KR102182631B1

KR102182631B1 - 식물 생장용 조명장치

Info

Publication number: KR102182631B1
Application number: KR1020180120174A
Authority: KR
Inventors: 곽동률
Original assignee: (주)와이드윙스; 곽동률
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2020-11-24
Also published as: KR20200040381A

Abstract

본 명세서에 개시된 내용은 LED를 통해 식물 생장을 위한 빛을 공급하면서 LED에서 발생하는 열을 사용하여 식물 생장을 위한 온도를 조절하는 조명장치의 제공에 관한 것이다.
본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따르면, 조명장치는 제1 방열부, 상기 제1 방열부의 저면에 배치되는 LED, 상기 제1 방열부의 테두리와 결합되도록 형성되는 열전유닛 및 상기 열전유닛의 하부에 밀착되도록 결합되는 제2 방열부를 포함하고, 상기 열전유닛의 상부면은 상기 제1 방열부을 냉각시키고 상기 제2 방열부는 상기 열전유닛 하부에서 발생되는 열을 방열시킨다.

Description

식물 생장용 조명장치{LAMP APPARATUS FOR PLANT}

본 명세서에 개시된 내용은 조명장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물 생장을 위해 열 및 광을 발생시키는 조명장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

기존에 식물의 생육을 위한 조명은 청색파장(약 410nm)과 적색광(약 660nm)을 보편적으로 활용하여 제작되고, 이를 통해 식물의 생장에 적합한 시간동안 빛을 공급할 수 있다.

그러나 빛의 공급시간을 증가시키는 효과는 개선되지만 아열대성의 환경을 가지는 온실이나 식물공장의 경우는 계절에 따라서 별도의 장치를 통해서 온도를 제어할 필요가 있어 설치용이성 및 공간활용성이 낮은 단점이 있다.

따라서, 조명을 통해 식물의 생장에 적합한 시간동안 빛을 공급하면서 식물이 생장하는 공간의 온도를 제어할 수 있는 온도조절기능을 포함한 조명장치를 통해 편리하게 설치가 가능하면서 설치공간을 최대한 활용하는 기술이 필요하다.

이와 관련하여 한국 등록특허공보 제10-1345141호는 가정용 채소재배를 위한 광원 분리식 엘이디 식물장고를 개시하고 있고 한국 등록특허공보 제10-1824802호는 열전소자를 이용한 강제 발열형 LED 조명을 개시하고 있다.

그러나 기존 발명들은 식물 생장에 적합한 조명과 함께 온도 조절을 위한 열을 공급하는 기술은 개시하지 않고 있다.

한국 등록특허공보 제10-1345141호 한국 등록특허공보 제10-1824802호

LED를 통해 식물 생장을 위한 빛을 공급하면서 LED에서 발생하는 열을 사용하여 식물 생장을 위한 온도를 조절하는 조명장치를 제공함에 있다.

또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.

개시된 내용의 일 실시예에 의하면, 조명장치는 제1 방열부, 상기 제1 방열부의 저면에 배치되는 LED, 상기 제1 방열부의 테두리와 결합되도록 형성되는 열전유닛 및 상기 열전유닛의 하부에 밀착되도록 결합되는 제2 방열부를 포함하고, 상기 열전유닛의 상부면은 상기 제1 방열부을 냉각시키고 상기 제2 방열부는 상기 열전유닛 하부에서 발생되는 열을 방열시킨다.

또한, 상기 열전유닛은 일단은 상기 제1 방열부의 저면 테두리에 밀착되어 상기 LED를 둘러싸도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 방열부는 일단은 상기 열전유닛의 저면에 밀착 결합되고, 타단은 하부를 향해 플레이트 형태로 연장되는 방열편들이 상기 열전유닛의 테두리를 따라 서로 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 방열편들 각각은 상기 열전유닛의 테두리를 따라 서로 평행하게 이격되도록 배치될 수 있다.

또한, 상기 제1 방열부는 상기 LED의 상부에 결합되는 컨버터를 둘러싸는 환 형태로 형성되고, 상부에는 서로 소정의 거리만큼 이격되도록 배치되는 플레이트 형태의 방열편 또는 바 형태의 방열핀들이 형성될 수 있다.

또한, 상기 LED는 상기 제1 방열부의 저면에 밀착되고 저면에 LED칩이 형성되는 제3 방열부, 상기 제3 방열부의 저면 가장자리와 밀착되어 상기 LED칩을 둘러싸며 상기 제3 방열부를 냉각시키는 열전유닛 및 상기 열전유닛의 저면에 결합되어 상기 LED칩을 둘러싸도록 형성되는 제4 방열부를 포함할 수 있다.

본 명세서에 개시된 일 실시예에 따르면, 조명장치는 LED를 둘러싸는 방열부를 통해 LED에서 발생하는 열을 방열하고, 방열부에 결합된 열전유닛이 방열부를 냉각시켜 방열효과가 우수한 장점이 있다.

또한, 조명장치는 방열부에서 방열되는 열의 일부와 열전유닛에서 발생되는 열을 LED가 빛을 조사하는 방향을 향해 전달하여 식물 생장에 필수적인 온도 제어에 효과적이다.

또한, 조명장치는 LED를 둘러싸는 방열부에서 발생하는 열을 팬을 통해 식물을 향해 이동시켜 식물 생장을 위한 효과적인 온도 조절이 가능하고, 방열효과가 개선되는 장점이 있다.

아울러, 이와 같은 기재된 본 발명의 효과는 발명자가 인지하는지 여부와 무관하게 기재된 내용의 구성에 의해 당연히 발휘되게 되는 것이므로 상술한 효과는 기재된 내용에 따른 몇 가지 효과일 뿐 발명자가 파악 또는 실재하는 모든 효과를 기재한 것이라 인정되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 효과는 명세서의 전체적인 기재에 의해서 추가로 파악되어야 할 것이며, 설사 명시적인 문장으로 기재되어 있지 않더라도 기재된 내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서를 통해 그러한 효과가 있는 것으로 인정할 수 있는 효과라면 본 명세서에 기재된 효과로 보아야 할 것이다.

도 1은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 조명장치를 다른 각도에서 주시한 사시도.
도 3은 도 1의 I-I'를 따라 절단한 단면도.
도 4는 도 1의 조명장치의 'A'부분을 확대하여 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 LED를 II-II'를 따라 절단한 단면도.
도 6은 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 사시도.
도 7은 본 명세서에 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 사시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 조명장치의 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다, 또한 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.

도 1은 본 명세서에 개시된 내용의 일 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 사시도를 도시한다. 도 2는 도 1의 조명장치를 다른 각도에서 주시한 사시도를 도시한다. 도 3은 도 1의 I-I'를 따라 절단한 단면도를 도시한다.

도 1 내지 3들에 도시된 바와 같이, 조명장치(100)는 제1 방열부(200), LED(300), 열전유닛(400), 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 및 제어부(600)를 포함한다.

조명장치(100)는 식물 생장을 위한 청색광 또는 적색광을 발산하고, LED(300)에서 발생하는 열을 열전유닛(400) 및 제1 방열부(200)를 통해 방열시킴과 동시에 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들을 통해 열전유닛(400) 및 제1 방열부(200)에서 방열되는 열의 일부를 식물에 전달한다.

제1 방열부(200)의 일단은 원형의 플레이트 형태로 형성되고, 타단은 복수의 방열편 또는 방열핀들이 서로 소정의 간격을 두고 이격된 상태에서 상부를 향해 소정의 거리만큼 연장되도록 형성된다.

복수의 LED(300)들 각각의 일단은 격자 형태로 배열되어 제1 방열부(200)의 저면에 결합되고, 타단은 LED칩 및 렌즈가 하부를 향하도록 형성되어 구동을 통해 하부를 향해 청색광 또는 적색광을 조사한다.

열전유닛(400)은 제1 방열부(200)의 저면 테두리를 둘러싸는 환 형태로 형성되고, 일단은 제1 방열부(200)에 결합되며, 타단은 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되어 상대적으로 LED(300)들보다 하부를 향해 배치되어 발생되는 열이 LED(300)에 전달되는 현상이 감소한다.

열전유닛(400)은 전류에 의해 구동하여 열의 흡열 또는 발열이 발생하는 펠티에 효과를 이용한 유닛으로, 전력이 공급되면 톰슨효과에 의해 열전유닛(400)의 일단은 냉각되고, 열전유닛(400)의 타단은 열을 발산한다.

따라서, LED(300)들의 청색광 또는 적색광의 조사를 통해 LED(300)들의 일단에 발생되는 열은 1차로 제1 방열부(200)에 전달되어 외부로 방열되고, 일부분은 제1 방열부(200)의 가장자리에서 열전유닛(400)을 통해 냉각되어 LED(300)들에서 발생되는 열이 효과적으로 냉각된다.

또한, 열전유닛(400)의 타단에서 발생된 열 및 제1 방열부(200)에서 열전유닛(400)에 전달된 열은 하부를 향해 이동하여 식물의 생장을 위한 환경을 위해 온도를 상승시키고, 온도유지 또는 감소가 필요한 경우에는 작동을 중지하여 LED(300)들에서 발생된 열을 제1 방열부(200)를 통해 외부로 발열시킨다.

제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 일단에는 반원형으로 절곡된 플레이트 형태의 접촉면(502, 512, 522, 532)들 각각이 형성되고, 접촉면(502, 512, 522, 532)들 각각은 열전유닛(400)의 저면 테두리를 따라 서로 소정의 거리만큼 이격된 상태에서 열전유닛(400)의 저면 테두리에 각각 결합된다.

접촉면(502, 512, 522, 532)들 각각은 밀착되는 열전유닛(400)의 저면과 동일한 형태로 형성되고, 열전유닛(400)의 타단에서 발생되는 열을 효과적으로 전달받아 타단을 향해 전달한다.

제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 타단에는 접촉면(502, 512, 522, 532)들 각각의 저면에서 플레이트 형태로 하부를 향해 연장되는 방열편(504, 514, 524, 534)들 각각이 형성된다.

방열편(504)들 각각은 접촉면(502)의 테두리 안에서 서로 평행하도록 접촉면(502)의 저면 테두리를 따라 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치되고, 방열편(514)들 각각은 접촉면(512)의 테두리 안에서 서로 평행하도록 접촉면(512)의 저면 테두리를 따라 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치된다.

방열편(524)들 각각은 접촉면(522)의 테두리 안에서 서로 평행하도록 접촉면(522)의 저면 테두리를 따라 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치되고, 방열편(534)들 각각은 접촉면(532)의 테두리 안에서 서로 평행하도록 접촉면(532)의 저면 테두리를 따라 소정의 간격을 두고 이격되도록 배치된다.

따라서, 열전유닛(400)의 타단에서 발생되는 열은 방열편(504, 514, 524, 534)들 각각을 통해 하부를 향해 효과적으로 방열하고, 방열편(504, 514, 524, 534)들 각각에서 방출된 열은 식물생장을 위한 온도 증가를 위해 사용된다.

한편, 제1 방열부(200)의 타단 또는 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 방열편(504, 514, 524, 534)들 각각은 플레이트 형태 대신에 핀 형태의 방열핀의 형태로 형성되어 효과적으로 열을 방열시킬 수 있다.

제어부(600)는 제1 방열부(200)의 상부에서 케이블(10)을 둘러싸도록 형성되고, 케이블(10)에서 공급되는 전력을 SMPS(Switched mode power supply) 또는 컨버터를 통해 변환하여 LED(300)에 공급한다.

제어부(600)는 온도감지센서를 포함하고 온도감지센서가 주변의 온도를 감지하여 사용자가 설정한 온도에 미달하거나 설정한 온도의 이상일 경우 열전유닛(400)의 구동 또는 중단을 통해 자동으로 온도를 제어한다.

한편, 제1 방열부(200) 및 열전유닛(400)들은 직사각형을 포함하는 다각형 또는 일 방향으로 길게 연장된 바 형태로 형성될 수 있고, 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각은 다각형 또는 바 형태로 형성되는 열전유닛(400)의 가장자리에 배치될 수 있다.

도 4는 도 1의 조명장치의 'A'부분을 확대하여 도시한 사시도를 도시한다. 도 5는 도 4의 LED를 II-II'를 따라 절단한 단면도를 도시한다.

도 4 및 5들에 도시된 바와 같이, LED(300)는 제3 방열부(310), 열전유닛(320), 하우징(330), 렌즈(340), LED칩(350) 및 제4 방열부(360)를 포함한다.

LED(300)는 청색광 또는 적색광의 조사와 함께 발생되는 열을 일단에서 방열시키고, 일단과 밀착된 제1 방열부(200)를 통해 외부로 열을 방열시키며, 가장자리에 형성된 열전유닛(320)을 통해 LED칩(350)의 열을 효과적으로 냉각시키면서 식물 생장을 위해 하부를 향해 열을 전달한다.

제3 방열부(310)의 일단은 제1 방열부(200)의 저면에 직사각 플레이트 형태로 결합되고, 타단은 일단의 저면 중앙의 일부분이 원형의 플레이트 형태로 하부를 향해 연장되어 LED칩(350)의 일단과 밀착된다.

제3 방열부(310)는 열전도도가 높은 소재로 제작되어 LED칩(350)에서 발생되는 열을 효과적으로 상부에 위치한 일단을 향해 전달하고, 제3 방열부(310)의 일단은 제1 방열부(200)를 통해 방열한다.

열전유닛(320)의 일단은 제3 방열부(310)의 일단 저면 테두리를 둘러싸는 환 형태로 형성되어 제3 방열부(310)에 밀착 결합되고, 타단은 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되어 제4 방열부(360)의 일단과 밀착 결합된다.

열전유닛(320)은 전류에 의해 구동하여 열의 흡열 또는 발열이 발생하는 펠티에 효과를 이용한 유닛으로, 전력 공급을 통해 열전유닛(320)의 일단은 냉각되고, 열전유닛(320)의 타단은 열을 발산한다.

따라서, 열전유닛(320)의 일단은 LED칩(350)에 의해 온도가 증가하는 제3 방열부(310)를 효과적으로 냉각시키고, 열전유닛(320)의 타단은 구동하면서 발생하는 열 및 제3 방열부(310)에서 전달되는 열의 일부를 하부를 향해 발산한다.

하우징(330)의 일단은 열전유닛(320)의 내측면 및 제3 방열부(310)의 타단 외측면 사이에 형성되어 열전유닛(320) 및 제3 방열부(310)와 밀착 결합되고, 타단은 하부를 향해 소정의 거리만큼 연장되면서 렌즈(340)의 일단을 둘러싸며 렌즈(340)와 결합된다.

렌즈(340)의 일단은 하우징(330)의 타단에 일부분이 삽입되는 환 형태로 형성되어 하우징(330)의 타단과 결합되고, 타단은 LED칩(350)들을 둘러싸는 반구 형태로 연장된다.

LED칩(350)들 각각의 일단은 제3 방열부(310)의 타단 중앙에 밀착되며 결합되고, 타단 각각은 하부를 향해 연장되어 전력 구동에 따라 청색광 또는 적색광을 하부를 향해 조사한다.

제4 방열부(360)의 일단은 열전유닛(320)의 타단 저면과 동일한 환 형태로 형성되어 열전유닛(320)의 저면에 밀착 결합되고, 타단은 방열핀 또는 방열판 형태로 하부를 향해 연장되어 열전유닛(320)의 타단에서 전달되는 열을 하부를 향해 효과적으로 방열시킨다.

따라서, LED(300)는 가장자리에 형성된 열전유닛(320) 및 제4 방열부(360)를 통해 제3 방열부(310)의 열을 효과적으로 냉각시키고, 냉각시키면서 발생되는 열 및 제3 방열부(310)에서 발생되는 열의 일부를 이용하여 빛이 조사되는 위치에 열을 제공할 수 있다.

도 6은 본 명세서에 개시된 내용의 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 사시도를 도시한다.

본 실시예에 따른 조명장치(120)는 팬(700)들을 제외하면, 도 1 내지 5들의 조명장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.

조명장치(120)는 팬(700)들을 더 포함한다.

조명장치(120)는 팬(700)들을 통해 제2 방열부(520)에서 발생되는 열을 하부를 향해 효과적으로 전달할 수 있고, 상대적으로 넓은 공간에서 열의 전달이 용이한 장점이 있다.

구체적으로, 팬(700)들 각각의 일단은 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 타단에 밀착되도록 결합되고, 타단에는 구동을 통해 회전하는 팬이 형성되어, 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각에서 발생된 열을 하부를 향해 전달한다.

팬(700)들 각각의 일단은 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 타단 가장자리를 따라 서로 밀착되도록 배치되고, 구동을 통해 방열편(504, 514, 524, 534)들 각각의 사이에서 발생되는 열을 하부를 향해 이동시킨다.

따라서, 조명장치(120)는 팬(700)들을 통해 방열편(504, 514, 524, 534)들 각각의 사이에서 발생되는 열을 효과적으로 하부를 향해 이동시킬 수 있고, 식물 생장을 위한 온도 조절이 용이한 장점이 있다.

도 7은 본 명세서에 개시된 내용의 또 다른 실시예에 따른 조명장치를 나타내는 사시도를 도시한다.

본 실시예에 따른 조명장치(140)는 가이드부(800)들 및 팬(850)을 제외하면, 도 1 내지 5들의 조명장치(100)와 실질적으로 동일하므로, 동일한 참조번호와 명칭을 사용하고 중복된 설명은 생략한다.

조명장치(140)는 가이드부(800)들 및 팬(850)을 더 포함한다.

조명장치(140)는 상부에 형성된 팬(850) 및 가이드부(800)를 통해 제1 방열부(200)를 냉각시키면서 동시에 가장자리를 향해 이동하는 바람으로 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들을 냉각시킨다.

팬(850)은 케이블(10)을 둘러싸는 형태로 제어부(600)의 상부에 형성되고, 케이블(10)을 따라 상부 또는 하부를 향해 슬라이딩 이동이 가능하도록 결합되며, 케이블(10)과 연결되어 제어부(600)를 통해 자동으로 구동한다.

가이드부(800)들 각각의 일단은 직사각 형태의 팬(850)의 가장자리 각각에 일단이 결합되고, 타단은 제1 방열부(200)의 타단과 소정의 간격을 두고 이격된 상태를 유지하며 인접한 제1 방열부(200)의 가장자리를 향해 확장되며 연장된다.

가이드부(800)들 각각의 타단은 일단에서 하부를 향해 절곡된 후 열전유닛(400) 및 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 외측에 소정의 간격을 두고 이격된 상태로 하부를 향해 연장되고, 다시 절곡되어 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 저면 하부를 향해 경사지게 축소되도록 연장된다.

따라서, 팬(850)의 구동에 의해 제1 방열부(200)의 타단에서 발생된 열풍은 가이드부(800)들 각각을 향해 이동한 후 열전유닛(400) 및 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 외측을 따라 이동하면서 열전유닛(400) 및 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각에서 발생된 열을 하부를 향해 이동시킨다.

또한, 열전유닛(400) 및 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 외측면을 지나는 열풍은 가이드부(800)들 각각의 타단을 따라 제2 방열부(500, 510, 520, 530)들 각각의 방열편(504, 514, 524, 534)들을 냉각시키면서 LED(300)들의 하부를 향해 이동한다.

LED(300)들의 하부를 향해 이동한 열풍은 서로 합류하면서 속도가 감소하고 이동위치가 변경되어 LED(300)들의 하부에 위치한 식물을 향해 이동하여 식물 생장을 위한 온도를 증가시킨다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 조명장치 200: 제1 방열부
400: 열전유닛 500: 제2 방열부
600: 제어부

Claims

상부에 방열편들이 형성된 제1 방열부(200);
상기 제1 방열부(200)의 저면에 안쪽에 밀착되며 결합되는 LED(300);
상기 제1 방열부(200)의 저면 테두리와 결합되어 상기 LED(300)를 둘러싸고, 상기 LED(300)보다 하부를 향해 배치되며, 펠티에 효과를 이용하여 전력이 공급되면 상부면은 냉각되고 하부는 열을 발산하는 열전유닛(400); 및
각각이 반원형으로 절곡된 플레이트 형태로 형성되어 상기 열전유닛(400)의 저면에 결합되는 접촉면(502) 및 상기 접촉면(502)에서 하부를 향해 플레이트 형태로 연장되고 서로 평행하게 이격 배치되는 방열편(504)들이 구비되는 제2 방열부(500)들;을 포함하고,
상기 열전유닛(400)의 상부면은 상기 제1 방열부(200)를 냉각시키고 상기 제2 방열부(500)는 상기 열전유닛(400) 하부에서 발생되는 열을 방열시키며,
상기 제2 방열부(500)들은 서로 이격된 상태로 상기 열전유닛(400)에 결합되어 상기 LED(300)를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 조명장치.
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