KR100944359B1

KR100944359B1 - 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법

Info

Publication number: KR100944359B1
Application number: KR1020090061155A
Authority: KR
Inventors: 강민구
Original assignee: 강민구
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2010-03-02

Abstract

본 발명은 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법에 관한 것이다. 이는 640 ~ 690 nm의 적색광(R)을 방사하는 적색 광원(R-LS) 100 광량, 430 ~ 490 nm의 청색광(B)을 방사하는 청색 광원(B-LS) 20 광량, 300 ~ 400 nm의 근자외선(UV)을 방사하는 근자외선 광원(UV-LS) 20 광량, 및 700 ~ 780 nm의 근적외선(IR)을 방사하는 근적외선 광원(IR-LS) 20 광량의 광량 방사 비율로 포함하고, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 20 : 20 : 0 으로 동작하는 초기 육묘 모드와; 그 비율이 0 : 20 : 20 : 20 으로 동작하는 꽃눈 분화 모드와; 그 비율이 100 : 10 : 20 : 0 으로 동작하는 착과 후 모드와; 그 비율이 100 : 0 : 20 : 0 으로 동작하는 결실기 모드를 포함하는 광원 제어 모드에 따라 동작이 제어된다. 이에 따라, 식물의 육묘기, 꽃눈분화기, 착과기 및 결실기 등으로 구분되는 생장 시기별로 최적화된 파장대의 광을 배합 조사하도록 제어함으로써, 식물의 생장 시기와 수종에 따라 광합성 촉진, 형태 형성 촉진, 꽃눈분화 제어, 병충해 예방 및 당도 향상 등의 역할을 하나의 조명장치로 모두 구현할 수 있게 하는 등의 효과를 제공한다.

LED, 식물, 재배, 생장, 육묘, 착과, 결실, 꽃눈 분화, 다광원

Description

식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법{A Lamp For Plant Cultivation With Multiple Light Sources And Plant Cultivation Method Thereby}

본 발명은 일반적으로 조명장치를 이용한 식물 재배 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 적색광, 청색광, 근자외선, 및 근적외선을 조사할 수 있는 여러 가지 광원을 구비하고, 식물의 육묘기, 꽃눈분화기, 착과기 및 결실기 등으로 구분되는 생장 시기별로 최적화된 파장대의 광을 배합 조사하도록 제어함으로써, 식물의 생장 시기와 수종에 따라 광합성 촉진, 형태 형성 촉진, 꽃눈분화 제어, 병충해 예방 및 당도 향상 등의 역할을 하나의 조명장치로 모두 구현할 수 있게 한 새로운 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법에 관한 것이다.

일반적으로 식물 재배시 인공광원을 이용하는 기술은 근래에 식물공장 시스템 기술로서 응용되는 등 널리 연구되고 있다. 통상 식물은 엽록체가 햇빛의 힘으로 탄산가스와 물로부터 전분 등의 탄수화물을 합성하는 작용을 통해 성장하며, 이렇게 빛에너지를 화학에너지로 바꾸는 광합성은 식물 생장에 있어 가장 중요한 부분이다. 그런데 지금까지의 연구에 의하면, 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 그래프에 서 요약되어 있는 바와 같이, 식물의 광합성 작용 및 그에 따른 생장율은 모든 파장의 광에 대해서 무차별적으로 이루어지는 것이 아니라 특정 파장대에서 특히 더 효율적으로 이루어진다.

따라서 종래에, 모든 파장대의 광을 조사하는 백열등, 형광등과 같은 조명장치가 아니라, 예컨대 광합성을 촉진시키는 특정 파장대의 광을 집중적으로 조사할 수 있는 발광다이오드(LED, light emitt diode) 광원을 사용하여 식물 재배에 이용하려는 기술들이 제안되어 왔다. 이러한 종래의 LED 광원을 가진 조명장치는, 예컨대 (주)카스트엔지니어링의 대한민국 특허 등록번호 10-0902071, “LED 램프를 이용한 식물 촉성 재배 방법 및 장치”의 등록공보와, (주)세노코의 특허 공개번호 10-2004-0010426, “엘이디 광원을 이용한 색소 식물공장 및 그 장치”의 공개공보와, 장우인 외 1인의 특허 등록번호 10-0879711, “LED를 갖는 식물재배용 조명장치”의 등록공보에 기재되어 있다.

그런데, 이들 종래 LED 광원을 이용하고 있는 식물 재배용 조명장치들은, 청색광과 적색광을 고정된 비율로 배합하고, 예컨대 도 5에 도시된 바와 같이, 광합성 속도가 최대로 되는 펄스 주기를 가지면서 점등-소등을 반복하도록 구성하고 있다.

그러나 수종에 따라 또는 육묘, 분화, 착과, 결실 등의 다양한 식물의 생장 시기에 따라, 광합성을 촉진하는 것뿐만 아니라, 형태 형성이나 꽃눈 분화를 촉진 시키는 등 다양한 방식으로 광원의 파장대를 조절하는 것이 바람직하다. 이렇게 식물 생장 시기별로 필요한 파장대가 다르기 때문에, 위에서 언급한 종래의 고정된 배합비를 가지는 조명장치만으로는 최적의 식물 재배를 성취할 수 없다는 문제가 있었다.

그러므로 효과적인 식물 재배를 위하여 서로 구별되는 파장대의 광원을 배합 구비하는 조명 장치에 있어서, 식물의 육묘기, 꽃눈분화기, 착과기 및 결실기 등으로 구분되는 생장 시기별로 최적화된 파장대의 광을 배합 조사하도록 제어할 수 있어 광합성 촉진뿐만이 아니라, 형태 형성 촉진, 꽃눈분화 제어, 병충해 예방 및 당도 향상 등의 역할을 하나의 조명장치로 모두 구현할 수 있게 한다면 매우 유리할 것이다.

본 발명은 상술한 종래 식물 재배용 조명 기술을 개선하고 다양한 추가 장점을 제공하기 위하여 발명된 것이다. 본 발명은 적색광, 청색광, 근자외선, 및 근적외선을 조사할 수 있는 여러 가지 광원을 구비하고, 식물의 육묘기, 꽃눈분화기, 착과기 및 결실기 등으로 구분되는 생장 시기별로 최적화된 파장대의 광을 배합 조사하도록 제어함으로써, 식물의 생장 시기와 수종에 따라 광합성 촉진, 형태 형성 촉진, 꽃눈분화 제어, 병충해 예방 및 당도 향상 등의 역할을 하나의 조명장치로 모두 구현할 수 있게 한 새로운 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적은 본 발명에 따라 제공되는 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법에 의하여 달성된다.

본 발명의 일 양상에 따라 제공되는 식물 재배용 다광원 조명장치는, 640 ~ 690 nm의 적색광(R)을 방사하는 적색 광원(R-LS) 100 광량, 430 ~ 490 nm의 청색광(B)을 방사하는 청색 광원(B-LS) 20 광량, 300 ~ 400 nm의 근자외선(UV)을 방사하는 근자외선 광원(UV-LS) 20 광량, 및 700 ~ 780 nm의 근적외선(IR)을 방사하는 근적외선 광원(IR-LS) 20 광량의 수량 비율로 포함하고, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 20 : 20 : 0 으로 동작하는 초기 육묘 모드와; 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 0 : 20 : 20 : 20 으로 동작하는 꽃눈 분화 모드와; 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 10 : 20 : 0 으로 동작하는 착과 후 모드와; 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 0 : 20 : 0 으로 동작하는 결실기 모드를 포함하는 광원 제어 모드에 따라 동작이 제어될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 적색 광원, 청색 광원, 근자외선 광원, 및 근적외선 광원은 발광다이오드(LED)를 포함하는 조명장치이다.

다른 실시예에 있어서, 상기 발광다이오드(LED)를 포함하는 조명등(30)은, 원추형 케이스(32)와, 이 케이스(32) 일측에 구비되는 소켓 구조의 베이스(31)와, 이 케이스(32)의 타측에 구비되어 복수의 LED(34)를 고정하고 배선연결하는 LED 기판(33)과, 이 LED 기판(33)으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 수단(36, 37, 38)과, 이 LED 기판(33)의 외부면에 구비되는 컨트롤러(35)를 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, 상기 적색 광원, 청색 광원, 근자외선 광원, 및 근적외선 광원은 2㎲부터 한시간까지의 펄스 주기와, 각 펄스 주기마다 20 - 40% : 60 - 80% 의 점등시간 : 소등시간 비율을 가지며, 상기 펄스 주기와 상기 점등시간 : 소등시간 비율은 수종과 생장시기에 따라 조절이 가능하다. 바람직하게는, 펄스 주기 400㎲, 각 펄스 주기마다 점등시간 133㎲ (33%) 및 소등시간 257㎲ (67%)인 펄스 방식으로 조사되도록 제어된다.

또한 본 발명의 다른 양상에 따라 제공되는 식물 재배용 다광원 조명장치를 이용하는 식물 재배 방법은, 상기한 식물 재배용 조명장치를 이용하여 식물을 재배하는 방법으로서, 식물의 수종에 따라 미리 결정되어 저장된 데이터에 따라 상기 초기 육묘 모드, 상기 꽃눈분화 모드, 상기 착과 후 모드 및 상기 결실기 모드를 자동으로 순차적으로 변화시키는 과정을 포함한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 적색광, 청색광, 근자외선, 및 근적외선을 조사할 수 있는 여러 가지 광원을 구비하고, 식물의 육묘기, 꽃눈분화기, 착과기 및 결실기 등으로 구분되는 생장 시기별로 최적화된 파장대의 광을 배합 조사하도록 제어함으로써, 식물의 생장 시기와 수종에 따라 광합성 촉진, 형태 형성 촉진, 꽃눈분화 제어, 병충해 예방 및 당도 향상 등의 역할을 하나의 조명장치로 모두 구현할 수 있게 하는 등의 현저한 효과가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 구체적인 예를 들어 설명하면 다음 과 같다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치에서 가능한 식물 생장 시기에 따른 광조명 모드와, 각 모드별 파장대 및 그 기능을 설명하기 위한 표이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법을 구현하기 위한 시스템 구성의 예를 보여주는 개략도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치의 구성 예를 보여주는 개략도이다.

본 발명에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치는, 도 6에 도시된 바와 같이, 식물의 생장 시기에 따라 최적화된 적어도 4개의 제어 모드를 포함하며, 이 4개의 제어 모드는, 640 ~ 690 nm의 적색광(R)을 방사하는 적색 광원(R-LS) 100 광량, 430 ~ 490 nm의 청색광(B)을 방사하는 청색 광원(B-LS) 20 광량, 300 ~ 400 nm의 근자외선(UV)을 방사하는 근자외선 광원(UV-LS) 20 광량, 및 700 ~ 780 nm의 근적외선(IR)을 방사하는 근적외선 광원(IR-LS) 20 광량의 비율로 포함한 다광원 시스템에 의하여 구현된다.

이는, 도 6에 도시된 표에서 나타나 있는 바와 같이, 파장별로 각각 그 기능과 역할이 다르기 때문에, 각각의 식물 생장 시기에 따라 최적의 비율을 구현하기 위한 것이다.

구체적으로 그 파장별 역할을 살펴보면 다음과 같다. 광합성 효과는 640 ~ 690 nm 사이의 적색광(R)의 효과가 가장 크며, 잎의 정상적인 형태 형성에는 430 ~ 490 nm 사이의 청색광(B)이 더 효과적이다.

또한 광합성은 식물 종류나 생장 단계에 따라 다르고, 그에 따라 적색광(R)과 청색광(B)의 배합비율(R/B비)도 다르다. 예컨대 R/B비 = 5 일 때 가장 광합성 속도가 빠르다고 알려져 있다.

또한 식물 재배에 있어서, 생육 상태의 시기에 따라, 일례로서 엽수가 1 ~ 3의 사이에 430 ~ 490 nm 사이의 청색광(B) 및 700 ~ 780 nm 사이의 근적외선(IR) 만을 방사 즉 조사하면 효과적으로 꽃눈 형성이 촉진되는 것이 확인된다.

그리고 예컨대 도 4에서 보여주는 바와 같이 식물 재배에 청색광 및 근적외선 양쪽을 조사했을 경우와 청색광만을 꽃눈 분화의 촉진에 효과가 있는 시기에 조사했을 경우에도, 꽃눈 분화가 촉진되어 날짜가 당겨지나 청색광과 근적외선을 동시에 조사하는 것이 바람직하다는 것을 보여준다.

또한 근자외선의 경우, 근자외선과 적색광은 병해 방제에 효과적이라고 보고되고 있고, 또한 근자외선의 특정 파장은 충해 방제와 번식 억제나 기피의 효과가 있다는 것이 알려져 있다.

이상과 같은 사실에 근거하여, 본 발명은 병충해 예방과 살균 및 살충을 효과적으로 실시하면서도, 식물의 생장 시기에 따라 최적화된 파장대의 광원들을 최적화된 비율로 배합하여 조사하도록 고안되었다. 이에 따라 본 발명에 따른 식물 재배용 조명장치는 도 6에 표시된 바와 같이 4개의 제어 모드, 즉 초기 육묘 모드, 꽃눈 분화 모드, 착과 후 모드 및 결실기 모드를 가진다.

초기 육묘 모드는, 예컨대 식물이 싹을 틔어 자라기 시작하여 엽수 1 ~ 3 사이의 꽃눈 분화 전의 시기를 위한 모드를 말하며, 이 시기에 R/B비 = 5의 비율로 최대한의 광합성 효과를 볼 수 있게 하면서, 살균 및 살충의 효과까지 볼 수 있도록, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 20 : 20 : 0 으로 동작하도록 제어하는 모드이다.

꽃눈 분화 모드는, 예컨대 식물의 엽수 1 ~ 3 정도부터 더 많은 수량의 꽃눈 분화를 촉진시키고 시기를 단축시키기 위한 것으로, 형태 형성과 꽃눈 분화를 위하여, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 0 : 20 : 20 : 20 으로 동작하도록 제어하는 모드이다.

착과 후 모드는, 예컨대 식물이 분화 후 열매를 맺기 시작하여 익기 전까지의 시기를 위한 모드를 말하며, 이 시기에 R/B비 = 10의 비율로 열매의 형태 형성을 촉진하면서 최적화된 광합성 효과 및 살충과 살균 효과까지 볼 수 있도록 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 10 : 20 : 0 으로 동작하도록 제어하는 모드이다.

한편 결실기 모드는, 예컨대 식물의 열매가 익기 시작하므로 형태 형성 역할은 줄이고 광합성 효과를 최대화하여 당도를 높이고 열매 중량 증대 및 착색 효과를 증진되도록 하며 살균 및 살충 효과까지 볼 수 있도록 최적화된 모드로서, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 0 : 20 : 0 으로 동작하도록 제어하는 모드이다.

본 발명에서 ‘광량 방사 비율’은, 통상적으로, 광원에서 방사되는 빛의 양으로서, 루멘(lm)을 단위로 사용하는 광속(Luminous Fulx)에 시간을 곱한 값, 즉 글자 그대로의 ‘광량’을 나타내는 물리량의 비율을 나타내는 것으로 해석될 수 있다. 이 외에도,‘광량 방사 비율’은 단위 면적당 광량을 나타내는 조도(illuminance)값의 비율이라고 해석될 수 있으며, 더 실제적으로는 조명장치에 설치된 동일한 조도값을 가지는 LED 광원의 개수의 비율을 의미할 수도 있다.

각각 제어 모드에서 필요한 파장의 광을 제공하기 위한 상술한 적색 광원(R-LS), 청색 광원(B-LS), 근자외선(UV-LS) 광원, 및 근적외선(IR-LS) 광원은 발광다이오드(LED)를 포함하는 조명등(30)으로 구현될 수 있다.

이 발광다이오드(LED)를 포함하는 조명등(30)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 원추형 케이스(32)와, 이 케이스(32) 일측에 구비되는 소켓 구조의 베이스(31)와, 이 케이스(32)의 타측에 구비되어 복수의 LED(34)를 고정하고 배선연결하는 LED 기판(33)과, 베이스(31)를 통해 내부 또는 외부에서 이 LED 기판(33)으로 펄스 형태로 전원을 공급하기 위한, 전원변환부, 펄스구동부, 전선 등과 같은 전원 공급 수단(36, 37, 38)과, 이 LED 기판(33)의 외부면에 구비되는 컨트롤러(35)를 포함할 수 있다.

이 실시예의 조명등(30)은, 베이스(31)와 원추형 케이스(32)를 포함하므로, 도 7에 도시된 예에서와 같이, 비닐하우스와 같이 태양광을 이용하는 시설(10) 내에서 재배되는 식물(20)을 위하여 태양광 차단이 최소한으로 되도록 고정 설치될 수 있다는 장점을 가진다. 또한 종래의 백열등, 형광등과 같은 광원을 쉽게 대체하는 조명장치로서 이용될 수 있게 한다는 장점도 제공한다.

한편, 식물은 기본적으로 광합성에 의해서 생육하는데, 광의 연속 조사와 펄스 형태로 점등과 소등을 빠르게 반복하는 형식의 조사가 광합성 효과가 크다는 것 이 보고되고 있다. 일반적으로 광합성의 반응 경로는 빛 에너지를 수용하여 이것을 화학에너지로 변환하는 명반응과 빛이 필요없이 단순히 명반응에서 수용된 에너지를 이용하여 탄수화물을 생성하는 복잡한 경로의 암반응으로 구별된다. 이에 따라 식물에 광을 조사할 때 간헐적으로 펄스 형태로 실시하면, 단위 광량 당 광합성의 속도를 증대시킬 수 있다. 이는 광합성은 빛과 이산화탄소와 물로부터 포도당을 만들기까지의 복잡한 경로가 있는데, 이 경로를 지날려면 시간이 걸리는 것을 이용하여 다음의 광합성까지의 사이는 빛을 쬐지 않아도 된다는 것이다. 이러한 연구결과는 첨부된 도 5에 점등 및 소등이 반복되는 주기인 펄스 주기별로 광합성 속도를 표시한 그래프에 잘 나타나 있다.

이러한 점에 근거하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 상기 적색 광원, 청색 광원, 근자외선 광원, 및 근적외선 광원은 2㎲부터 한시간까지의 펄스 주기와, 각 펄스 주기마다 20 - 40% : 60 - 80% 의 점등시간 : 소등시간 비율을 가지며, 상기 펄스 주기와 상기 점등시간 : 소등시간 비율은 수종과 생장시기에 따라 조절이 가능하다. 바람직하게는, 펄스 주기 400㎲, 각 펄스 주기마다 점등시간 133㎲ (33%) 및 소등시간 257㎲ (67%)인 펄스 방식으로 조사되도록 제어되며, 최대한 광합성 증진과 에너지를 저감을 이룬다. 이러한 경우 연속적인 조사에 의한 것보다 약 20 ~ 25% 정도 증산이 가능하였다.

상술한 식물 재배용 다광원 조명장치를 이용하여 식물을 재배하는 시스템으로서, 도 7에 일 구성예가 도시되어 있다. 비닐하우스와 같은 시설(10)에서 바닥에서 자라는 식물(20)들은 태양광 이외에 적당한 높이에 설치된, 위에서 상술한 4가 지 제어모드에 따라 동작하는, 다수의 조명등(30)에서 방사되는 광을 받는다. 이들 조명등(30)은 시설(10)의 외부에 설치된 통합 제어부(40)를 통해 전체적으로 제어될 수 있으며, 통합 제어부(40)로는 예컨대 220V의 본선 외부전원(51), 또는 태양열이나 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지(52) 또는 풍력발전기(53)에서 생성된 전기에너지를 축적하는 축전기(54)로부터 전원이 공급될 수 있다. 통합 제어부(40)는 시설(10) 내 조명등(30)들이 적절한 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.

바람직한 실시예에 따라, 식물의 수종에 따라 미리 결정된 제어 데이터가 통합 제어부(40) 내에 포함되는 메모리에 저장될 수 있고, 이 저장된 제어 데이터에 따라, 통합 제어부(40) 내에 포함되는 마이크로프로세서와 같은 제어 장치에 의하여 시설(10) 내 조명등(30)들이 제어됨으로써, 초기 육묘 모드, 꽃눈 분화 모드, 착과 후 모드 및 결실기 모드 를 자동으로 순차적으로 변화시키면서 동작될 수 있다.

다른 한편 도 8에 도시된 예의 조명등(30)은 사용자가 직접 제어 모드를 변환시킬 수 있는 콘트롤러(35)를 구비할 수 있고, 사용자는 각각의 조명등(30)마다 원하는 제어 모드를 직접 선택할 수 있다.

상술한 바와 같은 구성의 식물 재배용 조명장치와 그 방법에 따르면, 사용자가 기존 백열등을 설치하였던 시설(10) 내에 본 발명의 조명장치를 쉽게 대체 설치할 수 있고, 조명장치의 철거나 이동 없이도, 태양광을 여전히 이용하기 용이하며, 더 나아가 식물의 생장시기에 따라 최적화된 4가지 제어 모드를 수동으로 또는 자동으로 동작시킬 수 있어, 설치비용이 저감될 수 있을 뿐만 아니라 최대의 식물 재 배 효과를 얻을 수 있게 하는 장점이 제공된다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 명세서에서 설명된 여러 가지 특징을 참조하고 조합하여 다양한 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 범위가 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 함을 지적해둔다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법은, 식물 재배에 인공광원을 이용하는 시설 원예, 노지재배 또는 식물 공장 시스템 기술 분야들에서 널리 이용가능하다.

도 1은 일반적인 광 파장대에 따른 광합성 효과, 광형태형성의 강광반응 효과, 적색광 효과, 근적외선 효과 등을 보여주는 그래프.

도 2는 일반적인 광 파장대를 LED램프의 색상별 R/B별로 본 식물의 광합성 효과를 보여주는 막대 그래프.

도 3은 일반적인 광 파장대를 LED램프의 색상별 R/B별로 본 식물의 성장률을 보여주는 막대 그래프.

도 4는 일반적인 광 파장대를 LED램프의 색상 조합에 따른 꽃눈분화까지 소요기간을 보여주는 막대 그래프.

도 5는 일반적인 조명 시간, 즉 점등-소등을 반복하는 펄스 주기에 따른 광합성 성취도를 보여주는 막대 그래프.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치에서 가능한 식물 생장 시기에 따른 광조명 모드와, 각 모드별 파장대 및 그 기능을 설명하기 위한 표.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치 및 이를 이용한 식물 재배 방법을 구현하기 위한 시스템 구성의 예를 보여주는 개략도.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물 재배용 다광원 조명장치의 구성 예를 보여주는 개략도.

<도면의 주요 부분의 설명>

10 : 시설 20 : 식물

30 : 조명등 31 : 베이스

32 : 원뿔 케이스 33 : LED 기판

34 : LED 35 : 컨트롤러

36 : 전원변환부 37 : 펄스구동부

38 : 전선 40 : 통합 제어부

51 : 외부전원 52 : 태양전지

53 : 풍력발전기 54 : 축전기

Claims

삭제
삭제
광원으로서 다수의 발광다이오드(LED)를 포함하는 적어도 하나의 조명등(30)과 이 적어도 하나의 조명등(30)을 제어하기 위한 통합 제어부(40)를 포함하는 식물 재배용 다광원 조명장치로서,

상기 조명등(30) 각각은, 원추형 케이스(32)와, 이 케이스(32) 일측에 구비되는 소켓 구조의 베이스(31)와, 이 케이스(32)의 타측에 구비되어 복수의 LED(34)를 고정하고 배선연결하는 LED 기판(33)과, 이 LED 기판(33)으로 전원을 공급하기 위한 전원 공급 수단(36, 37, 38)과, 이 LED 기판(33)의 외부면에 구비되는 컨트롤러(35)를 포함하여 구성되고,

상기 LED 기판(33)에 고정된 복수의 LED(34)는, 640 ~ 690 nm의 적색광(R)을 방사하는 적색 광원(R-LS) 100 개, 430 ~ 490 nm의 청색광(B)을 방사하는 청색 광원(B-LS) 20 개, 300 ~ 400 nm의 근자외선(UV)을 방사하는 근자외선 광원(UV-LS) 20 개, 및 700 ~ 780 nm의 근적외선(IR)을 방사하는 근적외선 광원(IR-LS) 20 개의 비율로 포함하며,

상기 통합 제어부(40)는 식물의 수종에 따라 미리 결정되어 저장된 데이터에 따라 초기 육묘 모드, 꽃눈 분화 모드, 착과 후 모드 및 결실기 모드를 자동으로 순차적으로 변화시키도록 상기 적어도 하나의 조명등(30)을 제어하되,

상기 초기 육묘 모드일 때, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 20 : 20 : 0 으로 되도록 제어하고,

상기 꽃눈 분화 모드일 때, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 0 : 20 : 20 : 20 으로 되도록 제어하고,

상기 착과 후 모드일 때, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 10 : 20 : 0 으로 되도록 제어하고,

상기 결실기 모드일 때, 적색 광원 : 청색 광원 : 근자외선 광원 : 근적외선 광원의 광량 방사 비율이 100 : 0 : 20 : 0 으로 되도록 제어하는

것을 특징으로 하는, 식물 재배용 다광원 조명장치.
청구항 3에 있어서, 상기 통합제어부(40)는 상기 전원 공급 수단(36, 37, 38)의 펄스구동부(37)를 제어하여, 상기 조명등(30)의 적색 광원, 청색 광원, 근자외선 광원, 및 근적외선 광원을 통해 조사되는 광이 2㎲부터 10ms까지의 펄스 주기와, 각 펄스 주기마다 20 - 40% : 60 - 80% 의 점등시간 : 소등시간 비율을 가지고 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는, 식물 재배용 다광원 조명장치.
청구항 4에 있어서, 상기 통합제어부(40)는 상기 전원 공급 수단(36, 37, 38)의 펄스구동부(37)를 제어하여, 상기 조명등(30)의 상기 적색 광원, 청색 광원, 근자외선 광원, 및 근적외선 광원을 통해 조사되는 광이 펄스 주기 400㎲, 각 펄스 주기마다 점등시간 133㎲ (33%) 및 소등시간 257㎲ (67%)을 가지고 조사되도록 하는 것을 특징으로 하는, 식물 재배용 다광원 조명장치.
삭제