KR101313907B1 - 식물공장용 led 조명모듈과 이를 탑재한 식물공장용 led 조명장치 - Google Patents

식물공장용 led 조명모듈과 이를 탑재한 식물공장용 led 조명장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일반적으로 채용되는 고가의 LED 레드칩을 배제하고, LED 블루칩을 채용하여 식물공장용 조명장치의 제작단가를 낮추고, 동시에 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 개선하여 식물의 생육 효율은 상대적으로 더 높일 수 있는 것으로, LED 조명모듈과 이 LED 조명모듈이 탑재되는 LED 조명장치로부터 발광되는 빛이 블루 계열 파장대(450nm)에서 피크치를 구현하도록 하고, 레드 계열 파장대(660nm)에서도 피크치를 구현하도록 하여 식물의 생육이 전반적으로 촉진되도록 하는 기술이다. 본 발명에 따르면 블루칩 광원과 이 블루칩 광원의 외표면에 도포되는 RGY 포스포를 하나의 칩으로 구현하여 제작이 간편하다는 장점이 있다.

Description

식물공장용 LED 조명모듈과 이를 탑재한 식물공장용 LED 조명장치 {LED lighting module for plant-culture factory, and LED lighting apparatus for plant-culture factory using the same}
본 발명은 식물공장에서 일반적으로 채용되는 고가의 LED 레드칩을 배제하고 대신 LED 블루칩을 채용하여 식물공장용 조명장치의 제작단가를 낮추고, 레드 광원으로 인한 눈의 피로를 감소시켜 작업 환경이 개선되고, 동시에 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 개선하여 식물의 생육 효율은 상대적으로 더 높일 수 있는 기술에 관한 것이다.
더욱 상세하게는, LED 조명모듈과 이 LED 조명모듈이 탑재되는 LED 조명장치로부터 발광되는 빛이 블루 계열 파장대(450nm)에서 1차 피크치를 구현하도록 하고, 레드 계열 파장대(660nm)에서도 2차 피크치를 구현하도록 하여 식물의 생육이 전반적으로 촉진되도록 하는 기술이다.
일반적으로 식물은 뿌리로부터 양분을 흡수하고, 잎으로부터 광합성을 통해 에너지를 생산하여 식물 생육에 쓰인다.
그리고, 식물공장은 실내에서 식물을 재배하기 때문에 식물의 광합성을 위해서 태양광과 유사한 인공조명을 발광시키게 된다.
그런데, 인공조명을 구현하는 방법은 여러 가지가 있지만, 식물의 생육에 적합한 빛의 파장대를 구현하는 것이 식물공장에서 핵심기술이라 할 수 있다.
종래에는 3파장 형광등을 이용하는 방식도 있었지만, 소비전력이 너무 크고 짧은 수명인데 반해, 식물 생육에는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
이에 LED를 이용한 조명장치들이 개발되었는데, 식물 생장에 매우 중요한 레드 계열의 파장대를 구현하기 위해 레드칩을 채택하였다. 이 레드칩에 블루 LED 또는 화이트 LED를 조합하여 목적하는 파장대를 구현하기도 한다.
그런데, 레드칩은 블루칩에 비해 훨씬 고가이고 소비전력도 커서 식물공장을 운영하는데 있어서 비효율적이지만, 레드 계열의 파장대를 구현하기 위해 채용하고 있는 실정이다.
위와 같은 단점을 해결하기 위해 LED 블루칩에 RGY 포스포를 적용하여 식물공장용 조명장치의 제작단가를 낮추고, 동시에 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 개선하여 식물의 생육 효율은 오히려 더 높일 수 있는 기술의 구현이 요구된다.
[관련기술문헌]
1. 식물공장 LED 조명장치 및 이의 제조방법(특허출원 10-2010-0028266호)
2. 엘이디 광원을 이용한 색소 식물공장 및 그 장치(특허출원 10-2003-0078989호)
본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 저가의 LED 블루칩을 채용하여 식물공장용 조명장치의 제작단가를 낮추고, 동시에 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 개선하여 식물의 생육 효율은 오히려 더 높일 수 있는 식물공장용 LED 조명모듈과 이를 탑재한 식물공장용 LED 조명장치를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명모듈은, 식물공장용 LED 조명장치에 설치되는 LED 조명모듈로서, 외부로부터 공급되는 전원으로 구동하여 블루 계열의 빛을 발광하는 블루칩 광원; 옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지며, 블루칩 광원의 외표면에 도포되어 블루칩 광원을 통해 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내도록 하고, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타내도록 하고, 550nm 내지 660nm 영역내에서 제 2 극대점 이상의 값을 유지하도록 하는 RGY 포스포;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 LED 조명모듈을 탑재한 식물공장용 LED 조명장치는, 외부로부터 공급되는 전원으로 구동하여 블루 계열의 빛을 발광하는 블루칩 광원과, 옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지며, 블루칩 광원의 외표면에 도포되어 블루칩 광원을 통해 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내도록 하고, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타내도록 하고, 550nm 내지 660nm 영역내에서 제 2 극대점보다 상대적으로 큰 값을 유지하도록 하는 RGY 포스포를 구비하는 LED 조명모듈; LED 조명모듈을 복수 개 탑재하며, 회로배선이 패터닝되어 LED 조명모듈의 온/오프를 제어하고 LED 조명모듈에 외부 전원을 인가시키는 회로기판; 회로기판의 저면이 안착된 상태로 회로기판을 고정시키는 프레임;을 포함하여 구성된다.
그리고, 프레임의 저면 테두리에 탈착 가능하게 부착되어 프레임에 안착된 회로기판과, 회로기판에 탑재된 LED 조명모듈을 마감하는 마감커버를 더 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 회로기판에 복수 개 탑재되는 LED 조명모듈은 상호 등간격으로 떨어져 일렬로 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치는,
(1) 일반적으로 식물공장용 조명장치에 채용되는 고가의 LED 레드칩을 배제하고, LED 블루칩을 채용하여 제작단가를 낮추고, 동시에 발광되는 빛이 블루 계열 파장대(450nm)에서 피크치를 구현하도록 하고, 레드 계열 파장대(660nm)에서도 피크치를 구현하도록 하여 식물 생장은 오히려 촉진시키는 장점이 있다.
(2) 또한, 이와 같은 파장대에서는 레드 광원으로 인한 눈의 피로를 감소시켜 작업 환경이 개선되는 장점도 있다.
(3) 블루 계열 파장대(450nm)와 레드 계열 파장대(660nm)에서 피크치를 구현하도록 하며, 이를 위한 블루칩 광원과 이 블루칩 광원의 외표면에 도포되는 RGY 포스포를 하나의 칩으로 구현하여 제작이 간편하도록 하였다.
[도 1]은 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치를 도시한 예시도.
[도 2]는 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치와 LED 조명모듈을 발췌하여 확대한 도면.
[도 3]은 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치가 설치된 모습을 촬영한 사진.
[도 4]는 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장에 대해 특정 파장대의 목표조건을 나타낸 그래프.
[도 5]는 일반적인 형광등이 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진.
[도 6]은 일반적인 형광등으로부터 발광되는 빛의 파장을 나타낸 그래프.
[도 7]은 레드 LED와 블루 LED를 조합한 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진.
[도 8]은 레드 LED와 블루 LED를 조합한 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 나타낸 그래프.
[도 9]는 일반조명용 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진.
[도 10]은 일반조명용 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 나타낸 그래프.
[도 11]은 레드 파장대를 강조한 화이트 LED 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진.
[도 12]는 레드 파장대를 강조한 화이트 LED 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장에 대해 특정 파장대의 목표조건을 나타낸 그래프.
[도 13]은 비교 실험을 위하여 본 발명의 LED 조명장치를 포함한 복수의 LED 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진.
[도 14]와 [도 15]는 "시저스 레드" 식물에 형광등, 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치, 본 발명에 따른 조명장치로부터 각각 빛이 조사되는 경우 생육상태를 비교한 그래프.
[도 16]과 [도 17]은 "양상추" 식물에 형광등, 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치, 본 발명에 따른 조명장치로부터 각각 빛이 조사되는 경우 생육상태를 비교한 그래프.
[도 18]과 [도 19]는 "시저스 그린" 식물에 형광등, 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치, 본 발명에 따른 조명장치로부터 각각 빛이 조사되는 경우 생육상태를 비교한 그래프.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[도 1]은 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치를 도시한 예시도이고, [도 2]는 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치와 LED 조명모듈을 발췌하여 확대한 도면이다.
[도 1]과 [도 2]를 참조하면, 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명모듈(100)은 LED 조명장치에 설치되며, 블루칩 광원(10)과, RGY 포스포(Red Green Yellow Phospher;20)로 이루어진다.
블루칩 광원(10)은 외부로부터 공급되는 전원으로 구동하여 블루 계열의 빛을 발광한다. RGY 포스포(20)가 외표면에 도포된 후, 블루칩 광원(10)과 RGY 포스포(20)가 합쳐져 발광하는 빛은 레드 계열의 파장대를 강조한 백색광을 구현한다.
RGY 포스포(20)는 옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지며, 블루칩 광원(10)의 외표면에 도포되어 블루칩 광원(10)을 통해 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내도록 하고, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타내도록 하고, 550nm 내지 660nm 영역내에서 제 2 극대점 이상의 값을 유지하도록 한다.
이때, RGY 포스포(20)는 블루칩 광원(10)의 외표면에 도포시키는 것이 바람직하고, 스티커 형태로 부착될 수도 있다.
본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치는 LED 조명모듈(100)을 탑재하며, 회로기판(200), 프레임(300), 마감커버(400)를 구비한다.
LED 조명모듈(100)은 외부로부터 공급되는 전원으로 구동하여 블루 계열의 빛을 발광하는 블루칩 광원(10)과, 옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지며, 블루칩 광원(10)의 외표면에 도포되어 블루칩 광원(10)을 통해 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내도록 하고, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타내도록 하고, 550nm 내지 660nm 영역내에서 제 2 극대점보다 상대적으로 큰 값을 유지하도록 구성된다.
회로기판(200)은 LED 조명모듈(100)을 복수 개 탑재하며, 회로배선이 패터닝되어 LED 조명모듈(100)의 온/오프를 제어하고 LED 조명모듈(100)에 외부 전원을 인가시키도록 한다.
프레임(300)은 회로기판(200)의 저면이 안착된 상태로 회로기판(200)을 고정시키고, 식물공장의 지지프레임에 고정되어 조명장치를 지지한다.
마감커버(400)는 프레임(300)의 저면 테두리에 탈착 가능하게 부착되어 프레임(300)에 안착된 회로기판(200)과, 회로기판(200)에 탑재된 LED 조명모듈(100)을 마감한다. 이때, 마감커버(400)는 유리 또는 합성수지재 중 어느 하나로 채택될 수 있으며, 바람직하게는 가벼운 합성수지재로 채택될 수 있다.
여기서도, RGY 포스포(20)는 블루칩 광원(10)의 외표면에 도포시키거나 스티거 형태로 부착될 수 있다.
[도 1]에서 보는 바와 같이, 회로기판(200)에 복수 개 탑재되는 LED 조명모듈(100)은 상호 등간격으로 떨어져 일렬로 배치될 수 있다.
[도 3]은 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치가 설치된 모습을 촬영한 사진이고, [도 4]는 본 발명에 따른 식물공장용 LED 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장에 대해 특정 파장대의 목표조건을 나타낸 그래프이다. 여기서, [도 4]의 그래프는 특정 파장대의 일부분에 대한 목표조건만을 개략적으로 도시하고 연속적인 부분은 생략하였다.
[도 3]과 [도 4]를 참조하면, 옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지는 RGY 포스포(20)는 블루칩 광원(10)의 외표면에 도포되는데, 이때 블루칩 광원(10)을 통해 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 빛의 강도(intensity)가 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내며, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타낸다. 그리고 550nm 내지 660nm 영역내에서 제 2 극대점보다 상대적으로 큰 값을 유지하도록 한다.
즉, [도 4] 그래프의 ③ 영역에서 제 1 극대점을 갖고, ① 영역에서 제 2 극대점을 가지며, ② 영역에서 제 2 극대점보다 상대적을 큰 값을 유지한다.
이와 같은 빛의 세기와 파장대를 구현하는 본 발명의 작용 효과는 아래의 [도 14] 내지 [도 19]를 설명하는 부분에서 확인할 수 있다.
[도 5]는 일반적인 형광등을 식물공장에 설치한 모습을 촬영한 사진이고, [도 6]은 이와 같은 일반적인 형광등으로부터 발광되는 빛의 파장을 분석하여 나타낸 그래프이다.
[도 5]와 [도 6]을 참조하면, 일반적인 3파장 형광등으로부터 조사되는 빛은 본 발명에서 주목하는 식물 생장에 매우 중요한 660nm 파장대에서 빛의 강도가 매우 약함을 알 수 있다.
[도 7]은 레드 LED와 블루 LED를 조합한 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진이고, [도 8]은 레드 LED와 블루 LED를 조합한 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 나타낸 그래프이다.
[도 7]과 [도 8]을 참조하면, 조명장치로부터 조사되는 빛은 블루 계열인 450nm 파장대와 레드 계열인 660nm 파장대에서 세기가 피크치를 나타내지만, 550nm 내지 660nm 영역의 파장대에서 450nm 파장대의 세기보다 상대적으로 작은 세기를 유지하여 식물 생장에 불리한 조건을 갖는다.
[도 9]는 일반조명용 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진이고, [도 10]은 일반조명용 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장을 나타낸 그래프이다.
[도 9]와 [도 10]을 참조하면, 조명장치로부터 조사되는 빛은 블루 계열인 450nm 파장대와 레드 계열인 660nm 파장대에서 세기가 피크치를 나타내어도, 550nm 내지 660nm 영역의 파장대에서 450nm 파장대의 세기보다 상대적으로 작은 세기를 유지하면 식물 생장에 불리한 조건을 갖는다는 것은 위의 [도 7]과 [도 8]에서 설명하였다. 이에 대한 결과는 아래의 [도 14] 내지 [도 19]를 설명하는 부분에서 확인할 수 있다.
[도 11]은 레드 파장대를 강조한 화이트 LED 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진이고, [도 12]는 레드 파장대를 강조한 화이트 LED 조명장치로부터 발광되는 빛의 파장에 대해 특정 파장대의 목표조건을 나타낸 그래프이다. 여기서, [도 12]의 그래프는 특정 파장대의 일부분에 대한 목표조건만을 개략적으로 도시하고 연속적인 부분은 생략하였다.
[도 11]과 [도 12]를 참조하면, 조명장치로부터 조사되는 빛의 세기가 블루 계열인 450nm 파장대에서 피크치를 나타내고, 550nm 내지 660nm 영역의 파장대에서 450nm 파장대의 세기보다 상대적으로 큰 세기를 유지하여도 레드 계열인 660nm 파장대에서 세기가 피크치가 구현되지 않으면 이 또한 식물 생장에 매우 불리한 조건을 갖게 된다.
즉, [도 12]를 참조하면, ① 영역에서는 제 2 극대점을 가지며, ② 영역에서 제 2 극대점보다 상대적을 큰 값을 유지한다. 그러나, 그래프의 ③ 영역에서 제 1 극대점을 나타내어도 660nm 파장대에서 세기가 피크치가 구현되지 않으면 이 또한 식물 생장에 매우 불리한 조건을 갖게 된다.
[도 13]은 비교 실험을 위하여 본 발명의 LED 조명장치를 포함한 복수의 LED 조명장치가 식물공장에 설치된 모습을 촬영한 사진으로서, 이하의 [도 14] 내지 [도 19]와 같은 실험 결과를 얻기 위해 식물 공장에 설치한 여러 종류의 조명장치들을 나타낸다.
[도 14] 내지 [도 19]의 실험에서는 아래 [표 1]의 조건에 따라 형광등, 화이트 LED + 레드 LED, 본발명의 실시예에 대한 3가지 패턴의 조명장치로부터 조사되는 빛에 의해 "시저스 레드", "양상추", "시저스 그린"의 식물들이 생장하는 과정을 살펴보았다.
구분 형광등 화이트 LED + 레드 LED 본 발명의 실시예
직하 높이 18 cm 18 cm 21 cm
조도 8,920 lux 7,490 lux 7,650 lux
PPFD 123 uMol/m2·sec 133 uMol/m2·sec 115 uMol/m2·sec
소비 전력 32 W 18 W 19 W
여기서, 직하 높이는 LED 조명모듈(100)로부터 측정 지점까지의 거리를 나타낸다.
[도 14]와 [도 15]는 "시저스 레드" 식물에 형광등, 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치와 본 발명에 따른 조명장치로부터 각각 빛이 조사되는 경우 생육상태를 비교한 그래프이다.
[도 14]와 [도 15]에서 보면, 소비전력과 단가가 높은 레드칩을 사용한 화이트 LED + 레드 LED의 조명장치를 통해 생육되는 "시저스 레드"는 소비전력이 낮고 단가가 낮은 블루칩을 채택한 본 발명(화이트 LED)의 조명장치를 통해 생육되는 "시저스 레드"와 거의 동등한 수준의 생장율을 나타냄을 알 수 있다.
[도 16]과 [도 17]은 "양상추" 식물에 형광등, 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치와 본 발명에 따른 조명장치로부터 각각 빛이 조사되는 경우 생육상태를 비교한 그래프이다.
[도 16]과 [도 17]를 참조하면, 소비전력과 단가가 높은 레드칩을 사용한 화이트 LED + 레드 LED의 조명장치를 통해 생육되는 "양상추"는 소비전력이 낮고 단가가 낮은 블루칩을 채택한 본 발명(화이트 LED)의 조명장치를 통해 생육되는 "양상추"가 오히려 양호한 생장율을 나타냄을 알 수 있다.
[도 18]과 [도 19]는 "시저스 그린" 식물에 형광등, 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치와 본 발명에 따른 조명장치로부터 각각 빛이 조사되는 경우 생육상태를 비교한 그래프이다.
[도 18]과 [도 19]을 참조하면, 소비전력과 단가가 높은 레드칩을 사용한 화이트 LED + 레드 LED의 조명장치를 통해 생육되는 "시저스 그린"에서도 소비전력이 낮고 단가가 낮은 블루칩을 채택한 본 발명(화이트 LED)의 조명장치를 통해 생육되는 "시저스 그린"이 오히려 양호한 생장율을 나타냄을 알 수 있다.
위의 [도 14] 내지 [도 19]에서 "시저스 레드", "양상추", "시저스 그린"을 통해 실험한 결과, 소비전력이 낮고 단가가 낮은 블루칩을 채택한 본 발명(화이트 LED)의 조명장치가 전반적으로는 오히려 소비전력과 단가가 높은 레드칩을 사용한 화이트 LED + 레드 LED의 조명장치보다 양호한 식물의 생장율을 나타냄을 확인하였다.
한편, 형광등을 이용한 조명장치는 화이트 LED와 레드 LED를 조합한 조명장치, 본 발명에 따른 조명장치에 비해 소비전력이 훨씬 큰데 반해, 각 식물의 생장율은 오히려 불리하다는 것도 [도 14] 내지 [도 19]를 통해 확인할 수 있다.
10 : 블루칩 광원
20 : RGY 포스포
100 : LED 조명모듈
200 : 회로기판
300 : 프레임
400 : 마감커버

Claims (4)

  1. 식물공장용 LED 조명장치에 설치되는 LED 조명모듈로서,
    외부로부터 공급되는 전원으로 구동하여 블루 계열의 빛을 발광하는 블루칩 광원(10);
    옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지며, 상기 블루칩 광원의 외표면에 도포되어 상기 블루칩 광원을 통해 외부로 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내도록 하고, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 상기 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타내도록 하고, 550nm 내지 660nm 영역내에서 상기 제 2 극대점 이상의 값을 유지하도록 하는 RGY 포스포(20);
    를 포함하여 구성되는 식물공장용 LED 조명모듈.
  2. LED 조명모듈을 탑재한 식물공장용 LED 조명장치로서,
    외부로부터 공급되는 전원으로 구동하여 블루 계열의 빛을 발광하는 블루칩 광원(10)과, 옐로우 계열, 그린 계열, 레드 계열의 포스포가 조합되어 이루어지며 상기 블루칩 광원의 외표면에 도포되어 상기 블루칩 광원을 통해 외부로 조사되는 광량이 625nm 내지 700nm의 영역 내에서 최대값을 갖는 제 1 극대점을 나타내도록 하고, 430nm 내지 470nm의 영역 내에서 상기 제 1 극대점보다 작은 값을 갖는 제 2 극대점을 나타내도록 하고, 550nm 내지 660nm 영역내에서 상기 제 2 극대점보다 상대적으로 큰 값을 유지하도록 하는 RGY 포스포(20)를 구비하는 LED 조명모듈(100);
    상기 LED 조명모듈을 복수 개 탑재하며, 회로배선이 패터닝되어 상기 LED 조명모듈의 온/오프를 제어하고 상기 LED 조명모듈에 외부 전원을 인가시키는 회로기판(200);
    상기 회로기판의 저면이 안착된 상태로 상기 회로기판을 고정시키는 프레임(300);
    을 포함하여 구성되는 식물공장용 LED 조명장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 프레임의 저면 테두리에 탈착 가능하게 부착되어 상기 프레임에 안착된 상기 회로기판과, 상기 회로기판에 탑재된 상기 LED 조명모듈을 마감하는 마감커버(400)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED 조명장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 회로기판에 복수 개 탑재되는 상기 LED 조명모듈은 상호 등간격으로 떨어져 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED 조명장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101502960B1 (ko) * 2014-10-29 2015-03-17 농업회사법인 주식회사 퓨쳐그린 식물의 초기 생장 효율을 최적화한 led 조명모듈과 이를 탑재한 led 조명장치
CN104776367A (zh) * 2015-05-08 2015-07-15 吴健 一种植物生长灯
CN106051551A (zh) * 2016-07-15 2016-10-26 江苏华旦科技有限公司 一种辅助植物生长的照明方法和设备

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10193031B2 (en) 2016-03-11 2019-01-29 Rohinni, LLC Method for applying phosphor to light emitting diodes and apparatus thereof
US11578839B2 (en) * 2019-08-07 2023-02-14 Seoul Viosys Co., Ltd. Light source unit for plant cultivation and plant cultivation assembly having the same

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101024193B1 (ko) 2009-07-30 2011-03-22 화우테크놀러지 주식회사 식물재배용 조명장치
KR101050504B1 (ko) 2010-07-29 2011-07-20 (주)율진이엔지 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 엘이디 소자

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002199816A (ja) * 2000-08-31 2002-07-16 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置および照明装置
JP2002281830A (ja) * 2001-03-26 2002-10-02 Techno Network Shikoku Co Ltd 植物栽培用光源、植物栽培方法および植物栽培用容器
JP2005052105A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Paiteku Osaka Kk 光源装置および植物の栽培方法
JP2010004869A (ja) * 2008-05-28 2010-01-14 Mitsubishi Chemicals Corp 生物の育成装置及び育成方法
JP5220687B2 (ja) * 2009-06-15 2013-06-26 昭和電工株式会社 植物栽培用の照明装置および植物栽培システム
JP2011109921A (ja) * 2009-11-24 2011-06-09 Mitsubishi Plastics Inc 農作物育成用照明ユニット、それを用いた農作物育成用照明システム及びこれらを用いた農作物育成方法
CN103493226B (zh) * 2011-04-22 2016-09-28 株式会社东芝 白光源以及包括所述白光源的白光源系统
JP2013099266A (ja) * 2011-11-08 2013-05-23 Ccs Inc 植物育成装置及び透光性部材

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101024193B1 (ko) 2009-07-30 2011-03-22 화우테크놀러지 주식회사 식물재배용 조명장치
KR101050504B1 (ko) 2010-07-29 2011-07-20 (주)율진이엔지 식물재배에 유용한 백색광을 발현하는 엘이디 소자

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101502960B1 (ko) * 2014-10-29 2015-03-17 농업회사법인 주식회사 퓨쳐그린 식물의 초기 생장 효율을 최적화한 led 조명모듈과 이를 탑재한 led 조명장치
WO2016068517A1 (ko) * 2014-10-29 2016-05-06 농업회사법인 주식회사 퓨쳐그린 식물의 초기 생장 효율을 최적화한 led 조명모듈과 이를 탑재한 led 조명장치
CN104776367A (zh) * 2015-05-08 2015-07-15 吴健 一种植物生长灯
CN106051551A (zh) * 2016-07-15 2016-10-26 江苏华旦科技有限公司 一种辅助植物生长的照明方法和设备

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