適應於植物的光譜靈敏度的光源的製作方法
2023-12-01 15:19:02 1
本申請要求2014年4月17日提交的美國臨時專利申請序列號61/980,829的優先權權益，並且要求2014年4月25日提交的美國臨時專利申請序列號61/984,417的優先權權益，其中這些申請中的每一個通過引用以其全文結合在此。
本申請還涉及2015年1月8日提交的美國專利申請號14/413,451，該申請為2013年7月9日提交的國際申請序列號PCT/US2013/049708的美國國家級申請，其中該PCT/US2013/049708國際申請基於2012年7月10日提交的美國臨時專利申請序列號61/669,825並且要求其優先權，所有這些申請以其全文結合在此。本申請還涉及2015年3月27日提交的美國專利申請號14/670,653，該申請要求2014年3月28日提交的美國臨時專利申請序列號61/971,584的權益並且基於該美國臨時專利申請，這兩個申請均通過引用以其全文結合在此。
背景
本發明涉及植物生長。更確切地說，本發明涉及一種對植物進行輻射以便增強光合作用的方法和組件。
本領域中眾所周知的是，在光合作用過程期間，植物吸收不同頻率的光以便驅動光合過程。具體地，光合有效輻射(PAR)是在約400納米(nm)至700nm光譜範圍內的輻射。本領域中還已知的是，最豐富的植物色素且負責植物代謝的色素，即葉綠素，可最有效地捕獲紅光和藍光。
在光合作用過程中，植物中的葉綠素色素吸收光子以便驅動代謝過程並且耗散光子內的過剩能量。同時，作為紅色/遠紅外以及藍色/UV-A和UV-B光電傳感器或感光器的其他色素發生化學反應以便調整植物的行為和發育。因此，通過提供紅色光譜和藍色光譜的光，已顯示出植物以增加的速率生長。
另外，本領域中還已知的是，植物需要周轉或黑暗中的時間。具體地，當色素已經接受一個光子時，該能量轉移通過一個電子傳遞鏈(ETC)，在此期間另外的光子能量不能通過該ETC耗散，而是替代地可通過其他有害的氧化過程耗散並且該色素接受電荷。然而，當另外的光子轟擊該植物時，這些色素將繼續試圖進行代謝從而使植物出現應變或疲勞。因此，需要黑暗時間以便允許色素完成代謝過程並且重新啟動該過程。因此，正如人類需要睡眠一樣，植物類似地需要停歇時間以便優化代謝過程。
概述
因此，本發明的一個主要目的是利用一個AC電源來增強植物的生長特性。
本發明的另一個目的是提供增強植物生長的具有成本效益的照明。
本發明的又一個目的是提供一種用於多株植物的照明組件。
本發明的另一個目的是提供使用一個DC電源對提供給植物的光進行調製的替代方法。
這些和其他目的、特徵以及優點將從本說明書的其餘部分變得明顯。
一種用於植物(包括花)生長的園藝組件。該組件包括多個AC供電光源組件，這些AC供電光源組件鄰近植物並且適應於植物的光譜靈敏度。提供一種光引擎組件，該光引擎組件是可調光的並且通過相位切割可以阻止電流通往該組件中的LED，從而提供該組件不發光的周期。進一步地，該光引擎組件包括一個晶片元件，該晶片元件以串聯方式提供紅色發光二極體(LED)和藍色發光二極體兩者，這樣使得可以通過相位切割控制紅光發射和藍光發射。
附圖簡要說明
圖1是在一個受控環境中的用於增長植物壽命的一個照明組件的側面透視圖；
圖2是用於增長植物壽命的一個照明組件的框圖；
圖3是用於增長植物壽命的一個照明組件的一個託盤的俯視平面圖；
圖4是用於增長植物壽命的一個照明組件的一個電路的示意圖；
圖5是示出由葉綠素A、葉綠素B以及類胡蘿蔔素吸收的在一定波長範圍內的光量的圖；
圖6是用於增長植物壽命的一個照明組件的一個電路的示意圖；並且
圖7是示出圖6的電路的電壓和輸入電流的波形的圖。
詳細說明
如圖1所示，一個園藝組件10可以位於任何位置處，包括戶外、溫室中、室內等。組件10包括一個容器或空間12，典型地以並排關係種植的植物14位於該容器或空間中。在一個實施例中，提供一個作為培育裝置的容器12，該培育裝置在一個實施例中總體上為矩形形狀，其具有以平行間隔關係緊固到同樣處於平行間隔關係的頂壁18和底壁20上的第一側壁15和第二側壁16以及一個後壁22以便形成一個中空的內部空腔24。一個前壁或門(未示出)被鉸接地緊固到一個側壁14或16上以便允許進入容器12的內部空腔24。儘管在另一個實施例中該門完全地封閉內部空腔24，優選地，該門由一種透明材料製成以便允許看到內部空腔24。
多個可旋轉固持構件或託盤28被布置在內部空腔24內，該多個可旋轉固持構件或託盤具有接收其中具有幼苗31的多個土壤塊體30的開口29。具體地，土壤塊體30具有用於由託盤28的開口29接收並固持住的大小和形狀。託盤28旋轉或傾斜到不同角度以確保光對土壤塊體30和幼苗31的完全覆蓋。
多個照明元件32被緊固到每個託盤28上並且彼此電連接。在一個優選實施例中，多個照明元件32是接收一個AC輸入的發光二極體元件。具體地，這些組件結合來自以下專利申請中的任何一個的AC驅動的LED技術：授予戈瑞吉卡(Grajcar)的美國專利公開號2011/0101883；授予戈瑞吉卡的美國專利公開號2011/0109244；授予戈瑞吉卡的美國專利公開號2011/0210678；授予戈瑞吉卡的美國專利公開號2011/0228515；授予戈瑞吉卡的美國專利公開號2011/0241559；授予戈瑞吉卡的美國專利公開號2011/0273098；授予戈瑞吉卡的美國專利申請號13/452332和/或授予戈瑞吉卡的美國專利臨時申請號61/570,552，所有這些專利均通過引用以其全文結合在此。
在一個實施例中，每個照明元件32致使發射藍色波長(450-495nm)光、紫外光和近紫外光(350-450nm)、紅光(620-750nm)，或者利用電磁輻射。確切地說，照明元件32使電磁輻射/紫外/藍色波長照明元件和紅色波長元件結合在同一託盤28上，如圖3中示出為照明元件32a和32b。在一個實施例中，此類藍色波長照明元件32a和紅色波長照明元件32b具有不同的光照持續時間周期。因此，作為一個實例，一個第一藍色波長照明元件具有3ms的光照持續時間周期，而一個紅色波長照明元件具有2秒的光照持續時間。
可替代地，照明元件32a和32b具有剛好交錯的同一持續時間。作為此實施例的一個實例，一個第一藍色波長照明元件32a具有3ms的光照持續時間或周期和3ms的黑暗持續時間或周期。一個第二紅色波長照明元件32b也被設置在該託盤上，該第二紅色波長照明元件同樣具有3ms的光照持續時間或周期和3ms的黑暗持續時間或周期。在一個實施例中，該第一照明元件和第二照明元件同時發光或呈現重疊區。在另一個實施例中，該第二紅色波長照明元件在該第一藍色波長照明元件正發光的3ms期間是黑暗的。隨後，當該第二紅色波長照明元件持續發光3ms時，該第一藍色照明元件是黑暗的並且不發光。
照明元件32由一個電力電源33供電，並且進一步具有致使光強度減小到小於3流明的一個調光裝置34。因此，在整個容器12中發射一種恆定的低強度波長光。該光可以具有一個窄頻率或是單色的以引導所希望的精確光波長。另外，雖然描述為低強度，但可以提供更高強度波長光。進一步地，在其中由於LED照明元件的特性利用LED元件的實施例中，這些光可以保持打開持續長的持續時間。
雖然光的強度可以減小到小於3流明，但光的強度可以類似地增加以便輸出800流明、1000流明或更多。類似地，雖然光持續時間可以持續長時間周期諸如數天、數周或數月，但光周期與暗周期之間的持續時間也可以被控制成數小時、數分鐘、數秒並且甚至數毫秒。
另外，一個加溼裝置36與內部空腔24相關聯並且優選地接合頂壁18，並且具有可以在門26關閉時增加內部空腔24內的溼度的管材元件。以此方式，該內部空腔內的溼度可以被控制成提供從0％溼度到100％溼度的任何相對溼度，這樣使得內部空腔24內的溼度是預先確定的。優選地，該溼度大致處於50％-80％之間。另外，一個加熱裝置38被電連接到電源33上(如圖2所描繪)，並且被布置在內部空腔24內以便在該內部空腔內提供預先確定量的熱量。
在一個實施例中，一個磁性裝置40與培育裝置10相關聯。在一個實施例中，磁性裝置40位於該內部空腔內以便形成穿過或影響這些幼苗並產生植物14的一個預先確定的磁通量。
雖然被描繪為以並排關係種植，可以設想單株植物14或彼此以任何關係種植的多株植物14並且不落在本披露之外。在一個實施例中，照明元件32鄰近植物14放置或安裝，這樣使得至少一株植物接收由照明元件32發射的輻射。
照明元件32是可調光的並且如授予戈瑞吉卡的美國專利申請號12/824,215和/或授予戈瑞吉卡的美國專利申請序列號12/914,575中所描述的那樣被構造，這兩個專利申請均通過引用結合在此。一個此類的組件(僅作為一個實例)在圖4中示出，該組件具有一對輸入端子50，該對輸入端子被適配成接收一個周期性激勵電壓，這樣使得這些端子可以接收AC電流或具有相同大小且相反極性的電流，所述電流響應於該激勵電壓流動以便提供一個AC輸入。該AC電流隨後由驅動電路52進行調節，該驅動電路任選地包括一個金屬氧化物壓敏電阻(MOV)54和一個整流裝置55，在一個優選實施例中，該整流裝置是由多個發光二極體(LED)56形成的一個橋式整流器。
發光二極體(LED)56被安排在一個第一網絡58中，其中第一網絡58被安排成響應於該激勵電壓超過與第一網絡58相關聯的至少一個正向閾值電壓來傳導電流。任選地，根據驅動電路52，一個電阻器60或多個電阻器可以用於在該電流到達第一網絡58之前對其進行調節。第一網絡58中的LED 56可以是任何類型或顏色。在一個實施例中，第一網絡58中的LED 56是紅色LED，其產生具有約600-750納米(nm)的波長的光。在另一個實施例中，該第一LED網絡是藍色LED，其產生具有約350-500nm的波長的光。可替代地，紅色LED和藍色LED兩者可以被設置在一起，或者可以在不落在本披露的範圍之外的情況下類似地使用其他顏色(諸如綠色)的LED。
具有多個LED 56的一個第二網絡62另外被設置成與第一網絡58處於串聯關係。第二網絡62中的LED 56可以是任何類型或顏色。在一個實施例中，第二網絡62中的LED 56是紅色LED，其產生具有約600-750納米(nm)的波長的光。在另一個實施例中，該第二LED網絡是藍色LED，其產生具有約350-500nm的波長的光。可替代地，紅色LED和藍色LED兩者可以被設置在一起，或者可以在不落在本披露的範圍之外的情況下類似地使用其他顏色(諸如綠色)的LED。
一個旁路通路64被設置在照明元件32中，該旁路通路與第一網絡58處於串聯關係並且與第二網絡62處於並聯關係。另外，提供一個受控阻抗的多個元件位於旁路通路64內，這些元件可以例如僅僅是一個電晶體66，在一個實施例中，該電晶體是一個耗盡型MOSFET。另外的電晶體、電阻器等可以用在旁路通路64內，所有這些部件對電流進行調節以便提供從旁路通路64到第二網絡62的平穩且連續的過渡。
因此，從在此的披露應當了解，可以基於LED群或LED網絡58和62的適當選擇以及一個或多個選擇性電流分流調節電路的安排來實現或設計隨輸入激勵波形而變化的色溫改變以便調製圍繞選定的LED網絡58和62的一個旁路電流。每個群中二極體數目、激勵電壓、相控範圍、二極體顏色以及峰值強度參數的選擇可以被操控來產生針對一系列照明應用的改進的電性能和/或光輸出性能。
能夠在不利用DC電源的情況下使用調光裝置34對照明元件32進行調製。在一個實施例中，如圖所示，調光裝置34利用前沿和下降沿相位切割元件。作為一個實例，僅一個三端雙向可控矽開關調光器在一個前沿處呈現相位切割，而一個IGBT調光器在一個後沿處呈現相位切割。在此實施例中，具有前沿和後沿相位切割兩者的調光裝置與驅動電路52處於電連通。以此方式，通過在一個調光裝置34中利用這兩者，可以提供一個預先確定的無電流周期。因此，與調光裝置34相關聯的一個控制裝置可以用於確定該無電流周期以及因此暗周期。
在另一個實施例中，調光裝置34包括至少一個SCR可控矽整流器，並且在一個實施例中包括用於切斷持續提供一個預先確定的時間周期的電流的第一SCR和第二SCR。該切割可以以一個零相角或可替代地以一定角度發生。因此，通過利用SCR，調光裝置34再次充當照明元件32的一個可控制的接通/斷開開關。確切地說，在一個實施例中，該控制裝置(諸如控制旋鈕)與第一SCR和第二SCR連通，這樣使得該預先確定的光周期和暗周期可以被設定為從0-30分鐘的任何預先確定的時間周期。
圖6示出允許不同的照明元件32a和32b交錯的一個替代實施例。此實施例示出具有一個AC輸入端70的一個電路68，該AC輸入端向驅動電路69提供AC電流，該驅動電路包括一個橋式整流器72的用於在第一多個照明元件32a中供應輸入的一半，在一個實施例中，該第一多個照明元件提供一個紅色光譜輸出。隨後，並行地，該第二多個照明元件32b通過一個二極體74(諸如齊納二極體)接收來自該AC輸入端的一個輸入。每群照明元件32a和32b還具有另外的電流調節元件，在此實施例中，這些另外的電流調節元件被設置為具有控制電阻器的a型電晶體。
因此，如圖7所示，對輸入到第一照明元件32a和第二照明元件32b的電流進行調節。圖7示出由電路68產生的針對照明元件32a和32b的電壓輸入80以及電流輸入82和84。當向該電路施加正電壓時，第一電流輸入82提供一個最大電流輸入86，並且當電壓輸入80下降到零以下時，該第一電流輸入不提供電流88。同時，當電壓為負或低於零時，第二電流輸入84提供一個最大電流輸入90，而當該電壓高於零或為正時，則不存在電流92。
因此，利用單個電壓源，每組照明元件32a和32b的電流頻率被偏置，這樣使得在沒有電流流向第一照明元件32a、從而致使第一照明元件32a黑暗的一個周期期間，電流流向第二照明元件32b，從而致使第二照明元件32b提供光，並且反之亦然。以此方式，人類可以感知到連續的光，但是不同的葉綠素A和B接收其吸收的波長的光持續一個周期，並且隨後接收其不吸收的光持續一個周期，並且因此單獨的色素可以感知到光周期和暗周期。
在操作中，可以研究並且確定針對一種特定植物的預先確定的光周期和暗周期、以及針對一種植物的優化該植物的特性(諸如生長、產量等)的預先確定的光波長或顏色。隨後，照明元件32被製造成呈現該預先確定的光波長，並且調光裝置34可以被調整成提供用於進行最佳生長的預先確定的最佳光周期和暗周期。
具體地，大多數植物包含葉綠素A、葉綠素B或類葫蘿蔔素，或者這三者的某種組合。確切地說，葉綠素A、葉綠素B以及類葫蘿蔔素是負責植物內的光合作用的色素。圖5示出由葉綠素A、葉綠素B以及類葫蘿蔔素吸收的光隨如曲線105(葉綠素A)、曲線110(葉綠素B)以及曲線115(類胡蘿蔔素)所示的波長而變化的示例性繪圖100。
在圖5中，曲線105提供葉綠素A接受或吸收不同波長的光的示例性表示。吸收在380nm與780nm之間的波長中出現明顯的峰值。在此實例中，葉綠素A的一個第一峰值120在約390-395nm處出現，一個第二峰值125在約410-415處出現，並且一個第三峰值130在約690-695nm處出現。這些實例是說明性的而非限制性的。
對於葉綠素B吸收曲線110，一個第一峰值135在約420-425nm處出現。第二峰值140在約470-480nm處出現，其中一個最終峰值145在約665-670nm處出現。同樣，這些實例是說明性的而非限制性的。
對於類葫蘿蔔素吸收曲線115，一個第一峰值150在約415-420nm處出現。第二峰值155在約465-470nm處出現，並且一個第三峰值160在約490-500nm處出現。同樣，這些實例是說明性的而非限制性的。
因此，在製造一個園藝組件的選擇過程期間，對待生長的一種類型的植物進行分析，以便確定存在於特定植物中的用於促進光合作用的葉綠素A、葉綠素B和/或類葫蘿蔔素的濃度。隨後，選擇具有與該植物內的一個色素(葉綠素A、葉綠素B或類胡蘿蔔素)的一個峰值120、125、130、135、140、145、150、155或160相關的一個窄波帶的一個第一照明元件或第一多個照明元件。因此，在一個實施例中，當在該植物中發現葉綠素A時，選擇呈現約410-415nm的峰值125的一個照明元件32a。因此，選擇具有在400nm至425nm的範圍內的波長的一個照明元件32a。
一旦選擇了對應於一個預先確定色素的吸收曲線105、110或115的峰值吸收的照明元件32a，下一步驟就是確定該色素在接收待提供的光劑量或光持續時間之後完成光合作用化學反應所需的時間量。因此，在其中是葉綠素A的實施例中，該持續時間可以被確定為3.5ms。可替代地，在一個實施例中，當使用從一個AC電源接收輸入的一個照明元件32時，該持續時間由赫茲量或者AC輸入的頻率控制。
確切地說，一個AC輸入呈現一個正弦波，其中該輸入電壓在零伏特與一個工作電壓之間持續波動。當處於零伏特時，該電流停止流向LED，並且呈現出一個其中沒有光的全黑周期。然而，當該正弦波的頻率增加時，光與全黑之間的時間周期減小到以下時刻：在該時刻，根據所進行的研究，人類不再能夠感知到處於約100Hz頻率下的暗周期。因此，對於個體來說，光看起來是恆定的。然而，在較低頻率(諸如40或50Hz)下，由於可見的閃爍，人類會感知到暗周期。因此，該持續時間可以直接通過向LED供應AC輸入電壓的頻率來控制。
在一個替代實施例中，調光裝置34用於控制LED光周期和全黑周期的持續時間。具體地，照明元件32被構造成根據提供給照明元件32的調節電流的調製呈現一個預先確定的持續時間的一個相位。在一個優選實施例中，該相位是24ms。在此相位期間，由於相位切割(不管是由一個三端雙向可控矽開關或其他部件造成的前沿和/或由一個電晶體諸如IGBT等造成的後沿)，在一個預先確定的時間量或周期量(優選地在每24ms相位期間的3.5與14.5ms之間)內向LED供應電流，以便產生持續3.5至14.5ms的一個暗周期或周轉周期。在此3.5至14.5ms期間，植物14經歷周轉時間以便優化光合作用過程。
因此，提供了刺激植物連續生長的預先確定的光周期和暗周期。當在本申請的上下文中使用時，預先確定的光周期和暗周期根據可以通過由一株植物14感知到的光周期和暗周期進行測量或確定，並且表示照明元件32不發光的周期，即使人類感知不到該光或暗。因此，所存在的人類感知不到的閃爍和未被覺察的閃爍被認為是在本披露的上下文內提供一個預先確定的光周期和暗周期。
在使用調光裝置34來控制持續時間的一個替代實施例中，利用第一SCR和第二SCR，並且這些SCR充當照明元件32的一個可控制的接通/斷開開關。此類功能允許一個預先確定的光周期和一個預先確定的暗周期。在一個實施例中，該預先確定的光周期和暗周期兩者是約30分鐘。確切地說，調光裝置34與該第一SCR和該第二SCR連通，這樣使得該預先確定的光周期和暗周期可以被設定為從0-30分鐘的任何預先確定的時間周期。因為提供了一個AC輸入，所提供的暗是全黑，其中由於不提供電流而不產生任何光子，這不同於基於DC的閃爍。以此方式，可以控制預先確定的光持續時間和暗持續時間以便匹配特定植物的最佳需求。
一旦照明元件32a的預先確定的波長被選定並且光持續時間和暗持續時間被確定，完成該持續時間的方式也被選定。此時，再次對該植物進行分析以便確定該植物中的另外一種色素的濃度。因此，在一個實施例中，確定葉綠素B的濃度以便選擇一個第二照明元件或多個照明元件。如同該第一照明元件，選擇具有與該植物內的一個色素(葉綠素A、葉綠素B或類胡蘿蔔素)的一個峰值120、125、130、135、140、145、150、155或160相關的一個窄波帶的第二照明元件32b。因此，在其中葉綠素B是在該植物中發現的一個第二色素的實施例中，在一個實施例中，選擇呈現一個峰值145或約665-670nm的一個照明元件32b。因此，選擇具有在約655nm至680nm範圍內的波長的一個第二照明元件。可替代地，選擇第二照明元件32b以便提供葉綠素A的作為在690nm-695nm之間的波長的另外一個峰值，諸如第三峰值130。
隨後，類似於第一選定照明元件32a，確定完成光合作用化學反應所需的光劑量或光量的持續時間。此時，如以上所描述，一種提供所需的光持續時間和暗持續時間的方法被提供用於第二照明元件32b。以此方式，第一照明元件32a和第二照明元件32b兩者根據該植物內所需的色素提供精確的光波長以及光持續時間和暗持續時間，從而優化植物生長。此方法可以類似地關於類胡蘿蔔素色素使用。
此外，另一個考慮是每個照明元件的強度。具體地，當植物14或幼苗31上的強度或流明/m2或勒克斯增加時，供應給植物14或幼苗31的能量值增加，從而減少了提供適當劑量所需的時間量或減少了產生光化學反應或光合作用所需的能量值。
另外，在一天的持續時間期間，或在提供光以導致光化學反應期間，導致該化學反應所需的能量劑量增加。確切地說，導致光合作用所需的劑量是動態的。因此，提供足夠的能量以導致光化學反應或光合作用所需的時間量實際上可以在一天內或隨時間增加，這樣使得在照明周期開始時，使該最佳劑量配備有一個第一預先確定的時間量，諸如3.5ms，並且在一個時間周期(諸如12小時)之後，需要一個第二預先確定的時間量(諸如14.5ms)的光。
因此，通過使用控制光周期的一個控制器200，可以提供針對每株植物14或幼苗31的一個算法，該算法是特別定製的或者貫穿一個預先確定的時間周期(諸如十二(12)小時、二十四(24)小時、四十八(48)小時或更大)動態地改變照明元件32的頻率或光周期。通過動態地增加光周期以便與待發生的化學反應或光合作用的動態改變的需求相對應，光合作用效率被增強並且植物14或幼苗31的生長被優化。
類似地，光的強度可以由控制器200通過以下方式動態地改變：增加和減小電壓以及因此光輸出強度，或者將控制器200電連接到託盤致動器39上，該託盤致動器機械地提高和降低託盤28以便使照明元件32更靠近或進一步遠離植物14或幼苗31。另外，一個傳感器41可以被電連接到控制器200上以便確定植物14的高度並且自動地且動態地遠離植物14移動託盤28以便確保始終向該植物提供正確的強度。因此呈現了一種用於照射多株植物14的方法和組件10。組件10包括照明元件32，這些照明元件向植物提供包括預先確定量的黑暗時間或周轉時間的一個照明循環或相位。因此，植物14得到所需的休息以便在完成代謝過程期間釋放植物應力和應變。此時，植物14隨後準備好吸收更多的光以便繼續在光合作用過程中進行代謝。
同時，通過基於每株植物內的色素對此類光的吸收來選擇光波長，代謝和光合作用的有效性被最大化。確切地說，LED可以包括不同的LED網絡58和62，用於產生間歇UV、近UV、藍光和/或紅光，以便根據針對該特定植物14的理想PAR來優化由植物14接收的光。因此，不僅可以具有一個24小時恆定光生長周期，而且另外植物生長被最大化。結果是使植物更快成熟並且獲得更高產量。
另外，通過控制一個AC輸入的頻率或者通過使用一個調光裝置34，允許個體控制用於特定植物14的光的調製或光周期。因此，如果最佳生長條件是提供3.5ms的光周期和3.5ms的暗周期，控制組件34可以被調整成提供這種調製。如果最大植物生長和光合作用替代地需要30分鐘的周期，可以對控制裝置34進行調整並且組件10可以提供所需的調製。以此方式，組件10可以用於許多種植物14而無需製造一個不同組件，因此改進了現有技術。
進一步地，呈現託盤28的組件10還提供一種輔助功能，該託盤與每個託盤上的向下方植物提供向下的光的照明元件32以平行間隔關係呈現。具體地，驅動電路52將熱量直接輻射到驅動電路52安裝在其上的託盤28中。因此，熱量從託盤28直接被輸送到土壤塊體30中，該土壤塊體通過託盤28內的開口29進行布置。這為土壤塊體30提供另外的加熱，從而提供一個更適合的生長環境。除了增強植物14和幼苗31的生長之外，照明元件32類似地可以致使肥料和營養素在土壤塊體30內的化學反應增強。確切地說，類似於植物14和幼苗31，可以優化劑量以便通過以下方式促進硝酸鹽和磷酸鹽到單純蛋白質的轉化：通過增強化學反應以便刺激細菌內的線粒體來使負責該轉化的細菌更有效。以此方式，與不具有光照處理的一株幼苗相比，幼苗31內部和外部的生長被增強。
另外，可容易地製造組件10並且通過鄰近植物14安裝或以其他方式放置這些組件來將其結合到新的現有園藝組件中。最後，因為利用了從一個AC輸入調節的電流並且消除了脈衝寬度調製，極大降低了與照明元件32相關聯的成本。因此，已經最低限度地滿足了所有陳述的目標。
審請人已經基於以上披露中概述的原理中的一些進行了多個實驗。確切地說，兩個培育箱配備有紅色照明元件和藍色照明元件。在第一培育箱中，託盤配備有4排LED，前兩排是品藍色或約450nm，並且第三排和第四排是深紅色或約655nm。第二培育箱由具有相同照明裝置的相同託盤製成。在該第一培育箱中，LED由處於150mA電流下的一個100％DC輸入供電並且照明時間表或持續時間為18小時接通和6小時斷開。該第二培育箱由處於200mA下的一個AC輸入以50％供電，其中持續時間通過呈現僅僅50Hz的頻率來調節。這呈現了一個周期小於一秒、但一天24小時開啟的閃爍光，因此提供了人類24小時可感知到的照明。
種植葉甜菜並且允許其在3天的黑暗中發芽/萌芽。每個培育箱的培育箱設置是90華氏度，同時具有70％相對溼度。隨後，照明計劃持續使用7天。7天後，與在恆定DC光下持續18小時且在黑暗中持續6小時的那些植物相比，持續24小時接收50Hz調製光的植物呈現顯著更綠的葉子、更大且更壯的根結構以及顯著更大的植物。因此，24小時光照計劃實際上產生最好的植物。在進行兩次測試之後，增強的生長在一個試驗中是大了30％的生長並且在第二試驗中是大了60％的生長。
另一個試驗是針對玉米進行的。同樣，幼苗31在一個培育箱中經歷16小時的DC LED光和8小時的黑暗並且在另一個培育箱中暴露於脈衝光持續24小時。兩個培育箱中所提供的波長與有關葉甜菜的測試相同。溫度、溼度以及灌溉連同由這兩個系統提供的庫侖同樣保持恆定。在生長三天之後，針對DC LED 16小時的處理檢測不到發芽，而24小時脈衝光顯示出生長。四天之後，DC LED幼苗發芽，同時具有一定的植物生長，但是24小時脈衝光與DC LED光相比顯示出大小、葉片以及顏色的顯著增加。因此，該系統再次顯示出增強的生長。
因此，已經滿足了所有陳述的目標並且克服了困難。