KR102071289B1 - 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구 - Google Patents
양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구에 관련되며, 이때 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구는 양자점 광변환부재를 LED 등기구에 탈부착식으로 적용하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보 기반의 맞춤형 광원을 교환이 용이한 탈부착식 광기구 형태로 선택적으로 제공함과 더불어 중심파장 대역 폭이 확장된 풍부한 식물재배용 인공 광원이 출력되도록 하기 위해 LED 등기구(1), 양자점 광변환부재(100)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
Description
본 발명은 양자점을 식물재배용 등기구에 적용한 것에 관련되며, 보다 상세하게는 양자점 광변환부재를 등기구에 탈부착식으로 적용하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보 기반의 맞춤형 광원을 선택적으로 제공하고, 이와 더불어 중심파장 대역 폭이 확장된 풍부한 식물재배용 인공 광원이 출력되도록 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구에 관한 것이다.
최근 다양한 크기에 따른 반도체 특성을 지니는 양자점 소재를 단순한 방법으로 제조하고 동시에 양자점 크기를 일정한 수준에서 조절하는 기술들이 급격하게 발전하고 있다. 양자점 크기의 반도체 입자는 태양전지, 발광소자, 센서, 발광표시자, 생체진단시약 등에 적용되고 있으며, 최근 에너지, 디스플레이, 안전진단, 보건의료 등을 포함하는 다양한 분야에서 차세대 산업에 파급효과가 큰 신소재이다.
가장 많이 연구된 반도체 물질은 II-VI족 칼코게나이드계 물질이며 특히, 반도체 양자점 소재 중 카드뮴 셀레나이드(CdSe)는 그 발광특성이 매우 우수하여, 스펙트럼의 가시광선 전영역에서 크기에 따른 조절이 가능하므로 발광소재로 각광받고 있다.
그러나, 상기 소재의 치명적인 약점은 공기 중에서 불안정하기 때문에 짧은 시간 내에 분해되어 고유의 우수한 발광특성을 잃어버린다는 점이다. 이에, 이러한 단점을 보완하고자 CdSe 코어에 보호막을 입히거나 쉘을 형성하여 안정성을 확보하려는 기술이 개발되고 있다.
이에 게시된 공개특허 10-2016-0085315의 양자점 형광체를 함유하는 LED 캡은, 양자점 형광체가 LED 패키지 웰(well)내에 있어서, 광의 흡수량은 최대가 될 수 있도록 하고 있으나 과도한 열을 피하기 위해 LED칩으로 부터 이격되도록 배치하도록 한다. 구체적으로 LED를 포함하는 중심 웰, 상부면 및 적어도 하나의 측면을 갖는 LED 패키지의 캡에 있어서, 상기 캡은, 상기 LED 패키지의 상기 상부면에 부착되도록 규격화되고 구성된 상면 및 바닥면을 갖는 상부와, 상기 상부의 상기 바닥면에 정의된 웰 및 상기 웰에 제공된 복수의 양자점을 포함하도록 되어 있다. 상기 발명은 예시된 바와 같이, 자동차 조명, 디스플레이 스크린, LCD 백라이트 등의 응용분야로 상용화될 잠재력을 갖는다.
그러나 지금까지 개발된 LED나 상기 발명을 포함하여 양자점 형광체를 함유하는 LED는, 아직 식물재배용 등기구로서 활용되지 못하고 있는 실정인데, 이는 식물 생장특성에 적합하지 않기 때문이다.
지금까지 개발된 식물재배용 등기구는 에너지효율이 높고 파장을 선택적으로 변환할 수 있는 LED모듈 등기구로서, 주로 청색LED와 적색LED를 혼합한 타입을 사용하고 있는데, 특정 파장대의 폭이 협소한 파장대역의 광원만이 출력되어, 다양한 식물의 생장 조건들을 만족시키지 못한다.
따라서 식물 생장에 필요한 부족한 광량을 보충하거나 개화조절, 착색 등을 위한 적당한 생육조건을 제공하기 어렵다. 따라서 청색LED와 적색LED의 특정파장대역 뿐 아니라 태양의 자연광에 보다 가까운 다양하고 넓은 파장대역으로 용이하게 변환가능하고, 넓은 배광 각도를 보유하는 것이 필요하다.
그런데 지금까지 개발된 양자점 기반 발광소자는 광학적으로 투명한 LED 밀봉 매질 내에 콜로이드형으로 제조된 양자점을 임베드하여 제조되거나, 상기한 종래 발명 (공개특허 10-2016-0085315)은 LED소자의 웰 뚜껑에 양자점이 배치되도록 제조되어, 식물재배용 등기구로 사용하기에는 구조적으로 문제가 있다.
이에 본 발명자는 양자점소재가 적용된 식물생장용 등기구가 사용되는 환경이 외부 식물 재배환경이 극한 환경에 노출이 불가피한 점을 고려하여, 산소 및 수분 조건에서도 장시간 안정성 내지 내구성이 확보되도록 베리어(Barrier) 특성이 강화된 양자점 등기구를 개발하고자 하였다.
또 상용화를 위하여, 전조재배농가에서 사용자가 용이하게 식물종류별 재 배방식이나 생장시기에 따라 등기구 교체 작업이 용이하도록, 기성 LED 등기구에 탈부착식으로 간단히 조립할 수 있는 양자점 소재 등기구 개발에 주력하여, 기성 컨버터 내장형 LED램프에 양자점 광변환부재의 결합만으로 양자점 식물재배용 등기구로 사용하도록 하는데 역점을 두었다.
이에 양자점소재의 발광효율을 극대화하고, 단순 합체 공정만을 사용함으로써 제품제조 단가를 최소화하여 상용화가 가능한 본원 발명의 양자점 식물재배용 등기구를 완성시키게 되었다.
본 발명은 양자점 광변환부재를 식물재배용 등기구에 탈부착식으로 적용하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보 기반의 맞춤형 광원을 선택적으로 제공함과 더불어 중심파장 대역 폭이 확장된 풍부한 식물재배용 인공 광원이 출력되는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, LED 등기구(1)에 탈착식으로 설치되어, 광원 파장대역을 변환하도록 양자점 광변환부재(100)가 구비되고, 상기 양자점 광변환부재(100)는 식물 재배 및 생장시기 정보를 기반으로 교체 적용되어 맞춤형 파장대역의 광원을 제공하도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 등기구(1)에 탈착식으로 구비되는 커버(110)와, 커버(110) 표면에 형성되는 양자점 레이어(10)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 등기구(10)에 탈착식으로 구비되는 커버(110)와, 커버(110)에 형성되는 슬롯창(122)과, 슬롯창(122)에 삽입 설치되는 양자점 레이어(10)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버(110)는, 등기구(1)의 광원 출력 렌즈(1a)에 밀착 설치되는 판형 커버로 형성되거나, 등기구(1)의 하우징(1b)에 일단이 고정되어 내부에 중공의 공간부가 형성되는 박스형 커버로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 양자점이 함유된 신축 필름(130)으로 형성되어, 등기구(1)의 하우징(1b)에 덧씌움방식으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 레이어(10)는 복수의 타공이 형성되어, 양자점 레이어 영역에서 파장대역이 변환된 광원이 출력되고, 타공영역에서 등기구 고유의 파장대역 광원이 출력되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 서로 상이한 광원 파장대역 변환 양자점이 포함된 적어도 2종의 양자점 레이어(10)(10')를 중첩하여 구성되고, 상기 양자점 레이어(10)(10')는 서로 불일치하는 위치에 타공(11)(11')을 형성하여 각각의 양자점 레이어(10) 고유의 변환 파장대역이 타공(11)(11') 면적 비율로 출력되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 LED 등기구(1)는 총 출력광원 중 400nm~470nm 파장대역이 차지하는 비율이 20%이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 레이어(10)는, 잎을 두껍게 하고 웃자람을 억제를 위한 10~20nm 크기의 양자점과, 광합성 촉진을 위한 30~60nm 크기의 양자점과, 엽록소 흡수율을 증가시키면서 일장효과를 강화하는 80~90nm 크기의 양자점을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 커버(110)는 광확산 필름으로 구성되고, 커버(110)상에 양자점 레이어(10)와 기저필름(20)을 적층하여 접합 후, 몰드과정을 거쳐 성형하여 양자점 광변환부재(100)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 양자점 레이어(10)는 광확산 필름(30)과 기저필름(20) 사이에 배치되어 접합 형성되는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 양자점 광변환부재를 LED 등기구에 탈부착식으로 적용하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보 기반의 맞춤형 광원을 선택적으로 제공함과 더불어 중심파장 대역 폭이 확장된 풍부한 식물재배용 인공 광원이 출력되는 이점이 있다.
한편, 일부 전조재배농가에서는 식물 재배방식 및 생장시기에 따라 그에 적합한 스펙트럼 출력을 가진 등기구를 일일이 수동 교체방식으로 적용하고 있지만, 등기구 교체 작업 및 스펙트럼 종류별로 등기구를 준비하고 관리해야 하는 번거로운 문제점이 따랐다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구가 설치된 상태를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 커버 탈부착구조를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 양자점 레이어 탈부착구조를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 커버형상의 변형예를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 신축 필름을 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 양자점 레이어 중첩구조를 나타내는 구성도.
도 8 내지 9는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 양자점 레이어를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 커버 탈부착구조를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 양자점 레이어 탈부착구조를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 커버형상의 변형예를 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 신축 필름을 나타내는 구성도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 양자점 레이어 중첩구조를 나타내는 구성도.
도 8 내지 9는 본 발명의 일실시예에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구의 양자점 레이어를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구에 관련되며, 이때 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구는 양자점 광변환부재를 LED 등기구에 탈부착식으로 적용하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보 기반의 맞춤형 광원을 선택적으로 제공함과 더불어 중심파장 대역 폭이 확장된 풍부한 식물재배용 인공 광원이 출력되도록 하기 위해 LED 등기구(1), 양자점 광변환부재(100)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구는 LED 등기구(1)에 탈착식으로 설치되어, 광원 파장대역을 변환하도록 양자점(Quantum Dot)이 포함된 양자점 광변환부재(100)가 구비되고, 상기 양자점 광변환부재(100)는 식물 재배 및 생장시기 정보를 기반으로 교체 적용되어 맞춤형 파장대역의 광원을 제공하도록 구비된다.
도 1 내지 2에서, 상기 LED 등기구(1)는, LED모듈(L)과, LED모듈이 설치되면서 등기구 외형을 구성하는 하우징(1a)으로 구성되고, LED모듈 광원이 조사되는 하우징 일측에 광원 출력 렌즈(1a)가 선택적으로 구비된다. 그리고 양자점 광변환부재(100)는 LED 등기구(1)에 설치되는 하드케이스 또는 신축 필름 타입의 커버로 구성되고, 커버에 양자점이 포함되거나, 커버 내주면에 양자점 레이어를 부착하여 형성되거나, 커버 일면에 양자점 레이어를 인출식으로 삽입 설치하여 구성된다.
이에 상기 양자점 광변환부재(100)를 LED 등기구(1)에 탈부착식으로 적용하여 광속성(파장대역)이 간단하게 변환되므로, 도 1처럼 기존에 식물 재배시설에서 사용중인 등기구를 교체하지 않고도 양자점 광변환부재(100)를 교체 적용하는 간단한 방식을 통하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보 기반의 맞춤형 광원을 선택적으로 제공하여 작물 생산성 및 품질 향상을 도모하게 된다. 또, 도 2와 같이 LED 등기구(1)의 직진성이 강한 광원이 양자점 광변환부재(100)를 통과하면서 확산되어 배광이 광각으로 확장되어 출력된다.
그리고 통상 LED 등기구의 LED모듈에서 출력되는 소폭의 중심파장 대역 광원이 양자점 광변환부재(100)를 통과하면서 중심파장 대역 폭이 확장된 풍부한 식물재배용 인공 광원으로 변환되므로 특정 파장대역에 민감하게 반응하는 식물특성에 유연하게 대응하여 다양한 식물 재배방식 및 생장시기에 최적화된 광원을 제공하게 된다.
도 3에서, 일실시예에 따른 양자점 광변환부재(100)는, 등기구(1)에 탈착식으로 구비되는 커버(110)와, 커버(110) 표면에 형성되는 양자점 레이어(10)로 구성된다. 양자점 레이어(10)는 산소 및 수분 조건에서 장시간 안정성을 확보하기 위해 표면에 코팅층이 라미네이트처리 된다.
여기서, 도 3 (a)는 LED 등기구가 전구형 타입일 경우, 커버(110)는 상부가 개방된 박스형태로 형성되어 후크, 클립, 나사식, 밴드식, 압입식 중 어느 하나의 고정방식으로 설치되며, 커버(110) 내주면에 양자점 레이어(10)가 형성되고, 양자점 레이어(10)는 양자점이 포함된 층으로 이루어진다..
또, 도 3 (b)는 커버(110) 단면이 반구형 단면형상을 가지도록 형성되어, 형광등타입 LED 등기구에 후크, 클립, 나사식, 밴드식, 압입식 중 어느 하나의 고정방식으로 설치되는 상태를 도시하면, 커버(110) 내주면에 양자점 레이어(10)가 형성된 상태를 도시한다.
이처럼 상기 커버(110)는 LED 등기구에 탈부착식으로 적용되므로, 기존에 식물 재배시설에 사용 중인 등기구에 커버(110)를 장착하는 간단하는 방식으로 광속성(파장대역)이 변환됨에 따라 단일규격의 등기구를 이용하여 파종(뿌리발육 파장대역 광원 제공)에서부터 농작물 수확(엽채류의 경우 개화시기 억제)에 이르는 재배방식 및 생장시기 정보를 기반으로 그에 적합한 최적의 광원을 선택적으로 제공하고, 또 재배작물 품종변경에 유연하게 대응하여 작물별 필요한 파장대역의 맞춤형 광원을 제공하게 된다.
다른 실시예로서, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 도 8과 같이 커버(110)는 광확산 필름으로 구성되고, 커버(110)상에 양자점 레이어(10)와 기저필름(20)을 적층하여 접합 후, 몰드과정을 거쳐 성형하여 양자점 광변환부재(100)를 형성하도록 구비된다. 여기서 광확산 필름은 양자점 레이어(10)를 외부환경으로부터 보호하면서 양자점 레이어(10)를 통하여 출력되는 광원을 광각으로 확산시키는 기능을 가지고, 기저필름(20)은 폴리아크릴 시트 또는 PMMA시트로 형성되어 양자점 레이어(10)의 다른 일면을 보호하면서 몰드과정을 거친 양자점 광변환부재(100)상의 양자점 레이어(10) 형상을 유지하게 된다.
이처럼, 확산 필름으로 구성되는 커버(110)와 양자점 레이어(10)와 기저필름(20)을 적층하여 접합된 판형 양자점 광변환부재(100)를 몰드과정을 거쳐 성형하므로 등기구 규격에 대응하여 다양한 형상으로 제작이 간편한 이점이 있다.
도 4에서, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 등기구(10)에 탈착식으로 구비되는 커버(110)와, 커버(110)에 형성되는 슬롯창(122)과, 슬롯창(122)에 삽입 설치되는 양자점 레이어(10)로 구성된다. 도 4 (a)에서 커버(110)는 적어도 1면이 개방되거나 투명창으로 형성되는 슬롯창(122)이 형성되고, 슬롯창(122)을 통하여 필름형태의 양자점 레이어(10)가 삽입식으로 설치되는 상태를 도시하고, 도 4 (b)는 형광등 타입의 등기구에 설치되는 반구형 커버 내주면에 아치형의 슬롯창(122)을 형성하고, 슬롯창(122)에 필름형의 양자점 레이어(10)가 끼움결합으로 설치된 상태를 나타낸다.
이에 기존 식물 재배시설에 설치되는 LED 등기구에 커버(110)를 설치하거나, 커버가 일체로 구비되는 등기구를 설치한 후, 슬롯창(122)을 통하여 양자점 레이어(10)를 간단하게 교체하여 식물 재배방식 및 생장시기 정보를 기반으로 산출된 최적의 맞춤형 광원을 선택적으로 제공하게 된다.
이때, 상기 커버(110)는, 도 5(a)에서 등기구(1)의 광원 출력 렌즈(1a)에 밀착 설치되는 판형 커버로 형성되거나, 도 5(b)처럼 등기구(1)의 하우징(1b)에 일단이 고정되어 내부에 중공의 공간부가 형성되는 박스형 커버로 형성된다. 커버(110)와 등기구(1)의 광원 출력 렌즈(1a) 사이거리가 멀어질수록 광반사로 광원 출력은 저하되는 반면, 커버(110)를 통한 확산면적이 확장되어 광원이 광각으로 조사되고, 반대로 커버(110)와 광원 출력 렌즈(1a) 사이 거리가 가까울수록 광원 손실은 감소되는 반면, 광원조사영역이 협소하게 제한된다.
이에 상기 커버(110)를 교체하는 간단한 작업으로, 커버(110)와 등기구(1)의 광원 출력 렌즈(1a) 사이의 거리 설정이 간단하게 변경되어 재배방식 및 생장시기 정보를 기반으로 그에 적합한 광원 조사 각도를 조절하게 된다.
한편, 상기 양자점 레이어(10)는 광확산 필름(30)과 기저필름(20) 사이에 배치되어 접합 형성된다. 여기서 광확산 필름(30)은 양자점 레이어(10)를 외부환경으로부터 보호하면서 양자점 레이어(10)를 통하여 출력되는 광원을 광각으로 확산 출력하는 기능을 가지고, 기저필름(20)은 폴리아크릴 시트 또는 PMMA시트로 형성되어 양자점 레이어(10)의 다른 일면을 보호하도록 구비된다. 이에 양자점 레이어(10)를 다양한 규격(광속성 변환종류)별로 유통시 외부충격에 의한 손상이 방지됨과 더불어 비전문가에 의한 취급상 고도의 주의를 필요로 하지 않는 이점이 있다.
도 6에서, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 양자점이 함유된 신축 필름(130)으로 형성되어, 등기구(1)의 하우징(1b)에 덧씌움 방식으로 설치된다. 신축 필름(130)은 신축성이 우수하면서 광투과율성이 우수한 재질로 형성되고, 신축 필름(130)의 가장자리부를 당겨서 덧씌움 방식으로 설치된다. 이때 신축 필름(130)은 롤형태로 권선되어 제공되고, 사용자에 의해 필요한 길이단위로 절단되어 사용하므로, 다양한 사이즈 및 형상의 등구기에 유연하게 적용되는 이점이 있다.
한편, 상기 신축 필름(130)은 복수의 타공이 형성되어, 신축 필름(130) 영역에서 파장대역이 변환된 광원이 출력되고, 타공영역에서 등기구 고유의 파장대역 광원이 출력되는 구성도 가능하다.
또한, 상기 신축 필름(130)은, 서로 상이한 광원 파장대역 변환 양자점이 포함된 적어도 2종의 신축 필름(130)을 중첩하여 구성되고, 상기 중첩된 신축 필름(130)이 서로 불일치하는 위치에 타공을 형성하여 각각의 양자점 레이어(10) 고유의 변환 파장대역이 타공 면적 비율로 출력되도록 구비되는 구성도 가능하다.
도 7 (a)에서, 상기 양자점 레이어(10)는 복수의 타공이 형성되어, 양자점 레이어 영역에서 파장대역이 변환된 광원이 출력되고, 타공영역에서 등기구(1) 고유의 파장대역 광원이 출력되도록 구성된다. 일예로서, 등기구(1)의 출력 광원이 청색 파장대역이고, 양자점 레이어(10)가 적색 파장대역 변환 속성을 가지는 경우, 양자점 필름(10)의 타공을 통하여 등기구(1)의 청색 파장대역 광원이 조사되고, 그 외 양자점 레이어(10) 영역에서는 적색 파장대역 광원이 조사되어, 적색과 청색 파장대역 광원이 복합적으로 출력된다.
도 7 (b)에서, 상기 양자점 광변환부재(100)는, 서로 상이한 광원 파장대역 변환 양자점이 포함된 적어도 2종의 양자점 레이어(10)(10')를 중첩하여 구성되고, 상기 양자점 레이어(10)(10')는 서로 불일치하는 위치에 타공(11)(11')을 형성하여 각각의 양자점 레이어(10) 고유의 변환 파장대역이 타공(11)(11') 면적 비율로 출력되도록 구비된다.
일예로서, 상부층 양자점 레이어(10)는 광원을 청색 파장대역으로 변환하고, 하부층 양자점 레이어(10')는 광원을 적청색 파장대역으로 변환하도록 구성되며, 이때 상부층 양자점 레이어(10)의 타공(11)을 통하여 등기구 광원이 하부층 양자점 레이어(10')를 통과하여 적색 파장대역 광원이 출력되고, 상부층 양자점 레이어(10)를 통과하여 파장대역이 변환된 광원은 하부층 양자점 레이어(10')의 타공(11')을 통하여 청색 파장대역 광원이 출력된다. 즉 각각의 양자점 레이어(10)(10')에 형성된 타공(11)(11')을 통하여 적색과 청색 파장대역 광원이 복합적으로 출력되고, 이때 적색, 청색 광원 출력비율이 타공(11)(11') 면적 비율(예컨데, 타공 개수 및 사이즈)로 간단하게 조절된다.
또한, 상기 LED 등기구(1)는 총 출력광원 중 예컨대 400nm~470nm 파장대역이 차지하는 비율이 20%이상으로 유지된다. 예컨대 400nm~470nm 파장대역을 이용시, 양자점 레이어 교체로 가시광선 영역의 광원 파장대역 출력에 따른 광속성 변환 효율이 향상된다. 이때 400nm~470nm 파장대역이 차지하는 비율이 20%미만이면 양자점 레이어를 이용한 광속성 변환 효율이 저하되고, 이는 곧 에너지효율 저하로 이어져 전조재배에 따른 재배비용 증가로 이어진다.
또한, 상기 양자점 레이어(10)는, 잎을 두껍게 하고 웃자람을 억제를 위한 10~20nm 크기의 양자점과, 광합성 촉진을 위한 30~60nm 크기의 양자점과, 엽록소 흡수율을 증가시키면서 일장효과를 강화하는 80~90nm 크기의 양자점을 혼합하여 구성된다. 이때 10~20nm 크기의 양자점에 의해 315~400nm 파장대역의 광원이 출력되어 잎을 두껍게 하면서 웃자람 억제작용을 하고, 30~60nm 크기의 양자점은 400~510nm 파장대역의 광원을 출력하여 광합성작용 촉진하며, 80~90nm 크기의 양자점은 엽록소 흡수율 증가, 일장효과 강화에 필요한 610~720nm 파장대역의 광원이 출력된다. 이처럼 10~20nm, 30~60nm, 80~90nm크기의 양자점 혼합으로 자연 태양광원에 가까운 풍부한 파장대역의 광원을 제공하게 된다.
10: 양자점 레이어 100: 양자점 광변환부재
110: 커버 130: 신축성 필름
110: 커버 130: 신축성 필름
Claims (15)
- LED 등기구에 탈부착식으로 설치되는 식물재배용 등기구에 있어서,
광원 파장대역을 변환하도록 양자점이 포함된 양자점 광변환부재(100)는 등기구(1)에 탈부착식으로 구비되는 커버(110)와, 상기 커버에 형성되는 슬롯창과, 슬롯창에 삽입 설치되는 양자점 레이어가 구비되고;
상기 커버는, 등기구(1)의 광원 출력 렌즈에 밀착 설치되는 판형 커버로 형성되거나, 등기구(1)의 하우징에 일단이 고정되어 내부에 중공의 공간부가 형성되는 박스형 커버로 형성되도록 구비되며;
상기 양자점 레이어는 광확산 필름과 기저필름 사이에 배치되도록 형성되어 복수의 타공이 형성되고, 양자점 레이어 영역에서 파장대역이 변환된 광원이 출력되고, 타공영역에서 등기구 고유의 파장대역 광원이 출력되도록 하여;
상기 양자점 광변환부재(100)는 식물 재배 및 생장시기 정보를 기반으로 교체 적용되어 맞춤형 파장대역의 광원을 제공하도록 구비되는 구성을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 양자점 광변환부재(100)는, 양자점이 함유된 신축 필름으로 형성되어, 등기구(1)의 하우징에 덧씌움 방식으로 설치되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 삭제
- 삭제
- 제 5항에 있어서,
상기 신축 필름(130)은 복수의 타공이 형성되어, 신축 필름 영역에서 파장대역이 변환된 광원이 출력되고, 타공영역에서 등기구 고유의 파장대역 광원이 출력되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 1항 또는 제8항에 있어서,
상기 양자점 광변환부재(100)는, 서로 상이한 광원 파장대역 변환 양자점이 포함된 적어도 2종의 양자점 레이어를 중첩하여 구성되고, 상기 양자점 레이어는 서로 불일치하는 위치에 타공을 형성하여 각각의 양자점 레이어 고유의 변환 파장대역이 타공 면적 비율로 출력되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 1항에 있어서,
상기 양자점 광변환부재(100)는, 서로 상이한 광원 파장대역 변환 양자점이 포함된 적어도 2종의 양자점 레이어(10)(10')를 중첩하여 구성되고, 상기 양자점 레이어(10)(10')는 서로 불일치하는 위치에 타공(11)(11')을 형성하여 각각의 양자점 레이어(10) 고유의 변환 파장대역이 타공(11)(11') 면적 비율로 출력되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 5항에 있어서,
상기 신축 필름(130)은, 서로 상이한 광원 파장대역 변환 양자점이 포함된 적어도 2종의 신축 필름(130)을 중첩하여 구성되고, 상기 중첩된 신축 필름(130)이 서로 불일치하는 위치에 타공을 형성하여 각각의 양자점 레이어(10) 고유의 변환 파장대역이 타공 면적 비율로 출력되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 1항에 있어서,
상기 LED 등기구(1)는 총 출력광원 중 400nm~470nm 파장대역이 차지하는 비율이 20%이상인 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 1항에 있어서,
상기 양자점 레이어(10)는, 잎을 두껍게 하고 웃자람을 억제를 위한 지름10~20nm 크기의 양자점과, 광합성 촉진을 위한 지름 30~60nm 크기의 양자점과, 엽록소 흡수율을 증가시키면서 일장효과를 강화하는 지름 80~90nm 크기의 양자점을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 1항에 있어서,
상기 커버(110)는 광확산 필름으로 구성되고, 커버(110)상에 양자점 레이어(10)와 기저필름(20)을 적층하여 접합 후, 몰드과정을 거쳐 성형하여 양자점 광변환부재(100)를 형성하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구. - 제 1항에 있어서,
상기 양자점 레이어(10)는 광확산 필름(30)과 기저필름(20) 사이에 배치되어 접합 형성되는 것을 특징으로 하는 양자점의 선택적 광속성 변환을 이용한 식물재배용 등기구.
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