溶接、接着剤、解放可能なタブ(図示せず)、締結具(図示せず)、または各種の適切な代替の永久もしくは解放可能な締結方式のいずれかを介して主フレーム42と共に結合されるカバー部材44を含むことができる。主フレーム42は、窓36を画定する底部照明壁46を含むことができる。
図3に例示されるように、主フレーム42は、協働してコントローラ受け52を画定する底部コントローラ壁48および複数の側壁50を含むことができる。カバー部材44は、
図1に例示されるように、コントローラ受け52に重なって覆う蓋部分54を含むことができる。底部コントローラ壁48、側壁50および蓋部分54は、ハウジング22のコントローラ支持部分32の少なくとも一部を形成できる。
【0008】
図4に例示されるように、第1および第2の照明モジュール24、26は各々、サブマウント56、58、複数の発光ダイオード(LED)(例えば、
図5における60)およびレンズカバー64、66を含むことができる。
図5を参照すると、ここで第1の照明モジュール24について述べることになるが、第2の照明モジュール26も表すと理解できる。LED60は、当該技術分野において一般に知られている各種の方法または技術のいずれかを介してサブマウント56に実装される表面実装LEDから成ることができる。LED60は、サブマウント56に直接的または間接的に実装される各種の適切な構成のいずれかであることができる。LED60は、単色LED(例えば、白、赤もしくは青などの1色の光だけを発することが可能)、多色LED(例えば、白、赤および青などの多様な色を発することが可能)、または両方の組合せから成ることができる。サブマウント56は、LED60を物理的および熱的に支持するために適切である各種の熱伝導性材料のいずれかから形成できる。一実施形態において、LED60は、幅約3.5mmかつ長さ約3.5mmである正方形のLEDであることができる。
【0009】
レンズカバー64は、サブマウント56およびLED60に重なることができ、かつ締結具67または各種の適切な代替の結合方式のいずれかでサブマウント56と結合できる。レンズカバー64は、実質的に平面であるベース基板68、およびベース基板68から突出する複数の光学レンズ素子70を含むことができる。光学レンズ素子70の各々は、LED60のそれぞれの1つと実質的に調心でき、かつ灯具20下方の範囲に向けて(例えば、1つまたは複数の植物に向けて)LED60から発される光を再配分する(例えば、集中または分散させる)ように構成できる。一実施形態において、
図4および
図5に例示されるように、光学レンズ素子70の各々は凹面楕円形状を有することができる。しかしながら、光学レンズ素子70は、LED60から発される光の所望の再配分を達成するための各種の適切な代替形状またはその組合せのいずれかであることができる。
【0010】
図5に例示されるように、LED60は各々、物理的中心Pおよび焦中心Fが同軸であるように光学レンズ素子70のそれぞれの1つと調心できる。別の実施形態において、LED60は各々、物理的中心Pおよび焦中心Fが非同軸であるように光学レンズ素子70のそれぞれの1つとは僅かに偏位できる。一実施形態において、レンズカバー64は、ポリカーボネート材料および/またはポリメタクリル酸メチル(PMMA)から形成される単体一体構造を有することができる。しかしながら、レンズカバー64が内方のLEDを環境条件から保護できる各種の適切な代替の半透明または透明材料のいずれかから形成でき、かつ内方のLEDから伝達される光を再配分するための複数の光学レンズ素子70を収容することもできることが認識されるはずである。
【0011】
レンズカバー64は、レンズカバー64およびサブマウント56が協働してその間に内部72を画定するようにサブマウント56から離間できる。封止材料74が内部72を実質的に満たして、その中にLED60を封止するように、内部72内に封止材料74を設けることができる。封止材料74は、さもなければ封止材料74がなく(例えば、内部72に空気があれば)発生し得る内部72における光損失を低減させる光学的中性(または強化)材料から形成できる。一実施形態において、内部72は、LED60とレンズカバー64との間の光学的一体性に悪影響を及ぼし得る気泡または他の媒体を内部72から実質的になくさせるのに十分な量の封止材料74で満たす(例えば、完全に満たす)ことができる。封止材料74は、気体状流体(例えば、温室効果ガス)など、レンズカバー64を回避することができ得る環境条件からLED60を保護することもできる。一実施形態において、封止材料74は、例えば約1.35と1.6との間の屈折率を有する、メチル型シリコーン(例えば、ポリジメチルシロキサン)またはフェニル型シリコーンなどのシリコーンゲルであることができる。封止材料74のために各種の適切な代替材料のいずれかが企図されることが認識されるはずである。
【0012】
封止材料74はレンズカバー64より実質的に柔らかくなることができる(例えば、封止材料74はレンズカバー64の硬度より小さな硬度を有することができる)。一実施形態において、封止材料74は、レンズカバー64がサブマウント56に組み立てられた後に内部72へ注入またはその他分注できる流体またはゲルなど、流動性材料であることができる。別の実施形態において、封止材料74は、サブマウント56にレンズカバー64を組み立てる前にレンズカバー64上へかつ/またはサブマウント56およびLED60にわたって塗布できる。
【0013】
更に
図5を参照すると、レンズカバー64の外面77にわたって保護コーティング76を設けることができる。保護コーティング76は、さもなければ光学レンズ素子70の光学性能に悪影響を及ぼし得る有害な環境条件からレンズカバー64の外面が保護されるように疎水性、疎油性かつ/または耐薬品性であることができる。保護コーティング76は、追加的または代替的に光学レンズ素子70の伝達品質を光学的に強化できる。一実施形態において、保護コーティング76は、環境条件(例えば、化学エッチング)に対して保護し、また光学レンズ素子70の全体の伝達品質を改善する薄膜無機材料であることができる。薄膜無機材料は、厚さ約10nmと約200nmとの間であることができ、かつ約1.49を超える屈折率を有することができる。適切な薄膜無機材料の一部の例にはMgF2、CaF2、SiO2、Al2O3および/またはTiO2を含む。保護コーティング76が単層配置であるのが図示されるが、保護コーティング76が代替的に同質(同じ材料の多層)であるか異質(多様な材料の多層)である多層配置であることができることが認識されるはずである。
【0014】
第1の照明モジュール24によって発される光が、第1の照明モジュール24の物理的構成(例えば、活用されるLED60の種類(例えば、単色または多色)、LED60の物理的レイアウト、光学レンズ素子(例えば、70)によって提供される光学部品、封止材料(例えば、74)、保護コーティング(例えば、76)および全体の電力消費)によって定められる照明プロファイル(例えば、色の範囲、全体の配光、熱プロファイル)に準拠できることが認識されるはずである。第1の照明モジュールの物理的構成の様々な例が上記されかつ図に図示されるが、所望の照明プロファイルを達成するために第1の照明モジュール24の各種の適切な代替の物理的構成のいずれかが企図されることが認識されるはずである。
【0015】
ここで
図1および
図3を参照すると、ヒートシンク78を第1および第2の照明モジュール24、26の各々にわたって設置でき、かつ第1および第2の照明モジュール24、26から離れて熱を放散するように構成できる。ヒートシンク78は、例えばアルミニウムまたは銅などの、各種の熱伝導性材料のいずれかから形成できる。ヒートシンク78は、LED(例えば、60)と反対側においてサブマウント56、58と接触していることができる。LED(例えば、60)によって発生される熱はサブマウント56、58からヒートシンク78に伝えられ、そして複数のフィン80によって周辺環境に放散できる。一実施形態において、サブマウント56、58とヒートシンク78との間に、例えば熱ペーストなどのヒートシンク化合物(図示せず)が設けられて、その間の熱伝導率を強化できる。ヒートシンク78が第1および第2の照明モジュール24、26にわたって設けられる単体部品であるのが図示されるが、第1および第2の照明モジュール24、26の各々のために代替的に専用ヒートシンクを設けることができることが認識されるはずである。
【0016】
ここで
図3を参照すると、コントローラ82をコントローラ受け52に設置でき、かつ第1および第2の照明モジュール24、26に給電しかつそれらを制御するように構成できる。
図1に例示されるように、カバー部材44の蓋部分54はコントローラ受け52およびコントローラ82に重なることができる。蓋部分54は、コントローラ82に対してヒートシンクとして機能でき、かつ複数のフィン84を含んで、コントローラ82からの熱の放散を促進できる。蓋部分54とコントローラ82との間に、例えば熱ペーストなどのヒートシンク化合物(図示せず)が設けられて、その間の熱伝導率を強化できる。主フレーム42およびカバー部材44は各々、例えばアルミニウムなどの熱伝導性材料から形成できる。第1および第2の照明モジュール24、26ならびにコントローラ82からの熱はハウジング22の全体を通じて伝達されて、ヒートシンク78および蓋部分54の冷却性を効果的に補足できる。
【0017】
ここで
図1および
図2を参照すると、ハウジング22は、第1および第2の照明モジュール24、26ならびにコントローラ82が互いから物理的に離間されるように、灯支持部分30とコントローラ支持部分32との間に延びる通路85を画定できる。通路85は、灯支持部分30とコントローラ支持部分32との間を空気が流れるのを可能にして、動作中の第1および第2の照明モジュール24、26ならびにコントローラ82の冷却を強化するように構成できる。一実施形態において、
図3に例示されるように、ハウジング22は、灯支持部分30とコントローラ支持部分32との間に延びる複数のリブ部材86を備えて、その間の構造的剛性を与えることができる。
【0018】
ここで
図6を参照すると、コントローラ82は、電源モジュール88およびLEDドライバモジュール90を含むことができる。電源モジュール88はLEDドライバモジュール90と結合でき、そしてLEDドライバモジュール90は第1および第2の照明モジュール24、26の各々と(例えば、並列に)結合できる。電源モジュール88は、第1および第2の照明モジュール24、26に給電するための電源モジュール88に外部電力を送るための、A/C電力源などの電力源(図示せず)と結合される電力入力92を含むことができる。電源モジュール88は、電力源からの外部電力を調整(例えば、AC電力をDC電力に変換)してLED(例えば、60)の給電を容易にするように構成できる。一実施形態において、灯具20は、約85VACと約347VACとの間の入力電力(例えば、750ワット負荷容量)で動作するように構成できる。
【0019】
LEDドライバモジュール90は、以下に更に詳細に記載することになるように、第1および第2の照明モジュール24、26を制御するためのLEDドライバモジュール90に制御信号を送る、例えば温室コントローラなどの制御源(図示せず)と結合される制御入力94を含むことができる。LEDドライバモジュール90は、例えばBACnet、ModBusまたはRS485などの、各種の適切な信号プロトコルのいずれかに従って通信するように構成できる。
【0020】
電力入力92および制御入力94は、電源モジュール88およびLEDドライバモジュール90にそれぞれ外部電力および制御信号を送ることができるプラグ(図示せず)とインタフェースするように構成されるソケット96(
図2および
図6)に配線できる。一実施形態において、ソケット96はヴィーラント型コネクタであることができるが、他のコネクタ型も企図される。電力および制御信号がソケット96を通して(例えば、同じケーブルを介して)送られるのが図示されるが、電力および制御信号が異なるケーブルに沿って電源モジュール88およびLEDドライバモジュール90に伝送されるように、灯具20が代替的に電力および制御信号のための別々のポートを含むことができることが認識されるはずである。
【0021】
LEDドライバモジュール90は、LED(例えば、60)によって発生される光の強度、色およびスペクトルの1つまたは複数を時間の関数(例えば、光処方)として制御するように構成できる。LEDドライバモジュール90は、第1および第2の照明モジュール24、26が照明環境内で独立して制御可能であるそれぞれの第1および第2の照明域を定めるように、第1および第2の照明モジュール24、26の光処方を独立して制御できる。第1および第2の照明域の光処方は、したがって照明環境内に設けられる植物の照明要件に適合するように調節できる。例えば、第1および第2の照明域の各々に設けられる植物が同じである(または類似した照明要件を有する)とき、第1および第2の照明モジュール24、26のためのそれぞれの光処方は同じであり、第1および第2の照明域間で実質的に一様な照明環境を与えることができる。第1の照明域に設けられる一群の植物が第2の照明域に設けられる一群の植物と異なる照明要件を有するとき、第1および第2の照明モジュール24、26のためのそれぞれの光処方は、各群の植物間の異なる照明要件に適合するように調節できる。一実施形態において、第1および第2の照明モジュール24、26は、制御信号がそれらの一意のアドレスに基づいて第1および第2の照明モジュール24、26の各々に(LEDドライバモジュール90を介して)別々の照明処方を割り当てることができるように、一意のアドレスを有することができる。LEDドライバモジュール90が第1および第2の照明モジュール24、26の各々の光処方を制御するように構成されるとして記載されるが、LEDドライバモジュール90が追加的または代替的に第1および第2の照明モジュール24、26の各種の適切な代替の可変照明特徴のいずれか(例えば、制御信号でリアルタイムに制御できる任意の照明特徴)を制御するように構成できることが認識されるはずである。
【0022】
第1および第2の照明モジュール24、26は、互いから物理的に別々である自立型独立ユニットであることができる。そのため、第1および第2の照明モジュール24、26の各々の物理的構成および可変照明特徴は、第1および第2の照明域が所望の照明環境を達成するようにカスタマイズされるのを可能にするように、個々に選択できる。一実施形態において、第1および第2の照明モジュール24、26は植物のライフサイクルの間に異なる照明モジュールと交換されて、そのライフサイクルの全体を通じて植物のための照明環境を最適化できる。
【0023】
図7~
図11は、上記した
図4および
図5に図示されるレンズカバー64と類似している、または多くの点で同じであることができるレンズカバー164の代替実施形態を例示する。例えば、レンズカバー164は、ベース基板168、およびベース基板168から突出しかつ実質的に凸形状である複数の光学レンズ素子170を含むことができる。しかしながら、
図7~
図10に例示される光学レンズ素子170は、
図5に例示される光学レンズ素子70とは異なる形状およびそのため異なる光学特性を有することができる。
【0024】
ここで
図9~
図11を参照すると、ここで光学レンズ素子170の1つを記載することになるが、レンズカバー164の光学レンズ素子170の残りも表すと理解できる。
図9および
図10に例示されるように、光学レンズ素子170は、互いから離間される外面141および内面143を含むことができる。外面141および内面143は各々、いかなる表面欠陥(例えば、人間の目で見えて互いに対して角度がある2つ以上の別個の表面)もない連続平滑面であることができる。
【0025】
内面143は内部空洞145を画定できる。内部空洞145内に少なくとも部分的にLED160を設置でき、そして封止材料(例えば、74)が内部空洞145を実質的に満たして、その中にLED160を封止するように、内部空洞145内に封止材料(例えば、74)を設けることができる。LED160は物理的中心P1を有することができ、そして光学レンズ素子170は互いと実質的に同軸である焦中心F1を有することができる。代替実施形態において、LED160は、物理的中心P1および焦中心F1が非同軸であるように光学レンズ素子170とは僅かに偏位できる。外面141は実質的に凸形状であることができ、かつ外周PR1(
図11)に沿ってベース基板168から延びることができる。内面143は実質的に凸形状であることができ、かつ内周PR2(
図12)に沿ってベース基板168から延びることができる。光学レンズ素子170は、実質的に矩形であるが丸い角の2次元形状(焦中心F1に直交する横断面において取られる)を有することができる。ベース基板168は、光学レンズ素子170の周りを周方向に延び、しかも成形工程を介して形成される場合、型からのレンズカバー164の離脱を容易にする環状溝169を画定できる。光学レンズ素子170は、焦中心F1に関して実質的に対称であることができる。
【0026】
図9に例示されるように、光学レンズ素子170は、外周PR1の対向側間に延びかつ焦中心F1に直交する長さL1を有することができる。外面141は、長さL1に沿って焦中心F1に関して対称であることができる。外面141は、焦中心F1と交差する中心プロファイル147、および中心プロファイル147の対向側から外周PR1に延びる一対の外側曲線プロファイル149を有することができる。中心プロファイル147および一対の外側曲線プロファイル149は、協働して外面141のための長手方向2次元プロファイル(幅W1(
図10)に直交する横断面において取られる)を画定できる。中心プロファイル147は実質的に平面であることができ、かつ焦中心F1に垂直であることができる。外面141が偏平、半卵形の長手方向2次元形状を有するように、中心プロファイル147は光学レンズ素子170の長さL1の約1/3にわたって延びることができ、そして外側曲線プロファイル149の各々は光学レンズ素子170の長さL1の約1/3にわたって延びることができる。外面141は、光学レンズ素子170の焦中心F1によって(長さL1に対して)二分でき、かつ焦中心F1に関して実質的に対称(例えば、完全に対称)である長手方向2次元形状を有することができる(例えば、焦中心F1の一方側に位置する外面141が焦中心F1の反対側に位置する外面141の鏡像である)。
【0027】
内面143は焦中心F1に関して対称であることができる。内面143は、焦中心F1の対向側から内周PR2に延びる一対の曲線プロファイル151を含むことができる。曲線プロファイル151は、外側曲線プロファイル149とは異なる形状を有することができる。曲線プロファイル151は、協働して、実質的に放物線形状である内面143のための長手方向2次元形状(幅W1に直交する横断面において取られる)を画定できる。一実施形態において、外側曲線プロファイル149は曲線プロファイル151より大きな曲率を有することができる(例えば、外側曲線プロファイル149の曲率半径は曲線プロファイル151の曲率半径より小さくなることができる)。内面143は、光学レンズ素子170の焦中心F1によって(長さL1に対して)二分でき、かつ焦中心F1に関して実質的に対称(例えば、完全に対称)である長手方向2次元形状を有することができる。
【0028】
レンズカバー164は、内面143および内部空洞145に隣接する凹部153を画定できる。凹部153は、製造中にサブマウント(例えば、56)がレンズカバー164へ押し込まれるときに内部空洞145から押し出され得る過剰な封止材料(例えば、74)を捕捉するように構成できる。一実施形態において、凹部153は内面143の周りを周方向に延びることができる。凹部153は、製造中の光学レンズ素子170の離型を強化することもでき、かつ隣接する光学レンズ素子170間の光の分離を促すことができる。
【0029】
外面141および内面143は、協働して、材料厚さT1を有する光学レンズ素子170のための全体の長手方向2次元形状を画定できる。外面141および内面143が異なる全体の長手方向2次元形状を有するので、光学レンズ素子170の外周PR1における材料厚さT1は焦中心F1における材料厚さT1より厚くなることができる。一実施形態において、焦中心F1における材料厚さT1は約2mmと約3mmとの間、より詳細には約2.4mmであることができる。
【0030】
図10に例示されるように、光学レンズ素子170は、外周PR1の対向側間に延びかつ長さL1(
図9)にかつ焦中心F1に直交する幅W1を有することができる。幅W1は、外周PR1において焦中心F1に直交する方向に測定される光学レンズ素子170の最狭寸法であると理解できる。幅は長さL1より狭くなることができる。幅W1と長さの比は約2:3であることができる。一実施形態において、幅W1は約6.5mmと約7.5mmとの間、より詳細には約6.9mmであることができ、そして長さL1は約8.5mmと約10mmとの間、より詳細には約9.3mmであることができる。
【0031】
外面141は、幅W1に沿って焦中心F1に関して対称であることができる。外面141は、光学レンズ素子170の焦中心F1によって(幅W1に対して)二分でき、かつ焦中心F1に関して実質的に対称(例えば、完全に対称)である幅方向2次元形状(長さL1に直交する横断面において取られる)を有することができる。内面143は、幅W1に沿って焦中心F1に関して対称であることができる。内面143は、同じく光学レンズ素子170の焦中心F1によって(幅W1に対して)二分でき、かつ焦中心F1に関して実質的に対称(例えば、完全に対称)である幅方向2次元形状(長さL1に直交する横断面において取られる)を有することができる。
【0032】
外面141は、焦中心F1の対向側から外周PR1に延びる一対の曲線プロファイル155を含むことができる。曲線プロファイル155は、協働して、実質的に半円形状である外面141のための幅方向2次元形状(長さL1に直交する横断面において取られる)を画定できる。内面143は、焦中心F1の対向側から内周PR2に延びる一対の曲線プロファイル157を含むことができる。曲線プロファイル157は、協働して、実質的に半円形状である内面143のための幅方向2次元形状(長さL1に直交する横断面において取られる)を画定できる。一実施形態において、曲線プロファイル155は曲線プロファイル157より大きな曲率を有することができる(例えば、曲線プロファイル155の曲率半径は曲線プロファイル157の曲率半径より小さくなることができる)。
【0033】
外面141および内面143は、協働して、材料厚さT2を有する光学レンズ素子170のための全体の幅方向2次元形状を画定できる。外面141および内面143が異なる全体の幅方向2次元形状を有するので、光学レンズ素子170の焦中心F1における材料厚さT2は外周PR1における材料厚さT2より厚くなることができる。一実施形態において、焦中心F1における材料厚さT2は約2mmと約3mmとの間、より詳細には約2.4mmであることができる
【0034】
ここで
図9および
図10を参照すると、外周PR1は第1の仮想平面PL1内にあることができ、そして内周PR2は第2の仮想平面PL2内にあることができる。外面141は、焦中心F1に沿って測定される高さH1だけ第1の仮想平面PL1から離間できる。一実施形態において、高さH1は約2mmと約3mmとの間、より詳細には約2.5mmであることができる。内面143は、焦中心F1に沿って測定される高さH2だけ第1の仮想平面PL1から離間できる。一実施形態において、高さH2は約0.75mmと約1.25mmとの間、より詳細には約1.0mmであることができる。
【0035】
ここで
図13を参照すると、外面141の外側曲線プロファイル149の各々の異なる位置に複数の仮想線171を設けることができる。仮想線171の各々は、各仮想線171が第1の仮想平面PL1に関して角度173だけ曲げられるように、外側曲線プロファイル149の接線であることができる。外側曲線プロファイル149の各々は、各仮想線171の角度173が第1の仮想平面PL1により近い仮想線171の角度173より小さくかつ焦中心F1により近い仮想線171の角度173より大きいように、中心プロファイル147のそれぞれの1つに向けて傾斜させる(例えば、起伏をつける)ことができる。
【0036】
外面141の中心プロファイル147の異なる位置に複数の仮想線175(1つ図示される)を設けることができる。仮想線175の各々は、各仮想線175が第1の仮想平面PL1に関して角度177だけ曲げられるように、中心プロファイル147の接線であることができる。中心プロファイル147は、各仮想線175の角度177が第1の仮想平面PL1により近い仮想線175の角度177以下でありかつ焦中心F1により近い仮想線175の角度177以上であるように、焦中心F1に向けて上方へ曲げる(例えば、起伏をつける)ことができる。
【0037】
内面143の曲線プロファイル151の各々の異なる位置に複数の仮想線179を設けることができる。仮想線179の各々は、各仮想線179が第2の仮想平面PL2に関して角度181だけ曲げられるように、曲線プロファイル151の接線であることができる。曲線プロファイル151の各々は、各仮想線179の角度181が第2の仮想平面PL2により近い仮想線179の角度181より小さくかつ焦中心F1により近い仮想線179の角度181より大きいように、焦中心F1に向けて傾斜させる(例えば、起伏をつける)ことができる。一実施形態において、第1の仮想平面PL1に最も近い仮想線171のそれぞれの1つの角度173は約70度であり、中心プロファイル147から延びる外側曲線プロファイル149のそれぞれの1つに最も近い仮想線175の角度177は約3度であり、そして第2の仮想平面PL2に最も近い仮想線179のそれぞれの1つの角度181は約60度である。
【0038】
ここで
図14を参照すると、外面141の曲線プロファイル155の各々の異なる位置に複数の仮想線183を設けることができる。仮想線183の各々は、各仮想線183が第1の仮想平面PL1に関して角度185だけ曲げられるように、曲線プロファイル155の接線であることができる。曲線プロファイル155の各々は、各仮想線183の角度185が第1の仮想平面PL1により近い仮想線183の角度185より小さくかつ焦中心F1により近い仮想線183の角度185より大きいように、焦中心F1に向けて傾斜させる(例えば、起伏をつける)ことができる。
【0039】
内面143の曲線プロファイル157の各々の異なる位置に複数の仮想線187を設けることができる。仮想線187の各々は、各仮想線187が第2の仮想平面PL2に関して角度189だけ曲げられるように、曲線プロファイル157の接線であることができる。曲線プロファイル157の各々は、各仮想線187の角度189が第2の仮想平面PL2により近い仮想線187の角度189より小さくかつ焦中心F1により近い仮想線187の角度189より大きいように、焦中心F1に向けて傾斜させる(例えば、起伏をつける)ことができる。一実施形態において、第1の仮想平面PL1に最も近い仮想線183のそれぞれの1つの角度185は約71度であり、そして第2の仮想平面PL2に最も近い仮想線187のそれぞれの1つの角度189は約71度である。
【0040】
再び
図7を参照すると、光学レンズ素子170はベース基板168に格子状配置に設けることができる。各光学レンズ素子170は内方のLED(例えば、160)と協働して、下方の植物に光を与えるのに従来の栽培照明方式より効果的である、各光学レンズ素子170からの配光を提供できる。レンズカバー164に対するIES配光プロットの一例が
図15に図示される。
【0041】
レンズカバー164を組み込んだ複数の灯具(例えば、20)が従来の照明方式と類似した仕方(例えば、従来の方式と同数の灯具および灯具レイアウト)で室内栽培施設に配置されると、灯具(例えば、20)は、よりエネルギー効率的であることができ、より良好な光均一性を達成でき、かつ従来の照明方式より高い光合成光子束密度(PPFD)を有することができる。
【0042】
以上の実施形態および例の記載は例示および説明の目的で提示されている。それは、記載した形態に網羅的であるとも限定的であるとも意図されない。以上の教示を考慮して多数の変更が可能である。それらの変更の一部が述べられており、他は当業者によって理解されるであろう。実施形態は、様々な実施形態の例示のために選ばれて記載された。範囲は、もちろん本明細書に記載される例または実施形態に限定されるのではなく、当業者によって任意の数の応用および同等の装置に利用できる。むしろ、本明細書に添付される特許請求の範囲によって範囲が定められることがここに意図される。また、特許請求および/または記載されたいかなる方法に対しても、方法がフロー図と併せて記載されているかどうかにかかわらず、文脈によって別途特記または必要とされない限り、方法の実行において行われるステップのいかなる明示的または黙示的な順序も、それらのステップが提示された順に行われなければならないこと、および異なる順にまたは並列に行われ得ることを意味するものではないことが理解されるべきである。
【符号の説明】
【0043】
20 灯具
22 ハウジング
24 第1の照明モジュール
26 第2の照明モジュール
28 ハンガアセンブリ
30 灯支持部分
32 コントローラ支持部分
34 照明受け
36 窓
38 ハンガ支持体
40 ハンガブラケット
42 主フレーム
44 カバー部材
46 底部照明壁
48 底部コントローラ壁
50 側壁
52 コントローラ受け
54 蓋部分
56 サブマウント
58 サブマウント
60 発光ダイオード
64 レンズカバー
66 レンズカバー
67 締結具
68 ベース基板
70 光学レンズ素子
72 内部
74 封止材料
76 保護コーティング
77 外面
78 ヒートシンク
80 フィン
84 フィン
82 コントローラ
85 通路
86 リブ部材
88 電源モジュール
90 LEDドライバモジュール
92 電力入力
94 制御入力
96 ソケット
141 外面
143 内面
145 内部空洞
147 中心プロファイル
149 外側曲線プロファイル
151 曲線プロファイル
153 凹部
155、157 曲線プロファイル
160 LED
164 レンズカバー
168 ベース基板
169 環状溝
170 光学レンズ素子
171、175、179、183、187 仮想線
173、177、181、185、189 角度
F、F1 焦中心
H1、H2 高さ
L1 長さ
P、P1 物理的中心
PL1 第1の仮想平面
PL2 第2の仮想平面
PR1 外周
PR2 内周
T1、T2 材料厚さ
W1 幅