KR101027205B1

KR101027205B1 - 식물재배용 ｌｅｄ 조명장치

Info

Publication number: KR101027205B1
Application number: KR1020100075759A
Authority: KR
Inventors: 김영규
Original assignee: (주) 성광 엘이디
Priority date: 2010-08-06
Filing date: 2010-08-06
Publication date: 2011-04-06

Abstract

본 발명은 식물의 성장을 감지하여 식물의 성장단계에 알맞은 파장의 빛을 소정 주기로 펄스(pulse) 조사하는 식물재배용 LED 조명장치를 개시한다. 이를 위하여 LED 모듈이 장착된 광원부; 상기 광원부로 교류전원을 공급하는 컨버터; 식물의 외관을 관찰하여 상기 식물의 성장단계에 대한 데이터를 생성하는 성장단계 인식수단; 및 상기 광원부와 컨버터 및 성장단계 인식수단에 전기적으로 연결되고, 상기 성장단계 인식수단으로부터 전송된 데이터를 분석하여 해당 식물의 성장단계에 대응되는 광파장 요구량을 추출하며, 상기 광파장 요구량에 따라 광원부의 광출력을 제어하는 제어부를 포함하는 식물재배용 LED 조명장치를 제공한다. 본 발명은 식물의 성장단계별로 가장 효과적인 파장대역의 빛을 제공하여 식물의 광합성과 엽록소 생성의 향상에 최적의 조건을 갖추게 함으로써 식물의 성장을 대폭 촉진시키는 효과를 가진다.

Description

식물재배용 ＬＥＤ 조명장치{LED illuminating device for plant cultivation}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 식물재배용 조명장치 에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식물의 성장을 감지하여 식물의 성장단계에 알맞은 파장의 빛을 소정 주기로 펄스(pulse) 조사하는 식물재배용 LED 조명장치에 관한 것이다.

식물재배에 있어서 특정대역의 광파장이 영향을 미친다는 것은 익히 알려진 사실이다. 예를 들어 청색광(500nm)의 경우는 줄기와 뿌리를 생장시켜 굵게 하며, 측근(잔뿌리)을 증가시키는 효과가 있다. 그리고 적색광(660nm)은 잎과 줄기의 생장을 촉진해 엽록소를 만들고 광합성에 작용한다. 또한, 황색광이나 원적색광의 경우는 병충에 효과가 있다고 알려져 있다.

특히, 태양광의 분광 방사 에너지의 분포와 식물 육성에 유효한 파장대역에 관한 연구에 의하면 하기의 [표 1]에 나열한 내용으로 요약된다.

[표 1]

또한, 하기 [표 2]는 일본의 "LED의 농림수산분야에의 응용(사단법인 농업전화협회)"에 서술된 "고토에이지(치바 대학 대학원 원예학 연구과 교수)"박사의 LED와 식물 육성에 관한 연구에 발표된 "각종 광원의 분광데이터"에 대한 부분이다.

[표 2]

전술한 바와 같이, 종래에는 부족한 광량을 보충하거나 개화조절, 착색 등을 위한 적당한 생육조건을 제공하기 위해 백열등, 형광등, 나트륨 등을 이용하였으나, 이러한 조명기구는 가시광선 이외의 적외선, 자외선 등 모든 파장 대역의 광이 섞여 있으며 특정대역의 파장이 필요한 경우 불필요한 파장까지 같이 조사하게 된다.

그러나 LED는 적색, 청색, 녹색, 황색, 원적색 등 필요한 파장만을 방사하는 모듈을 사용하며, 형광등이나 백열전구와 같은 기존 광원에 비하여 전력소비가 적고 에너지효율이 높을 뿐만 아니라 수명이 매우 긴 장점을 가진다.

이러한 특성 때문에 식물재배용 조명장치로 LED의 사용이 크게 확대되고 있다. 특히 대규모 시설재배단지에는 전력효율이 높은 LED 조명장치의 사용이 점차 확대될 것으로 예상되고 있다.

최근에는 식물의 엽록소가 적색광과 청색광의 파장대역에서 광흡수율이 가장 크다는 점을 이용하여, 다수의 청색LED와 다수의 적색LED를 함께 배열한 LED조명장치가 개발되고 있다.

이러한 일예로서, 대한민국 등록특허 제10-305585호(2001년09월24 공고)에는 발광다이오드(Light Emitting Diode: LED)를 이용하여 식물의 특성에 따라, 그리고 제어하고자 하는 매개변수에 따라 최적의 파장대역 및 밝기의 광을 조사함으로써 식물의 성ㆍ생장을 제어할 수 있는 발광다이오드를 이용한 식물 성ㆍ생장 육성장치에 대한 기술이 개시되어 있다.

그리고 대한민국 등록특허 제879711호(2001년7월23일 공개)에는 LED에서 방출되는 빛의 특정 파장대별로 비율을 적합하게 혼합 구성함으로써 식물의 발아, 개화, 성장을 촉진시키는 식물재배 장치 및 방법이 개시되어 있다.

그러나 LED를 이용한 조명장치가 종래의 형광등이나 할로겐램프에 비해 전력효율이 우수하지만, 대규모 시설재배단지에서는 생산비용 절감을 위해서 전력효율을 보다 개선해야 하는 필요성이 여전히 남아있는 실정이다.

따라서, 본 발명의 목적은 식물의 성장단계에 따라 식물이 필요로 하는 특정 파장대역의 빛을 제공하여 식물의 광합성이나 성장 속도를 향상시키는 식물재배용 LED 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 종래에 비해 전력효율이 더 높은 식물재배용 LED조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 LED 모듈이 장착된 광원부; 상기 광원부로 교류전원을 공급하는 컨버터; 식물의 외관을 관찰하여 상기 식물의 성장단계에 대한 데이터를 생성하는 성장단계 인식수단; 및 상기 광원부와 컨버터 및 성장단계 인식수단에 전기적으로 연결되고, 상기 성장단계 인식수단으로부터 전송된 데이터를 분석하여 해당 식물의 성장단계에 대응되는 광파장 요구량을 추출하며, 상기 광파장 요구량에 따라 광원부의 광출력을 제어하는 제어부를 포함하는 식물재배용 LED 조명장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 식물의 성장단계별로 가장 효과적인 파장대역의 빛을 제공하여 식물의 광합성과 엽록소 생성의 향상에 최적의 조건을 갖추게 함으로써 식물의 성장을 대폭 촉진시킨다. 아울러, 본 발명은 과실의 색상 및 수확량을 향상시키고, 별도의 비료 등을 사용하지 않고도 병충해를 예방할 수 있다.

이에 따라, 본 발명은 일반인 누구라도 손쉽게 사용할 수 있도록 구성되어 있어, 사용하기가 편리하고 식물의 효율적인 재배가 가능하므로, 농가의 소득 증대 및 발전에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명은 LED가 계속 점등되어 있는 것이 아니라 펄스방식으로 점등되기 때문에 종래에 비해 전력사용을 크게 줄일 수 있다. 그리고 본 발명은 단위 광량당 광합성 속도나 생장율이 종래의 기술에 비해 크게 향상된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 식물재배용 LED 조명장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원부를 설명하기 위한 블록도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 의한 식물재배용 LED 조명장치(이하, 'LED 조명장치'라고 한다.)를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LED 조명장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 LED 조명장치는 광원부(10), 상기 광원부(10)에 연결되어 외부로부터 공급되는 전원을 광원부(10)에 알맞은 전원으로 변화시켜 제공하는 컨버터(20), 식물의 성장단계를 분석하는 성장단계 인식수단(30), 및 상기 광원부(10)와 컨버터(20) 및 성장단계 인식수단(30)에 연결되어 이를 제어하는 제어부(40)를 포함하며, 조도센서(미도시)를 더 포함할 수도 있다.

이하, 도면을 참조하여 각 구성요소별로 보다 구체적으로 설명한다.

먼저 본 발명의 일실시예에 의한 LED 조명장치는 광원부(10)를 포함한다.

상기 광원부(10)는 식물에 다양한 파장대역의 빛을 조사하기 위해 LED 모듈이 장착된 것으로서, 식물의 성장단계별로 효과적인 파장대역의 빛을 제공할 수 있다면 어떠한 조명을 사용하여도 무방하다. 이때, 광원부(10)는 컨버터(20)에 연결되거나 컨버터(20) 및 제어부(40)에 연결되도록 형성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 광원부(10)는 브릿지 다이오드 정류회로부(11), 모듈색상 조절회로부(12), 및 LED 모듈(13)을 포함하도록 구성될 수 있다.

구체적으로, 상기 브릿지 다이오드 정류회로부(11)는 장치의 구동원이 되는 전원을 컨버터(20)로부터 입력받아 LED 모듈을 구동시키기 위한 정류전원으로 변환하여 출력하는 구성이다.

또한, 상기 LED 모듈(13)은 모듈색상 조절회로부(12)를 통해 입력된 전원에 의해 특정 파장대역의 빛을 방출하기 위한 다수의 LED와 상기 다수의 LED를 고정하고 배선연결하는 LED 기판(미도시)으로 구성된다.

제 1 실시 양태로서, 상기 LED 모듈(13)은 적색광을 방사하는 적색(Red : R) LED 소자가 복수로 구비된 R LED 그룹, 녹색광을 방사하는 녹색(Green : G) LED 소자가 복수로 구비된 G LED 그룹, 청색광을 방사하는 청색(Blue : B) LED 소자가 복수로 구비된 B LED 그룹을 포함하여, 각 LED 그룹은 직접 발광하도록 구성될 수 있습니다. 다시 말해, 상기 R, G, B LED 그룹은 각각 적색, 녹색, 청색의 빛을 발광하는 집합체의 구성이다.

필요에 따라, 상기 LED 모듈(13)은 선택적으로 황색광을 방사하는 황색 LED 그룹, 자색광을 방사하는 자색 LED 그룹, 원적외선을 방사하는 근적외선(IR) LED 그룹, 근자외선을 방사하는 근자외선(UV) LED 그룹을 더 포함할 수도 있습니다.

보다 구체적으로, LED 기판에 고정된 다수의 LED는, 640 내지 690 nm의 파장대역을 갖는 R LED 그룹, 420 내지 470 nm의 파장대역을 갖는 B LED그룹으로 이루어지는 것이 바람직하며, 필요에 따라 300 내지 400 nm의 파장대역을 갖는 UV LED 그룹, 및 700 내지 780 nm의 파장대역을 갖는 IR LED 그룹을 더 포함할 수도 있다.

알려진 바에 의하면 640 내지 690nm의 파장대역을 갖는 적색광은 광합성 및 형태 형성(발아, 개화, 엽록소 합성, 성장 등)에 가장 큰 영향을 미치고, 420 내지 470nm의 파장대역을 갖는 청색광은 형태 형성에 큰 영향을 미친다. 따라서 LED 기판에 고정된 다수의 LED는 식물의 생장에 가장 큰 영향을 미치는 2개 파장대역의 광을 최적화된 비율로 조사하기 위하여, R LED는 B LED에 2 내지 5배의 비율로 설치하는 것이 바람직하다.

한편 제 2 실시 양태로서, 상기 LED 모듈(13)은 R LED 소자, G LED 소자, B LED 소자를 하나의 소자에 넣은 RGB LED를 포함하여, 소자 하나에서 다양한 빛을 발광하도록 구성될 수 있습니다.

아울러, 상기 모듈색상 조절회로부(12)는 브릿지 다이오드 정류회로부(11)를 통해 입력된 전원을 이용하여 목적하는 파장대역의 빛을 LED 모듈(13)을 통해 식물에 제공하기 위해 신호를 생성하는 구성이다. 즉, 상기 모듈색상 조절회로부(12)는 LED 모듈(13)을 구성하는 다수의 LED 그룹으로 공급할 전원으로 분기하고 조절하여 최종적으로 LED 모듈로부터 얻어지는 빛의 색상을 설정 및 조절할 수 있도록 하는 조절수단이 되는 것이다.

상기 LED 모듈로 RGB LED를 사용하면, 상기 신호는 입력된 전원의 펄스폭 변조(PWM)를 통해 각 R, G, B LED 소자로 입력되는 전원을 제어하여 R, G, B LED 소자에서 방출되는 빛의 강도 조절함으로써, R, G, B 색상의 빛이 혼합되어 RGB LED로부터 조사되는 빛의 색상을 설정할 수 있다.

그리고 본 발명의 일실시예에 의한 LED 조명장치는 컨버터(20)를 포함한다.

상기 컨버터(20)는 외부전원(100), 광원부(10), 제어부(40)에 연결되어 외부전원(100)으로부터 공급되는 전원을 교류전원으로 변환시켜 광원부(10)에 공급하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있다면 어떠한 컨버터를 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 당업계에서 통상적으로 사용되는 컨버터를 사용하는 것이 좋다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 컨버터(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 교류전원을 직류전원으로 변환하는 A/D변환부(22), 상기 A/D변환부(22)에서 변환된 교류전원을 광원부(10)로 공급하는 출력부(26), 및 상기 A/D변환부(22)와 출력부(26)의 사이에서 전원공급을 주기적으로 온/오프 하는 스위칭부(24)로 구성될 수 있다. 여기서, 외부전원(100)으로는 상용 교류전원을 사용할 수 있다.

필요에 따라, 상기 외부전원(100)과 컨버터(20)(즉, A/D변환부) 사이에는 전압조정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 전압조정부는 외부전원(100)과 A/D변환부(22)의 사이에 구비되어 외부로부터 공급되는 전원을 적절한 전압으로 변환시키는 구성으로, 결국 컨버터(20)의 출력 전압을 제어하여 원하는 조도를 구현할 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 스위칭부(24)는 100 내지 400㎲의 주기(T)로 광원부(10)를 턴온(turn on)시키는 역할을 수행한다. 결국, 본 발명의 광원부(10)는 스위칭부(24)의 작동에 의해 펄스(pulse) 광을 조사(照射)하게 된다.

이때, 듀티비(duty ratio, Ton/T)는 30 내지 70%인 것이 바람직하다. 듀티비가 30% 미만이면 조사되는 광량이 작아져서 단위 광량당 상승효과를 얻기 어렵고, 듀티비가 70%를 초과하면 연속광에 가까워져 전력절감 효과를 기대하기 어렵기 때문이다. 이런 점을 감안하면 듀티비는 50%로 설정해 두는 것이 가장 바람직하다.

이와 같이 펄스광을 조사하는 것은 식물의 광합성 과정이 명반응과 암반응이 맞물려서 진행되는 점에 착안한 것이다.

명반응은 식물의 염록체가 빛에너지와 물(H₂O)을 이용하여 NADPH와 ATP를 생성하는 과정이고, 암반응은 명반응에서 생성된 NADPH와 ATP를 이용하여 이산화탄소(CO₂)를 탄수화물로 변환하는 과정으로서 빛에너지와 무관하게 진행되는 과정이다.

한편, 스위칭부(24)는 공지된 스위칭 회로나 릴레이를 사용하여 구현할 수 있으므로, 본 명세서에서는 스위칭부(24)에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 LED 조명장치는 성장단계 인식수단(30)을 포함한다.

상기 성장단계 인식수단(30)은 성장뿐만 아니라 종자발아, 화아, 분화, 개화, 자엽, 엽록소 합성 등의 여러 성장단계를 거치는 식물의 외관을 관찰하여 상기 식물의 성장단계에 대한 데이터를 생성하는 것으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있다면 어떠한 장치를 사용하여도 무방하다.

예를 들어, 상기 성장단계 인식수단(30)으로는 영상 검지기를 사용할 수 있다. 이러한 영상 검지기는 식물의 성장단계별 기 설정된 이미지의 형태나 형상 등을 기반으로, 실제 식물의 영상을 촬영하고 이를 이미지 프로세싱(image processing)하여 해당 식물의 성장단계를 판단하는 장치이다.

또한, 상기 성장단계 인식수단(30)으로는 레이저 또는 초음파를 이용하여 식물의 크기를 측정함으로써 식물의 성장단계를 판단할 수 있는 공간형 검지기를 사용할 수도 있다.

필요에 따라, 성장단계 인식수단(30)으로는 영상 검지기와 공간형 검지기를 동시에 사용할 수도 있다.

이러한 영상 감지기와 공간형 검지기는 비닐하우스 등에 사용되면 비닐하우스의 입구 쪽을 영상을 촬영하거나 출입자의 움직임을 레이저 또는 고주파로 감지하도록 설정하여 도둑이 출입하는 것을 감지할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명의 일실시예에 의한 LED 조명장치는 제어부(40)를 포함한다.

상기 제어부(40)는 광원부(10)와 컨버터(20) 및 성장단계 인식수단(30)에 전기적으로 연결되어 광원부(10)와 컨버터(20)를 제어하는 것이다.

구체적으로, 제어부(40)는 성장단계 인식수단(30)으로부터 데이터가 전송되면, 상기 데이터를 분석하여 해당 식물의 성장단계를 판단하고, 상기 성장단계에 대응되는 광파장 요구량을 추출하며, 상기 광파장 요구량에 따라 광원부(10)의 광출력을 제어하는 역할을 수행한다.

예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(40)는 상기 데이터를 분석하여 식물의 성장단계를 육묘 단계, 꽃눈 분화 단계, 착과 단계, 결실기 단계 중 어느 한 단계로 인식한다.

상기 육묘 단계는 식물이 싹을 틔어 자라기 시작하여 엽수 1 내지 3 사이의 꽃눈 분화 전의 시기에 해당하므로, 제어부(40)는 식물의 광합성을 극대화시키기 위해 'R/B = 5'의 비율로 R LED 그룹과 B LED 그룹이 발광되도록 광원부(10) 및 컨버터(20)를 제어한다.

상기 꽃눈 분화 단계는 엽수 1 내지 3 사이의 꽃눈 분화가 이루어지는 시기에 해당하므로, 제어부(40)는 더 많은 수량의 꽃눈 분화를 촉진시키고 시기를 단축시키기 위해 R LED 그룹이 발광되도록 광원부(10) 및 컨버터(20)를 제어한다.

상기 착과 단계는 식물이 분화 후 열매를 맺기 시작하여 익기 전까지의 시기에 해당하므로, 제어부(40)는 열매의 형태 형성을 촉진하면서 최적화된 광합성 효과가 발생되도록 'R/B비 = 10'의 비율로 R LED 그룹과 B LED 그룹이 발광되도록 광원부(10)를 제어한다. 필요에 따라, 제어부(40)는 착과 단계에서 살충과 살균 효과까지 볼 수 있도록 근자외선 LED 그룹의 일부가 발광되도록 광원부(10) 및 컨버터(20)를 제어할 수도 있다.

상기 결실기 단계는 식물의 열매가 익기 시작하는 시기에 해당하므로, 제어부(40)는 형태 형성 역할은 줄이고 광합성 효과를 최대화하여 당도를 높이고 열매 중량 증대 및 착색 효과를 증진시키기 위해 R LED 그룹이 발광되도록 광원부(10) 및 컨버터(20)를 제어한다. 필요에 따라, 제어부(40)는 결실기 단계에서 살충과 살균 효과까지 볼 수 있도록 근자외선 LED 그룹의 일부가 발광되도록 광원부(10) 및 컨버터(20)를 제어할 수도 있다.

선택적으로, 본 발명의 일실시예에 의한 LED 조명장치는 조도센서를 더 포함할 수 있다.

상기 조도센서는 빛의 세기를 감지하여 제어부(40)로 전송하는 구성으로서, 이러한 목적을 달성할 수 있다면 어떠한 센서를 사용하여도 무방하다.

본 발명의 LED 조명장치는 주로 야간에 점등되지만 날씨가 흐린 경우에도 점등할 필요가 있으므로, 제어부(40)는 미리 저장된 데이터와 조도센서로부터 전송된 측정값을 이용하여 전압조정부를 제어한다. 이에 따라, 컨버터(20)의 출력 전압이 변화되어 원하는 조도를 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일실시예에 의한 LED 조명장치는 저장수단(미도시) 및 입력수단(미도시)을 더 포함할 수 있다.

상기 저장수단은 제어부(40)에 연결되며, 성장단계 인식수단(30)의 이미지 프로세싱을 위한 각 식물의 이미지가 저장되며, 각 식물의 성장단계마다 최적화된 광파장 요구량이 저장되는 저장매체로서, 하드드라이브, 램 등의 메모리가 적용될 수 있다.

상기 입력수단은 제어부(40)에 연결되며, 식물의 이미지와 식물의 성장단계별 광파장 요구량을 지속적으로 업데이트할 수 있도록 키패드 형태의 조작반, 키보드, CD 롬이 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 LED 조명장치를 이용하여 색소식물을 재배한 실시예를 살펴보면 다음과 같다.

실험에 따르면 본 발명의 LED 조명장치를 이용하여 양상추를 대상으로 듀티비 50%인 400㎲ 주기의 펄스광을 조사(200㎲ 동안 턴온, 200㎲ 동안 턴오프)하면 단위 광량당의 광합성 속도와 성장비율이 연속광에 비하여 약 20% 이상 향상되는 것을 알 수 있었다.

표 3은 이에 대한 실험치를 나타낸 것으로서, 연속광이나 500㎲ 의 펄스광을 조사하였을 때는 광합성 속도(mgCO₂/dm²h)가 약 6.7 에 불과했지만, 400㎲ 의 펄스광을 조사하면 광합성 속도가 약 8.2에 달하는 것으로 나타났다. 펄스광의 주기를 400㎲ 보다 짧게 할수록 광합성 속도가 점차 감소되는 경향을 보이기는 하지만 적어도 주기 100㎲ 까지는 연속광에 비해 분명한 효과를 보이고 있다.

[표 3]

이와 같이, 본 발명의 LED 조명장치를 이용하면, 재배식물의 성장단계에 따라 가장 효과적인 파장대역의 빛을 제공함으로써 해당 식물의 생장속도를 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 식물의 상태나 외부조건 따라 컨트롤부(200)를 이용하여 조도를 적절히 조절함으로써 항상 최적화된 생장환경을 유지시킬 수 있다.

한편 본 발명의 LED조명장치 또는 조명시스템은 육상식물의 재배용으로만 사용되는 것은 아니며, 클로렐라 등과 같이 광합성을 하는 수생식물의 재배에도 활용될 수 있음은 물론이다

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 광원부 11 : 브릿지 다이오드 정류회로부
12 : 모듈색상 조절 회로부 13 : LED 모듈
20 : 컨버터 22 : A/D변환부
24 : 스위칭부 26 : 출력부
30 : 성장단계 인식수단 40 : 제어부

Claims

640 내지 690 nm의 파장대역을 갖는 R LED 그룹, 420 내지 470 nm의 파장대역을 갖는 B LED그룹으로 이루어진 LED 모듈이 장착된 광원부;
상기 광원부로 교류전원을 공급하는 컨버터;
식물의 성장단계별 확인된 이미지의 형태나 형상 등을 기반으로 실제 식물의 영상을 촬영하고 이를 이미지 프로세싱하여 해당 식물의 성장단계를 판단하는 영상검지기 및, 레이저 또는 초음파를 이용하여 식물의 크기를 측정함으로써 상기 식물의 성장단계에 대한 데이터를 생성하는 공간형 검지기로 이루어진 성장단계 인식수단;
빛의 세기를 감지하여 상기 제어부로 전송하는 조도센서;
외부전원과 컨버터 사이에 구비되는 전압조정부; 및
상기 광원부와 컨버터 및 성장단계 인식수단에 전기적으로 연결되고, 상기 성장단계 인식수단으로부터 전송된 데이터를 분석하여 해당 식물의 성장단계를 육묘 단계, 꽃눈 분화 단계, 착과 단계, 결실기 단계 중 어느 한 단계로 인식하며, 인식된 식물의 성장단계에 대응되는 광파장 요구량을 추출하고, 상기 광파장 요구량에 따라 광원부의 광출력을 제어하며, 조도센서로부터 전송된 측정값에 따라 컨버터의 출력 전압을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부에서의 광파장 요구량에 따라 광원부의 광출력을 제어하는 것은
상기 육묘단계인 경우 식물의 광합성을 증대시키기 위하여 상기 R LED그룹/B LED 그룹 = 5의 비율로 발광되도록 상기 광원부 및 컨버터를 제어하고,
상기 꽃눈 분화단계인 경우 꽃눈 분화를 촉진시키기 위하여 상기 R LED그룹이 발광되도록 상기 광원부 및 컨버터를 제어하고,
상기 착과단계인 경우 열매의 형태 형성을 촉진하면서 최적화된 광합성 효과가 발생되도록 하기 위하여 상기 R LED그룹/B LED 그룹 = 10의 비율로 발광되도록 상기 광원부 및 컨버터를 제어하고,
상기 결실기 단계인 경우 당도를 높이고 열매 중량 증대 및 착색효과를 증진시키기 위하여 R LED그룹이 발광되도록 상기 광원부 및 컨버터를 제어하는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
제 1 항에 있어서, 상기 컨버터는
상용 교류전원을 직류전원으로 변환하는 A/D변환부와,
상기 광원부와 전기적으로 연결된 출력부, 및
상기 A/D변환부와 상기 출력부의 사이에서 100 내지 400㎲의 주기(T)로 전원공급을 온/오프 시키는 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
제 2 항에 있어서,
상기 스위칭부의 듀티비는 30 내지 70%인 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
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