KR102414667B1 - 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법 - Google Patents
조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 식물의 생육 상태에 따라 광 산란제가 도포된 필름을 가변하여 식물의 생육에 적절한 광원을 효율적으로 제공할 수 있는 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 광 산란도가 조절되는 조명 커버를 구비하는 조명 수단; 및 식물의 생육 상태에 따라 적절한 광 산란도로 상기 조명 커버를 조절하는 제어 수단을 포함하는 조명 장치를 제공하고, 광 산란도가 조절되는 보조 조명 커버; 및 식물의 생육 상태에 따라 적절한 광 산란도로 상기 보조 조명 커버를 조절하는 제어 수단을 포함하는 조명 보조 장치를 제공하고, 합성 수지 소재의 조명 커버를 복수의 산란 영역으로 구획하는 단계; 및 상기 복수의 산란 영역 각각이 서로 다른 광 산란도를 가지도록 상기 조명 커버에 광 산란제를 도포하는 단계를 포함하는 조명 커버 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 가변 필름을 사용하여 광 산란도를 조절하는 조명 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식물의 생육 상태에 따라 다양한 산란도의 광을 제공함으로써 과도한 광도로 인한 식물의 마름 현상을 방지하는 한편 식물 전체에 항상 고르게 조광이 이루어지도록 하는 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 국토의 면적이 좁고 인구가 많은 경우 제한된 경작 면적으로 인해 대규모 기계화가 불가능하여 비료나 농약을 대량 투입하는 화학 농법으로 식량 문제를 해결해오고 있으나 생산성에는 한계가 있다.
또한 일조시간이 부족한 극지대나 용수가 부족한 사막지대에서는 식량 생산이 불안정하므로 생산 공간을 확대하고 생산 시기를 연장하여 생산량을 증대시키는 동시에 제한된 공간 내부의 환경을 적절하게 조절하여 품질을 향상시키는 시설 농업이 등장하게 되었다.
다만 시설 농업에서 생산성을 향상시키기 위해서는 제한된 공간인 시설 내부의 환경조건을 인위적으로 조절함으로써 작물이 가지는 유전적 형질을 최대한 발휘시키는 것이 중요하다. 일례로 시설 내부의 광 조사 환경을 인위적으로 변경함으로써 생육 효율을 높일 수 있다는 연구결과가 발표된 바 있다.
식물은 엽록소에서 빛을 받아들여 광합성을 진행하는데, 광합성은 식물의 엽록소 분자가 빛 에너지를 포집하여 물과 이산화탄소가 생명체의 기본 영양인 탄수화물로 변환될 수 있도록 화학적 에너지를 만드는 것으로부터 시작한다. 여기서 엽록소는 빛의 파장에 따라 빛을 흡수하는 능력이 다르다는 특징이 있다. 즉, 엽록소는 청색과 적색 파장 대역의 빛을 주로 흡수하고. 광합성 과정에서 그리 중요하지 않은 녹색과 노란색 파장대역의 빛은 대부분 반사한다.
식물은 태양으로부터 오는 백색광 전체를 골고루 이용하는 것이 아니라 특정 파장대역의 빛 만을 선택적으로 이용하는 것이다. 따라서 인공광으로 작물을 재배할 경우 백색광을 조사하는 것은 불필요하게 에너지를 낭비하는 것과 같으며, 상황에 따라 시설 내부에 청색 또는 적색의 광을 조사하는 것이 효율적인 것이다.
다만 청색과 적색의 파장이기만 하면 모든 식물에 대해 동일한 작용 효과를 보이는 것은 아니며 작물의 종류와 생육 상태 또는 생장 단계에 따라 요구되는 광의 비율이 각각 달라진다. 따라서 상황에 따라 최적의 광원으로 시설 내에 인공광을 조사하는 기술이 요망된다고 할 수 있다.
한국등록특허 제10-1468141호(선행기술 1)는 광확산필름 조성물, 및 이로부터 제조된 농업용 광확산필름에 관한 기술로, 폴리올레핀 수지, 유기계 아크릴 입자 및 무기계 실리콘 입자를 포함하는 광확산필름을 제공하여, 우수한 광 투과율에 따라 반사되어 손실되는 빛의 양을 최소화하고, 우수한 광 확산성에 따라 투과된 광을 여러 방향으로 고르게 산란시켜 하우스 내부 위치별로 작물 성장에 적절한 밝기의 빛을 일정하게 제공할 수 있다. 다만, 선행기술 1은 고정된 광확산필름을 제공하여, 작물의 성장 단계에 따라 적절한 광 산란도를 가변적으로 제공하지 못한다.
이에 협소한 공간에서 식물의 생육 상태에 따라 가변적인 광 산란도를 제공할 수 있는 광학 필름과 광학 필름을 가변적으로 제어할 수 있는 기술이 적절한 실정이다.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 본 발명은 식물의 생육 상태에 따라 광 산란도를 가변함으로써 식물의 생육에 적절한 광도를 골고루 제공하는 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광원이 통과하는 필름을 복수의 산란 영역으로 구획하되, 각 산란 영역에서 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치함으로써 각 산란 영역이 서로 다른 광 산란도를 가지도록 제작할 수 있는 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 조명 수단에 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름을 포함하는 조명 커버를 일체화 하거나, 조명 수단에 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름을 포함하는 보조 조명 커버를 탈착 가능하도록 하여 조명 수단의 활용성을 증대시킬 수 있는 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하에 서술되는 실시예를 통하여 더욱 명확해질 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 조명 장치는 광 산란도가 조절되는 조명 커버를 구비하는 조명 수단; 및 피생육체의 생육 상태에 따라 적절한 광 산란도로 상기 조명 커버를 조절하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 조명 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다.
예를 들면, 상기 조명 커버는, 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름과, 상기 커버 필름을 움직여 입사광의 산란도를 조절하는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 커버 필름은, 산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치한 것을 특징으로 할 수 있다.
피생육체의 생육 상태를 판단하기 위한 모니터링 수단을 더 포함하며, 상기 제어 수단은, 상기 모니터링 수단에서 제공한 생육 상태 값에 기초하여 상기 조명 커버의 구동 수단을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 조명 보조 장치는 광 산란도가 조절되는 보조 조명 커버; 및 식물의 생육 상태에 따라 적절한 광 산란도로 상기 보조 조명 커버를 조절하는 제어 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 조명 보조 장치는 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다.
상기 보조 조명 커버는, 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름과, 상기 커버 필름을 움직여 입사광의 산란도를 조절하는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 커버 필름은, 산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치한 것을 특징으로 할 수 있다.
피생육체의 생육 상태를 판단하기 위한 모니터링 수단을 더 포함하며, 상기 제어 수단은, 상기 모니터링 수단이 제공한 생육 상태 값에 기초하여 상기 보조 조명 커버의 구동 수단을 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 조명 커버 제조 방법은 합성 수지 소재의 조명 커버를 복수의 산란 영역으로 구획하는 단계; 및 상기 복수의 산란 영역 각각이 서로 다른 광 산란도를 가지도록 상기 조명 커버에 광 산란제를 도포하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 조명 커버 제조 방법은 다음과 같은 실시예들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다.
상기 구획 단계는, 필름형 조명 커버에 대해 길이 방향으로 복수의 산란 영역을 구획하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 구획 단계는, 원판형 조명 커버에 대해 동심원 방향으로 복수의 산란 영역을 구획하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 광 산란제 도포 단계는, 산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나가 다르도록 광 산란제가 도포되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법은 다음과 같은 효과를 제공한다.
본 발명은 피생육체의 생육 상태에 따라 광 산란도를 가변함으로써 생육에 적절한 광원을 고르게 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 광원이 통과하는 필름을 복수의 산란 영역으로 구획하되, 각 산란 영역에서 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치하여 서로 다른 광 산란도를 가지도록 제작할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 조명 수단에 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름을 포함하는 조명 커버를 일체화 하거나, 조명 수단에 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름을 포함하는 보조 조명 커버를 탈착 가능하도록 하여 조명 수단의 활용성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 조명 장치를 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 장치의 조명 수단을 예시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광 산란제의 입자 크기에 따른 광 분산도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 표면의 상태에 따른 광 분산 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명에 따른 조명 보조 장치를 도시한 개념도이다.
도 6는 본 발명에 따른 조명 보조 장치의 조명 수단을 예시한 도면이다.
도 7은 결합부가 형성되어 있는 보조 조명 커버의 예시를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 조명 커버 제조 과정을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 조명 커버를 필름형으로 제조한 것을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 조명 커버를 원판형으로 제조한 것을 예시하는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 조명 장치의 조명 수단을 예시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광 산란제의 입자 크기에 따른 광 분산도를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 표면의 상태에 따른 광 분산 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 본 발명에 따른 조명 보조 장치를 도시한 개념도이다.
도 6는 본 발명에 따른 조명 보조 장치의 조명 수단을 예시한 도면이다.
도 7은 결합부가 형성되어 있는 보조 조명 커버의 예시를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 조명 커버 제조 과정을 도시한 순서도이다.
도 9는 본 발명에 따른 조명 커버를 필름형으로 제조한 것을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 조명 커버를 원판형으로 제조한 것을 예시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하 본 발명의 실시예들에 따른 조명 장치, 조명 보조 장치 및 조명 커버 제조 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서에서 "피생육체"라 함은 사용자에 의해 인위적으로 양식되는 생물체로서 채소, 과일수, 버섯, 화훼 등의 식물이나 미세조류, 산호 등을 모두 포함하는 개념이다. 다만 설명의 편의를 위해 이하의 실시예에서는 식물이라는 표현을 사용한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치를 도시한 개념도이고, 도 2는 도 1의 조명 장치의 블록도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 장치는 조명 수단(110) 및 제어 수단(120)을 포함하고, 모니터링 수단(130)을 더 포함할 수 있다.
조명 수단(110)은 인공광을 생성하는 조명 부재(111)와, 조명 부재(111)로부터 조사되는 입사광의 광 산란도를 조절하는 조명 커버(112)를 포함한다. 조명 수단(110)은 하나의 식물(10) 각각에 매칭되어 인공광을 제공하거나 또는 생육 상태가 유사한 식물(10)들을 그룹으로 묶고 각 그룹에 매칭되어 인공광을 제공할 수 있다.
조명 부재(111)는 LED(Light Emitting Diode), 할로겐등, 형광등, 백열등 등 중 어느 하나를 이용하여 인공광을 생성한다.
조명 커버(112)는 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름(112-1)과, 커버 필름(112-1)을 움직여 조명 부재(111)로부터 제공되는 입사광의 산란도를 조절하는 구동 수단(112-2)을 포함한다.
커버 필름(112-1)은 조명 부재(1110)와 이격되어 배치되고, 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역으로 구획될 수 있다. 예를 들어, 커버 필름(112-1)은 아날로그식 카메라의 필름과 유사하게 길이 방향으로 길게 형성되거나 공연장에서 자주 사용되는 색상 가변 조명의 색상 필터와 유사하게 원형으로 형성될 수 있다. 따라서 커버 필름(112-1)은 구동 수단(112-2)에 의해 롤링되거나(필름 형상일 경우) 회전될 수 있으며(색상 필터 형상일 경우), 그로 인해 입사광은 복수의 산란 영역 중 구동 수단(112-2)에 의해 지정된 산란 영역을 통과한다.
커버 필름(112-1)은 슬림하고 투명한 재질로 형성될 수 있다. 구체적인 소재로 나일론, PC(Polycarbonate, 폴리카보네이트), CCP(Color Code Polyethylene, 컬러 코드 폴리에틸렌), 변성 PPE(Polyphenylene Ether, 폴리페닐렌 에테르), PET(Polyethylene Terephthalate, 폴리에틸렌 테레프타레이트), PEN(Polyethylene Naphthalate, 폴리에틸렌 나프탈레이트), PBT(Polybutylene terephthalate, 폴리부틸렌 테레프탈렌), PAN(Polyacrylonitrile, 폴리아크릴로니트릴), PTFE(Polytetra Fluoroethylene, 폴리테트라 플루오로에틸렌), ETFE(Ethylenetetra Fluoroethylene, 에틸렌테트라 플루오로에틸렌), PVF(Polyvinyl Fluoride, 불화비닐수지), PVDF(Polyvinylidene Fluoride, 이소불화비닐) 중 적어도 하나가 사용될 수 있다. 커버 필름(112-1)은 위에서 설명한 소재 외의 다른 소재라도 슬림하고 투명에 가까운 성질을 제공한다면 어떠한 것도 활용 가능하다.
커버 필름(112-1)은 산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치함으로써 산란 영역별 산란도를 서로 다르게 만들 수 있다. 광 산란제는 입사광을 산란시키기 위한 소정 입자 크기의 분말로서 산란 영역에 고루 도포될 수 있다.
광 산란제의 농도라 함은 광 산란제가 얼마나 밀집도가 높게 도포되는지를 의미하는 것으로, 동일한 종류, 동일한 크기의 입자, 동일한 층의 두께를 가지는 광 산란제로 가정했을 때 농도가 높을수록 광 산란도가 높게 나타나는 경향이 있다.
광 산란제로 PMMA(Polymethyl methacrylate, 폴리메틸 메타크릴레이트), PS(Polystyren, 폴리스티렌) 등의 폴리 아크릴레이트 계열 중합체가 사용되거나, PMSQ(Polymethyl silsesquioxane, 폴리메틸 실세스퀴옥산) 등의 실리콘 계열 중합체가 사용되거나, SiO2, TiO2, Al2O3 등의 무기 분산제가 사용될 수 있다. 또한 광 산란제에는 양자점, 무기형광체, 페로브스카이트와 같은 파장변환물질이 혼합(mix)될 수 있으며, 이들 다른 목적의 물질들이 혼합 또는 합성되더라도 광 산란의 기능을 일부라도 수행한다면 본 발명에서 말하는 "광 산란제"에 해당한다.
광 산란제의 입자 크기는 작을수록 넓은 범위의 산란각을 가질 수 있다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 광 산란제는 동일한 입사광이 입사했을 때 입자 크기가 큰 경우보다 작은 경우에 넓은 범위의 산란각을 가진다. 또한, 산란의 정도는 빛의 파장과 입자 크기에 따라 달라지므로 빛의 파장에 따라서 광 산란제의 입자 크기를 조절함으로써 사용자가 원하는 산란 효과를 낼 수 있다.
광 산란제 층의 두께는 광 산란제가 얼마나 두껍게 도포되는지에 대한 것으로, 동일한 종류의 광 산란제, 동일한 입자 크기의 광 산란제, 동일한 농도의 광 산란제로 가정했을 때 광 산란제 층이 두꺼울수록 광 산란도가 높게 나타난다.
한편, 도 4a 및 도 4b를 참고하면, 광 산란도는 광 산란층의 표면, 즉 커버 필름(112-1)의 표면 상태에 따라서 다르게 나타날 수 있다. 커버 필름(112-1)이 매끄러운 경우 정반사광(Specular)이 발생하고, 커버 필름(112-1)에 울퉁불퉁한 미세 패턴이 형성되는 경우 난반사광(Diffuse)이 발생한다. 커버 필름(112-1)은 정반사광이 발생한 경우보다 난반사광이 발생한 경우에 더 높은 산란 효과를 나타낸다.
일 실시예에서, 커버 필름(112-1)은 아날로그 카메라용 필름의 형태와 유사하게 형성될 수 있으며, 조명 커버(112)에 대해 길이 방향으로 복수의 산란 영역이 형성될 수 있다. 다른 일 실시예에서, 커버 필름(112-1)은 원판형으로 형성되어 조명 커버(112)에 대해 동심원 방향으로 복수의 산란 영역을 형성할 수 있다.
구동 수단(112-2)은 커버 필름(112-1)을 움직여 조명 부재(111)로부터 전달되는 입사광의 산란도를 조절한다.
일 실시예에서, 구동 수단(112-2)은 커버 필름(112-1)이 필름형으로 형성될 수 있다. 이 경우 두개의 롤러(도면에 미도시)로 이루어지고, 두개의 롤러 각각이 커버 필름(112-1)의 양단에 위치하여 모터(도면에 미도시)로부터 회전력을 전달받을 수 있다. 구동 수단(112-2)은 모터로부터 전달되는 회전력에 의해 구동되는 두개의 롤러를 통해 커버 필름(112-1)의 양단을 미리 정해진 회전각 및 회전 방향으로 회전시켜 커버 필름(112-1)의 복수의 산란 영역 중 하나로 입사광이 전달되도록 한다.
다른 일 실시예에서, 구동 수단(112-2)은 커버 필름(111-2)이 원판형으로 형성될 수 있다. 이 경우 커버 필름(111-2)의 중심축을 회전시키는 샤프트(도면에 미도시)로 이루어지고, 샤프트가 커버 필름(112-1)의 중심에 위치하여 모터(도면에 미도시)로부터 회전력을 전달받을 수 있다. 구동 수단(112-2)은 모터로부터 전달되는 회전력에 의해 구동되는 샤프트를 통해 커버 필름(112-1)의 중심을 미리 정해진 회전각 및 회전 방향으로 회전시켜 커버 필름(112-1)의 복수의 산란 영역 중 하나로 입사광이 전달되도록 한다.
구동 수단(112-2)은 커버 필름(112-1)이 필름형 또는 원판형으로 형성되는 경우에 대해서만 설명하였으나, 이에 한정하고자 하는 것은 아니며, 커버 필름(112-1)의 형상에 따라 커버 필름(112-1)을 움직일 수 있는 형태라면 어떠한 것도 채택 가능하다.
제어 수단(120)은 조명 수단(110)의 전체적인 동작을 제어한다.
제어 수단(120)은 식물(10)의 생육 상태에 따라 적절한 광 산란도를 가지도록 조명 커버(112)를 제어한다. 이를 위해 제어 수단(120)은 식물(10)의 생육을 관리하는 작업자로부터 식물(10)의 생육 상태를 직접 입력 받거나, 후술할 모니터링 수단(130)과 유선 또는 무선 통신을 통해 연결되어 모니터링 수단(130)으로부터 식물(10)의 생육 상태를 제공 받고, 입력 또는 제공된 식물(10)의 생육 상태에 따라 구동 수단(112-2)의 회전각 및/또는 회전 방향을 제어한다.
제어 수단(120)은 조명 수단(110)과 이격되어 배치되면서 조명 수단(110)과 유선 또는 무선 통신으로 연결될 수도 있고, 조명 수단(110) 내에 하나의 컨트롤러 모듈 형태로 내장되어 조명 부재(111) 및/또는 조명 커버(112)와 전기적으로 연결될 수도 있다.
제어 수단(120)은 모니터링 수단(130)으로부터 식물(10)의 생육 상태를 수신하는 경우, 모니터링 수단(130)에서 제공한 식물(10)의 생육 상태에 대한 각종 센싱 정보에 기초하여 조명 커버(112)의 구동 수단(112-2)을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어 수단(120)은 모니터링 수단(130)으로부터 수신되는 식물(10)의 영상을 분석하여 식물(10)이 성장한 높이 값, 식물(10)이 성장한 너비 값, 식물(10)의 잎/열매/꽃 개수, 식물(10)의 잎/열매/꽃 크기 값, 식물(10)의 색상 정보 등을 산출하고, 산출된 정보를 기초로 식물(10)의 생육 상태 값을 결정할 수 있다. 제어 수단(120)은 결정된 식물(10)의 생육 상태 값을 기초로 적절한 광 산란도를 판단하고, 적절한 광 산란도를 제공하는 커버 필름(112-1) 상의 산란 영역을 결정하며, 조명 부재(111)의 광이 상기 결정된 산란 영역으로 조사되도록 구동 수단(112-2)을 제어한다.
제어 수단(120)은 식물(10)의 생육 상태에 따라 적절한 광 산란도 정보 및 광 산란도에 대응하는 산란 영역을 매칭하여 데이터베이스에 저장하고 관리할 수 있다. 제어 수단(120)은 데이터베이스에 저장된 정보를 기초로 구동 수단(112-2)의 회전각 및/또는 회전 방향을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 제어 수단(120)은 조명 커버(112) 상에서 복수의 산란 영역 각각의 위치를 식별하고, 현재 식물(10)의 생육에 적절한 광 산란도에 대응하는 산란 영역을 결정하며, 결정된 산란 영역으로 입사광이 전달되도록 식별된 산란 영역의 위치를 기초로 구동 수단(112-2)의 회전각 및/또는 회전 방향을 제어할 수 있다. 여기에서, 복수의 산란 영역은 각각의 위치를 식별할 수 있는 위치 식별 코드를 포함할 수 있다.
제어 수단(120)은 작업자에게 조명 수단(110)의 동작 상태에 대한 정보, 모니터링 수단(130)의 동작 상태에 대한 정보, 및 식물(10)의 생육 상태에 관한 정보 중 적어도 하나를 제공하거나, 작업자가 조명 수단(110)의 동작 상태에 대한 정보, 모니터링 수단(130)의 동작 상태에 대한 정보, 및 식물(10)의 생육 상태에 대한 정보 중 적어도 하나를 입력 또는 조작할 수 있도록 사용자 인터페이스 화면을 제공할 수 있다.
한편, 식물(10)의 생육 상태는 식물(10)의 성장 높이, 성장 너비, 잎의 크기, 꽃의 크기, 열매의 크기, 잎의 개수, 꽃의 개수, 열매의 개수, 성장 속도, 색상 중 적어도 하나를 기초로 생육 상태 값으로 나타날 수 있다.
모니터링 수단(130)은 식물(10)의 생육 상태를 감시하기 위한 장치이다. 모니터링 수단(130)으로, 조명 장치가 설치되는 실내 공간의 측면에 설치되는 제1 카메라 및/또는 실내 공간의 상면에 설치되는 제2 카메라가 사용될 수 있다. 제1 카메라는 식물(10)이 성장한 높이 및 식물(10)의 잎/열매/꽃 개수를 추출하기 위한 영상을 획득하고, 제2 카메라는 식물(10)이 성장한 너비, 식물(10)의 잎/열매/꽃 크기, 식물(10)의 색상 정보를 추출하기 위한 영상을 획득한다. 제1 카메라 및 제2 카메라는 예시에 불과하며 식물의 생장을 감지할 수 있는 그 어떤 센서라도 본 발명의 모니터링 수단(130)에 해당할 수 있다.
모니터링 수단(130)은 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 제어 수단(120)과 연결되어 센서에 의해 획득된 센싱 정보 즉, 영상 데이터를 제어 수단(120)에 제공한다.
도 5은 본 발명에 따른 조명 보조 장치를 도시한 개념도이고, 도 6는 본 발명에 따른 조명 보조 장치의 조명 수단을 예시한 도면이다.
도 5 및 도 6의 실시예는 재배 시설에 이미 종래의 조명 장치가 설치된 상태에서, 기존의 조명 장치를 제거하지 않고 단지 본 실시예에의 조명 보조 장치를 추가 장착함으로써 광 산란도의 가변 기능을 최소한의 비용으로 제공하기 위한 것이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 일례의 조명 보조 장치는 보조 조명 커버(210) 및 제어 수단(220)을 포함하고, 모니터링 수단(230)을 더 포함할 수 있다. 다만 도 5 및 도 6의 실시예에서 조명 보조 장치는 조명 부재(111)를 구비하는 조명 수단(2)은 포함하지 않는다.
보조 조명 커버(210)는 커버 필름(211), 구동 수단(212) 및 결합부(213)을 포함하며, 조명 수단(2)의 조명 부재(111)로부터 조사되는 인공광에 대한 광 산란도를 조절한다. 커버 필름(211) 및 구동 수단(212)은 도 2의 실시예에서 전술한 커버 필름(112-1) 및 구동 수단(112-2)과 그 기능 및 구성이 동일하다.
보조 조명 커버(210)는 결합부(213)를 통해 실내 공간에 기 설치된 조명 수단(2)에 용이하게 결착 및 탈거된다.
도 7은 결합부(213)가 형성된 보조 조명 커버(210)의 예시를 도시한 사시도이다. 결합부(213)를 주로 설명하기 위해 도 7에서 커버 필름(211) 및 구동 수단(212)은 구체적인 표시가 생략된다.
결합부(213)는 다양한 실시예로 구현될 수 있다.
일례로, 보조 조명 커버(210)의 양 측면에는 조명 수단(2)의 대응되는 양 측면에 결착되기 위한 고정부재가 형성되며, 고정부재의 끝단에는 조명 수단(2)에 고정되기 위한 걸림턱이 형성될 수 있다. 도 7에서는 고정부재가 직사각의 판형으로 형성되는 경우를 도시하였지만, 걸림턱이 형성되어 있는 복수의 로드(rod)형 고정부재로 형성될 수도 있고, 중간 지점이 통공된 직사각의 고리형 고정부재로 형성될 수도 있다.
다른 일례로, 보조 조명 커버(210) 양 측의 고정부재는 보조 조명 커버(210)에 일체로 형성되지 않고, 보조 조명 커버(210)의 내부에 형성되는 가이드 레일(guide rail)을 따라 인입 또는 인출됨으로써 조명 수단(2)의 너비에 탄력적으로 조절될 수 있도록 구성할 수도 있다.
이 경우, 고정부재는 단면으로 볼 때 “L” 자 형상으로 형성되고 “L”자의 하단 부분은 보조 조명 커버(210) 내에 형성된 가이드 레일에 삽입되는 슬라이딩 바(sliding bar)의 역할을 담당한다. 슬라이딩 바의 일면에는 일정 간격으로 돌출된 스토퍼가 형성되고 가이드 레일에는 스토퍼 홈(들)이 형성됨으로써, 슬라이딩 길이를 단계별로 조절하도록 하는 한편 고정부재가 한 번 조명 수단(2)에 결착되면 함부로 탈거되지 않도록 할 수 있다.
다른 일례로, 보조 조명 커버(210)와 일체형의 고정부재 또는 보조 조명 커버(210)에 슬라이딩 되는 “L” 자 형상의 고정부재에 있어서, 조명 장치의 측면에 대응하는 고정부재의 면에 적어도 하나의 나사공을 형성하고, 보조 조명 커버(210)을 조명 장치에 결합한 후 상기 나사공(들)을 통해 고정 나사를 체결하여 조임으로써 보조 조명 커버(210)을 조명 장치에 안정적으로 고정시킬 수 있다.
다른 일례로, 아래를 바라보는 조명 수단(2)의 하단면에서 광이 출력되는 영역을 제외한, 프레임 상의 가장자리에 길이 방향 또는 그와 직각인 방향으로 가이드 레일이 형성될 수 있다. 이 경우, 조명 수단(2)와 대면하는 보조 조명 커버(210)의 상단면에서 광이 입사되는 영역을 제외한, 프레임 상의 가장자리에는 상기 가이드 레일에 대응하여 길이 방향 또는 그와 직각인 방향으로 슬라이딩 바가 돌출 형성될 수 있다. 따라서 조명 수단(2)는 평소에 단일 파장만이 요구되는 사용처에는 보조 조명 커버(210) 없이 조명 장치로만 공급되고, 정밀한 파장 제어가 필요한 사용처에는 조명 수단(2)와 보조 조명 커버(210)를 함께 공급하되 상기 가이드 레일에 상기 슬라이딩 바를 삽입하여 일체로 사용하도록 할 수 있다.
다른 일례로, 고정부재는 반드시 보조 조명 커버(210)과 일체형으로 제공될 필요는 없으며 플라스틱이나 섬유, 고무 등의 소재로 된 적어도 하나의 조임부재(fastener)를 이용하여 보조 조명 커버(210)과 조명 수단(2)를 휘감아 조이는 방식으로 결합시킬 수 있다.
한편, 보조 조명 커버(210)는 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름(211)과, 커버 필름(211)을 움직여 조명 부재(111)로부터 제공되는 입사광의 산란도를 조절하는 구동 수단(212)을 포함한다.
보조 조명 커버(210)의 커버 필름(211)은 조명 커버(112)의 커버 필름(112-1)과 동일한 기능 및 구성을 가지므로 중복되는 설명은 생략한다. 또한 보조 조명 커버(210)의 구동 수단(212)은 조명 커버(112)의 구동 수단(112-2)과 동일한 기능 및 구성을 가지므로 중복되는 설명은 생략한다.
또한 조명 보조 장치의 제어 수단(220)은 조명 장치의 제어 수단(120)과 동일한 기능 및 구성을 가지고, 조명 보조 장치의 모니터링 수단(230)은 조명 장치의 모니터링 수단(130)과 동일한 기능 및 구성을 가지므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명에 따른 조명 커버 제조 과정을 도시한 순서도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 조명 커버 제조 과정은 합성 수지 소재의 조명 커버를 복수의 산란 영역으로 구획하는 단계(단계 S810) 및 복수의 산란 영역 각각이 서로 다른 광 산란도를 가지도록 조명 커버에 광 산란제를 도포하는 단계(단계 S820)로 이루어진다.
일 실시예에서, 조명 커버를 복수의 산란 영역으로 구획하는 단계(단계 S810)는 필름형 조명 커버에 대해 길이 방향으로 복수의 산란 영역을 구획할 수 있다.
도 9를 참고하여 설명하면, 조명 커버는 필름형으로 형성되어 커버 필름(310) 역시 필름형으로 형성되고, 길이 방향으로 복수의 산란 영역(311, 312, 313, 314)이 구획될 수 있다. 커버 필름(310)은 양 단에 위치하는 두개의 롤러(321) 각각에 감겨지고, 구동 수단(320)에 의해 기 설정된 회전각 및 회전 방향에 따라 회전하는 롤러(321)에 의해 입사광이 통과하는 복수의 산란 영역(311, 312, 313, 314)이 가변될 수 있다.
제1 산란 영역(311), 제2 산란 영역(312), 제3 산란 영역(313), 제4 산란 영역(314)은 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나가 다르도록 광 산란제가 도포된다.
다른 일 실시예에서, 조명 커버를 복수의 산란 영역으로 구획하는 단계(단계 S810)는 원판형 조명 커버에 대해 동심원 방향으로 복수의 산란 영역을 구획할 수 있다. 도 10을 참고하여 설명하면, 조명 커버는 원판형으로 형성되어 커버 필름(330) 역시 원판형으로 형성되고, 동심원 방향으로 복수의 산란 영역(331, 332, 333, 334, 335, 336, 337)이 구획될 수 있다. 커버 필름(330)은 중심부에 회전축을 담당하는 샤프트가 구비되고, 구동 수단(340)에 의해 기 설정된 회전각 및 회전 방향에 따라 회전하는 샤프트에 의해 입사광이 통과하는 복수의 산란 영역(331, 332, 333, 334, 335, 336, 337)이 가변될 수 있다.
제1 산란 영역(331), 제2 산란 영역(332), 제3 산란 영역(333), 제4 산란 영역(334), 제5 산란 영역(335), 제6 산란 영역(336), 제7 산란 영역(337)은 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나가 다르도록 광 산란제가 도포된다.
한편, 도 10의 실시예에서 원판형의 커버 필름(330)은 2개가 구비되는 것으로 설명했지만 필요에 따라 하나만 구비될 수 있고, 3개 이상이 구비될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110, 2: 조명 수단
111: 조명 부재
112: 조명 커버
210: 보조 조명 커버
111-1, 211, 310, 330: 커버 필름
111-2, 212, 320, 340: 구동 수단
120, 220: 제어 수단
130, 230: 모니터링 수단
10: 식물
111: 조명 부재
112: 조명 커버
210: 보조 조명 커버
111-1, 211, 310, 330: 커버 필름
111-2, 212, 320, 340: 구동 수단
120, 220: 제어 수단
130, 230: 모니터링 수단
10: 식물
Claims (12)
- 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름과, 상기 커버 필름을 움직여 입사광의 산란도를 조절하는 구동 수단을 포함하는 조명 커버를 구비하는 조명 수단; 및
작물이 성장함에 따라 더 높은 광 산란도의 산란 영역으로 상기 조명 수단의 빛이 입사하도록 상기 조명 커버를 조절하는 제어 수단을 포함하며,
상기 커버 필름에는 PMMA(Polymethyl methacrylate), PS(Polystyren), PMSQ(Polymethyl silsesquioxane), SiO2, TiO2 및 Al2O3 중 적어도 하나의 물질이 광 산란제로 도포되는 조명 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 커버 필름은,
산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 조명 장치. - 제1항에 있어서,
작물의 성장 높이를 판단하기 위한 모니터링 수단을 더 포함하며,
상기 제어 수단은, 상기 모니터링 수단에서 제공한 성장 높이 값에 기초하여 상기 조명 커버의 구동 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 장치. - 조명 장치에 탈착되며, 광 산란도가 서로 다른 복수의 산란 영역을 구비하는 커버 필름과, 상기 커버 필름을 움직여 입사광의 산란도를 조절하는 구동 수단을 포함하는 보조 조명 커버; 및
작물이 성장함에 따라 더 높은 광 산란도의 산란 영역으로 상기 조명 장치의 빛이 입사하도록 상기 보조 조명 커버를 조절하는 제어 수단을 포함하며,
상기 커버 필름에는 PMMA(Polymethyl methacrylate), PS(Polystyren), PMSQ(Polymethyl silsesquioxane), SiO2, TiO2 및 Al2O3 중 적어도 하나의 물질이 광 산란제로 도포되는 조명 보조 장치. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 커버 필름은,
산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 및 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나를 다르게 배치한 것을 특징으로 하는 조명 보조 장치. - 제5항에 있어서,
작물의 성장 높이를 판단하기 위한 모니터링 수단을 더 포함하며,
상기 제어 수단은, 상기 모니터링 수단이 제공한 성장 높이 값에 기초하여 상기 보조 조명 커버의 구동 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 조명 보조 장치. - 합성 수지 소재의 조명 커버를 복수의 산란 영역으로 구획하는 단계; 및
상기 복수의 산란 영역 각각이 서로 다른 광 산란도를 가지도록 상기 조명 커버에 광 산란제를 도포하는 단계를 포함하며,
상기 광 산란제는 PMMA(Polymethyl methacrylate), PS(Polystyren), PMSQ(Polymethyl silsesquioxane), SiO2, TiO2 및 Al2O3 중 적어도 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 조명 커버 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 구획 단계는,
필름형 조명 커버에 대해 길이 방향으로 복수의 산란 영역을 구획하는 것을 특징으로 하는 조명 커버 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 구획 단계는,
원판형 조명 커버에 대해 동심원 방향으로 복수의 산란 영역을 구획하는 것을 특징으로 하는 조명 커버 제조 방법. - 제9항에 있어서,
상기 광 산란제 도포 단계는,
산란 영역 별로 광 산란제의 농도, 광 산란제의 종류, 광 산란제의 입자 크기, 광 산란제 층의 두께 중 적어도 하나가 다르도록 광 산란제가 도포되는 것을 특징으로 하는 조명 커버 제조 방법.
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