KR102604933B1 - Lighting device for plant growth - Google Patents

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재단법인 철원플라즈마 산업기술연구원
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Abstract

식물생장조명장치에 관하여 개시한다. 본 발명은, LED 소자의 청색 파장 광원을 LED 소자의 렌즈부들을 감싸는 층에 배치된 UV 광변환 특성이 있는 광변환소재를 활용하여 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 400nm 이하 UVA의 제1 파장 피크 및 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 넓은 반치폭을 갖는 등기구 외부 출력광으로 변환하는 광변환층;을 포함한다.Disclosed is a plant growth lighting device. The present invention converts the blue wavelength light source of an LED device into UVA of 400 nm or less, which has two wavelength peaks between 340 nm and 470 nm wavelengths, by utilizing a light conversion material with UV light conversion properties disposed in a layer surrounding the lens portions of the LED device. It includes a light conversion layer in which a first wavelength peak and a blue second wavelength peak with lower intensity than the first wavelength peak are formed in a bimodal shape and are converted into external output light of the lamp having a wide half width.

Description

식물생장조명장치{Lighting device for plant growth}Lighting device for plant growth}

본 발명은 340nm ~ 470nm 파장 사이에 400nm 이하의 UVA파장과 청색파장을 포함하도록 함으로써 작물의 생육 환경을 개선하는 동시에 태양광 조건과 유사한 재배 환경을 제공하는 식물생장조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plant growth lighting device that improves the growth environment of crops by including UVA wavelengths of 400 nm or less and blue wavelengths between 340 nm and 470 nm, while providing a cultivation environment similar to sunlight conditions.

식물생장에 조명장치가 이용되고 있다. 식물생장용 조명장치는 백열등, 형광등 및 일반 LED 등이 사용되었으나 백열등은 에너지 효율이 낮은 문제가 있으며, 형광등은 적색 및 청색 파장의 광이 적고 녹색파장의 광이 많아 에너지 효율이 낮은 한계가 있다. 최근에는 식물생장용 조명장치로서 단색파장, 저소비전력, 우수한 응답성 및 장수명을 가지는 식물생장조명장치가 이용되고 있다. 식물은 광합성을 통해 생장하며, 광합성에 이용되는 빛을 조명장치를 통해 제공하는 방법이 광범위하게 사용되고 있다. 기존에는 청색, 적색 및 녹색파장을 포함하는 광을 제공하여 식물을 생장하는데 이용하였으며, 청색파장은 개화 유도에 이용되고, 적색 및 적외선 계열의 광은 생육을 촉진시키고, 줄기를 생장하는데 이용되고 있다. 다만, 녹색파장의 경우 식물의 잎과 줄기로부터 반사되므로 생장에 큰 영향이 없어 녹색파장을 포함하는 광을 제공하는 경우 에너지 낭비의 문제가 있다.Lighting devices are used for plant growth. Lighting devices for plant growth include incandescent lamps, fluorescent lamps, and general LEDs, but incandescent lamps have the problem of low energy efficiency, and fluorescent lamps have the limitation of low energy efficiency because they emit little red and blue wavelength light and have a lot of green wavelength light. Recently, plant growth lighting devices with monochromatic wavelengths, low power consumption, excellent responsiveness, and long lifespan have been used as lighting devices for plant growth. Plants grow through photosynthesis, and methods of providing light used for photosynthesis through lighting devices are widely used. Previously, light containing blue, red, and green wavelengths was provided to grow plants. Blue wavelengths were used to induce flowering, and red and infrared light was used to promote growth and grow stems. . However, since green wavelengths are reflected from the leaves and stems of plants, they do not have a significant effect on growth, so there is a problem of energy waste when providing light containing green wavelengths.

한편, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 국내 등록특허공보 10-1908239(특허문헌 1)에는 '조명장치'가 제안되어 있는바, 상기 특허문헌 1의 기술은 광을 출력하는 광원 및 상기 광원으로부터의 광을 기초로 출력광을 외부로 출력하는 출광영역을 포함하고, 상기 출광영역으로부터 출력되는 출력광의 파장의 피크는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 피크, 제2 피크 및 제3 피크를 포함하며, 상기 제1 피크는 청색광의 파장대이고, 상기 제2 피크 및 제3 피크는 적색광의 파장대를 나타내도록 유도하고, 조명장치를 통해 2개의 피크를 가지는 적색파장의 광으로 출광시켜 식물의 생장을 촉진시키도록 하고 있다. 한편, 현재 이상기후 및 사막화 진행에 따라 환경변화에 대응하기 위한 안정적이고 편의성을 갖춘 선진화 된 농업생산 방식에 대한 관심이 높아지고 있다. 이에 따라, 유리온실, 하우스, 스마트팜 등의 시설 내 작물 재배를 통한 외부 기후에 독립적인 환경의 다목적 생산 방식에 관한 연구가 진행되고 있고, 관련 기술로는 국내 등록특허공보 10-1783368의 '원예용 LED 조명 어셈블리(특허문헌 2)', 국내 공개특허공보 10-2017-0139551의 '근적외선 및 가시 광선을 이용한 식물 성장 및 발달 촉진 방법 및 장치(특허문헌 3)' 및 국내 공개특허공보 10-2017-0110171의 '광합성 유기체의 성장을 향상시키는 양자점 발광다이오드(특허문헌 4)'으로 제안되어 있다. 본 출원인 발명자는 농업의 자동화, 정밀화를 구현하는데 필수적인 요소인 식물 생장용 조명의 파장 조건을 제어하여 작물의 생육을 개선하는 동시에 작물의 재배 환경을 태양광에서의 조건과 유사하게 제공하는 새로운 식물생장조명장치를 제안한다.Meanwhile, in order to solve the above problem, a 'lighting device' is proposed in Domestic Patent Publication No. 10-1908239 (Patent Document 1). The technology of Patent Document 1 is a light source that outputs light and a light source from the light source. It includes a light exit area that outputs output light to the outside based on light, and the peak of the wavelength of the output light output from the light exit area is a first peak, a second peak, and a third peak, as shown in FIG. 1. The first peak is a wavelength band of blue light, the second peak and the third peak are induced to represent a wavelength band of red light, and are emitted as red wavelength light having two peaks through a lighting device to promote plant growth. is being promoted. Meanwhile, as abnormal climate and desertification progress, interest in advanced agricultural production methods that are stable and convenient to respond to environmental changes is increasing. Accordingly, research is being conducted on multi-purpose production methods in an environment independent of the external climate through crop cultivation in facilities such as glass greenhouses, houses, and smart farms, and related technologies include 'Horticulture' in Domestic Patent Publication No. 10-1783368. LED lighting assembly (patent document 2)’, ‘Method and device for promoting plant growth and development using near-infrared rays and visible light (patent document 3)’ in Korean Patent Publication 10-2017-0139551, and Korean Patent Publication 10-2017 -0110171 is proposed as ‘Quantum dot light-emitting diode that improves the growth of photosynthetic organisms (Patent Document 4).’ The present applicant, the inventor, is developing a new plant growth method that improves crop growth by controlling the wavelength conditions of plant growth lighting, which is an essential element in implementing automation and precision in agriculture, while providing a crop cultivation environment similar to that in sunlight. We propose a lighting device.

특허문헌 1. 국내 등록특허공보 10-1908239(공고일2018년12월28일)Patent Document 1. Domestic Registered Patent Publication 10-1908239 (announcement date: December 28, 2018) 특허문헌 2. 국내 등록특허공보 10-1783368(공고일2017년10월10일)Patent Document 2. Domestic Registered Patent Publication 10-1783368 (announcement date: October 10, 2017) 특허문헌 3. 국내 공개특허공보 10-2017-0139551(공개일2017년12월19일)Patent Document 3. Domestic Patent Publication 10-2017-0139551 (published on December 19, 2017) 특허문헌 4. 국내 공개특허공보 10-2017-0110171(공개일2017년10월10일)Patent Document 4. Domestic Patent Publication 10-2017-0110171 (published on October 10, 2017)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 340nm ~ 470nm 파장 사이에 넓은 반치폭을 갖는 식물생장조명장치를 제공하는데 있다.One of the technical problems to be solved by the present invention is to provide a plant growth lighting device with a wide half width between wavelengths of 340 nm and 470 nm.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 370nm ~ 410nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 400nm 이하의 UVA 파장 피크와 상대적으로 강도가 낮은 청색 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 작물의 생육 상태를 개선하는 동시에 작물의 재배 환경을 태양광에서의 조건과 유사하도록 조절하는 식물생장조명장치를 제공하는데 있다.One of the technical problems to be solved by the present invention is to improve the growth condition of crops by forming two wavelength peaks between 370nm and 410nm wavelengths, a UVA wavelength peak of 400nm or less and a blue wavelength peak of relatively low intensity in a bimodal shape. At the same time, the aim is to provide a plant growth lighting device that adjusts the crop cultivation environment to be similar to solar conditions.

상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 식물 생장에 적합한 조명 환경은,
LED 소자에 개별적으로 부착된 LED 렌즈부, 상기 LED 소자의 청색 파장 광원을 상기 LED 렌즈부들을 감싸는 층에 배치된 UV 광변환 특성이 있는 광변환소재를 활용하여, 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 400nm 이하 UVA의 제1 파장 피크 및 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 넓은 반치폭을 갖는 등기구 외부 출력광으로 변환하는 광변환층을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물생장조명장치로부터 달성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다수의 LED 소자들을 휘거나 구부릴 수 있는 유연기판 상에 배치하여 상기 광 파장을 방출하도록 유도하는 식물생장조명장치로 구성될 수 있다.
The above objectives are, according to the present invention, a lighting environment suitable for plant growth is,
An LED lens unit individually attached to an LED element, and a blue wavelength light source of the LED element are converted into two wavelengths between 340 nm and 470 nm by utilizing a light conversion material with UV light conversion properties disposed in a layer surrounding the LED lens units. A first wavelength peak of UVA of 400 nm or less, which is a wavelength peak, and a second wavelength peak of blue with a lower intensity than the first wavelength peak are formed in a bimodal shape, comprising a light conversion layer that converts the light into external output light having a wide half width. It can be achieved from a plant growth lighting device characterized in that.
According to an embodiment of the present invention, a plant growth lighting device may be configured to induce emission of the light wavelength by placing a plurality of LED elements on a flexible substrate that can be bent or bent.

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본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식물생장조명장치는 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크 중 400nm 이하 UVA의 제1 파장 피크를 형성하기 위하여, 형광체 또는 퀀텀닷 중 선택된 어느 하나의 광변환 소재를 가공하고 광 경로 상에 부착하여 상기 광 파장을 방출하도록 유도하는 식물생장조명장치로부터 달성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the plant growth lighting device uses any one light conversion material selected from phosphors or quantum dots to form a first wavelength peak of UVA below 400 nm among two wavelength peaks between 340 nm and 470 nm wavelengths. This can be achieved from a plant growth lighting device that processes and attaches to the light path to induce the light to emit the light wavelength.

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본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광변환층은 광변환 소재가 포함된 필름을 부착하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light conversion layer may be constructed by attaching a film containing a light conversion material.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광변환층은 광확산을 제어하기 위해 LED 소자들에 개별적으로 대응하는 오목 렌즈부를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light conversion layer may include a concave lens portion individually corresponding to the LED elements to control light diffusion.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광변환층은 광확산을 제어하기 위해 LED 소자들에 개별적으로 대응하는 볼록 렌즈부를 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the light conversion layer may include a convex lens portion individually corresponding to the LED elements to control light diffusion.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광변환층은 광확산을 제어하기 위해 광산란용 미립자 또는 비드(bead) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 광변환 필름으로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 광변환층은 상기 식물생장조명장치로부터 탈부착이 가능하도록 구성될 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the light conversion layer may be composed of a light conversion film containing any one selected from light scattering particles or beads to control light diffusion.
According to an embodiment of the present invention, the light conversion layer may be configured to be attachable and detachable from the plant growth lighting device.

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본 발명은, 식물 생장 조명에서 등기구 외부 출력광을 340nm ~ 470nm 파장 사이에 UVA 파장과 청색 파장을 통해 넓은 반치폭을 갖는 파장으로 공급함으로써 식물 생장 조명에 유리한 광 파장을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a light wavelength advantageous for plant growth lighting by supplying the external output light of the lamp with a wavelength having a wide half width through UVA and blue wavelengths between 340 nm and 470 nm.

또한, 등기구 외부 출력광 파장이 340nm ~ 470nm 파장 사이에 400nm 이하의 UVA 파장 피크 및 이보다 강도가 낮은 청색의 제1 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 작물의 생육 상태를 개선하는 동시에 작물의 재배 환경을 태양광에서의 조건과 유사하도록 조절하는 식물생장조명장치를 제공하는 효과가 있다.In addition, the wavelength of the external output light of the lamp is between 340nm and 470nm, with a UVA wavelength peak of 400nm or less and a blue first wavelength peak of lower intensity forming a double peak, improving the growth condition of crops and improving the cultivation environment of crops. It has the effect of providing a plant growth lighting device that is controlled to be similar to solar conditions.

도 1은 기존의 조명장치를 통해 출력되는 광의 파장을 나타내는 도면이다.
도 2는 작물의 생장 조명에서 요구되는 에머슨 상승효과를 나타내는 도면이다.
도 3은 조명장치를 이용하여 식물을 생장시키는 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광의 파장을 나타내는 도면이다. (a)(b)(c)는 각각 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광 파장의 피크는 일부가 조정될 수 있음을 비교적으로 나타내는 예시이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광 파장을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 구성하는 LED 소자의 평면 배치 구조를 나타내는 도면이다.
도 7의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 구성하는 광변환층의 다양한 예시이다. (a)는 필름형 광변환층, (b)는 오목 렌즈형 광변환층, (c)는 볼록 렌즈형 광변환층, (d)는 산란입자형 광변환층의 예시이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치의 조명 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 단청색 파장의 LED 조명에서 재배된 적상추의 안토시아닌 분포를 나타내는 예시이다.
도 10은 노지재배 태양광으로 재배된 적상추의 안토시아닌 분포를 나타낸 예시이다.
Figure 1 is a diagram showing the wavelength of light output through an existing lighting device.
Figure 2 is a diagram showing the Emerson synergistic effect required for crop growth lighting.
Figure 3 is a diagram showing an example of growing plants using a lighting device.
Figure 4 is a diagram showing the wavelength of light output through a plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention. (a) (b) (c) are comparative examples showing that the peak of the light wavelength output through each plant growth lighting device can be partially adjusted.
Figure 5 is a diagram explaining the light wavelength output through the plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing the planar arrangement structure of LED elements constituting a plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 (a) (b) (c) (d) shows various examples of light conversion layers constituting a plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention. (a) is an example of a film-type light conversion layer, (b) is an example of a concave lens-type light conversion layer, (c) is an example of a convex lens-type light conversion layer, and (d) is an example of a scattering particle-type light conversion layer.
Figure 8 is a diagram showing the lighting state of the plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is an example showing the distribution of anthocyanins in red lettuce grown under monoblue wavelength LED lighting.
Figure 10 is an example showing the distribution of anthocyanins in red lettuce grown in the open field with sunlight.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '식물생장조명장치'의 구체적인 내용을 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the details of the 'plant growth lighting device' according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 특허문헌 1에 개시된 조명장치를 통해 출력되는 광의 파장을 나타내는 도면이다. (a)는 광의 파장을 피크로 구분하여 나타낸 도면이다. (b)는 광의 파장을 청색과 적색으로 구분하여 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the wavelength of light output through the lighting device disclosed in Patent Document 1. (a) is a diagram showing the wavelengths of light divided by peaks. (b) is a diagram showing the wavelengths of light divided into blue and red.

도 1을 참조하면, 출력되는 광의 파장은 적어도 3개의 피크를 가진다. 청색 파장의 광은 청색 광원에 의해 출력될 수 있으며, 적색 파장의 광은 또 다른 광원들을 통해 출력되는 광일 수 있다. 출력되는 광은 제1 내지 제3 피크를 가질 수 있다. 제2 피크를 가지는 광과 제3 피크를 가지는 광에 의해 적색광의 반치폭이 청색광의 반치폭보다 커지도록 조절될 수 있다.Referring to FIG. 1, the wavelength of output light has at least three peaks. Blue wavelength light may be output by a blue light source, and red wavelength light may be output through other light sources. The output light may have first to third peaks. The half width of red light can be adjusted to be larger than the half width of blue light by the light having the second peak and the light having the third peak.

그리고, 제1 피크의 강도는 제2 피크의 강도 또는 제3 피크의 강도보다 클 수 있다.And, the intensity of the first peak may be greater than the intensity of the second peak or the intensity of the third peak.

청색 파장의 광에 의해 개화가 유도되며, 적색 또는 근적외선 파장의 광에 의해 식물의 생육이 촉진될 수 있다.Flowering is induced by blue wavelength light, and plant growth can be promoted by red or near-infrared wavelength light.

상기 적색 또는 근적외선 파장의 광이 2개의 피크를 가지는 형태로 식물에 동시에 조사되는 경우 도 2와 같이 에머슨 상승효과를 가진다.When the red or near-infrared wavelength light is simultaneously irradiated to plants in a form having two peaks, it has an Emerson synergistic effect as shown in FIG. 2.

도 2는 에머슨 상승효과를 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 700nm의 상대적으로 긴 파장의 적색광과 상대적으로 짧은 파장의 적색광을 독립적으로 조사하여 얻는 광합성율의 합보다 2개의 피크를 가지는 광을 동시에 조사하여 얻는 광합성율의 합이 더 크다. 즉, 서로 다른 조명을 이용하여 시간 간격을 두고 서로 다른 적색광을 조사하여 식물을 생장시키는 것 보다 하나의 조명장치를 통해 동시에 서로 다른 파장을 가지는 적색광을 조사하는 경우 식물의 생장율이 향상될 수 있음을 알 수 있다.Figure 2 is a diagram showing the Emerson synergy effect. Referring to Figure 2, the sum of the photosynthetic rates obtained by simultaneously irradiating light with two peaks is greater than the sum of the photosynthetic rates obtained by independently irradiating red light with a relatively long wavelength of 700 nm and red light with a relatively short wavelength. In other words, rather than growing plants by irradiating different red lights at intervals using different lighting devices, the growth rate of plants can be improved when red lights with different wavelengths are irradiated simultaneously through a single lighting device. Able to know.

도 3은 조명장치를 이용하여 식물을 생장시키는 예를 나타내는 도면이다.Figure 3 is a diagram showing an example of growing plants using a lighting device.

이러한 기존의 조명장치에 따른 식물 생장 조명은 파장은 청색 400~500nm 사이에 1개의 피크가 있고, 적색 영역에 2개 이상의 피크를 가짐으로써, 에머슨 상승효과를 기대할 수 있지만, 이는 식물의 전체적인 성장에 관여하는 400~500nm의 청색광과 식물의 광합성을 촉진시키는 600~690nm 적생광의 파장 영역으로 구분되는 일반적인 식물 생장 조명의 범위를 벗어나지 못하고 있어 새로운 식물 생장 효과를 제공하는데 한계가 따르고 있다.Plant growth lighting according to these existing lighting devices has one peak between 400 and 500 nm in the blue wavelength and two or more peaks in the red region, so an Emerson synergistic effect can be expected, but this does not affect the overall growth of the plant. Since it does not exceed the range of general plant growth lighting, which is divided into the wavelength range of 400-500 nm blue light and 600-690 nm red light that promotes photosynthesis in plants, there are limitations in providing new plant growth effects.

이에 따라, 익히 알려져 있는 에머슨 상승효과를 기대할 수 있는 식물의 광합성 촉진 파장과 관련하여, 불필요한 파장 제한과 광효율성의 개선으로 식물의 광합성에 최적화될 수 있는 조명장치가 요구되고 있다.Accordingly, in relation to the wavelength that promotes photosynthesis in plants, where the well-known Emerson synergy effect can be expected, there is a need for a lighting device that can be optimized for photosynthesis in plants by limiting unnecessary wavelengths and improving light efficiency.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광의 파장을 나타내는 도면이다. 여기서, (a)(b)(c)는 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광 파장의 피크는 일부가 조정될 수 있음을 비교적으로 나타내는 예시이다.Figure 4 is a diagram showing the wavelength of light output through a plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention. Here, (a) (b) (c) are comparative examples showing that the peak of the light wavelength output through the plant growth lighting device can be partially adjusted.

본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광 파장을 기존의 조명장치로부터 출력되는 광 파장과 비교하면, 기존 광 파장은 청색 400~ 500nm 사이에 1개의 피크가 있고, 적색 영역에 2개 이상의 피크가 있는 파장이고, 본 발명에 따른 광 파장은 도 4에 도시된 바와 같이 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 380nm ~ 400nm 파장 사이에 UVA의 제1 파장 피크 및 420nm ~ 440nm 파장 사이에 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 넓은 반치폭을 갖는 등기구 외부 출력광의 식물생장조명장치가 제공될 수 있다.When comparing the light wavelength output through the plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention with the light wavelength output from the existing lighting device, the existing light wavelength has one peak between 400 and 500 nm in blue and a peak in the red region. It is a wavelength with two or more peaks, and the light wavelength according to the present invention has two wavelength peaks between 340nm and 470nm wavelengths, a first wavelength peak of UVA between 380nm and 400nm wavelengths, and a first wavelength peak of UVA between 420nm and 420nm, as shown in Figure 4. A blue second wavelength peak with lower intensity than the first wavelength peak between the 440 nm wavelength is formed in a bimodal shape, so that a plant growth lighting device of external output light from a lamp having a wide full width at half maximum can be provided.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 통해 출력되는 광 파장을 설명하는 도면이다.Figure 5 is a diagram explaining the light wavelength output through the plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 식물의 광합성 촉진 파장과 관련하여, 식물의 흡광도를 엽록소(A), 엽록소(B), 베타 카로틴(C)으로 구분하면, 엽록소(A)의 흡광도는 350nm 부근서 개략 높은 경사각으로 올라가다가, 개략 430nm 부근에서 최고치 피크에 도달한 후 가파른 경사각으로 내려오면서 개략 450nm 부근에서 저점을 형성한 후, 재차 개략 640nm 부근에서 올라가다가 최고치 피크 강도 보다 1/3정도 낮은 강도의 피크에 도달한 후 내려오면서 개략 680nm 부근에서 저점을 형성하며, 엽록소(B)의 흡광도는 400nm 부근서 개략 높은 경사각으로 올라가다가, 개략 440nm 부근에서 최고치(A) 피크에 도달한 후 가파른 경사각으로 내려오면서 개략 470nm 부근에서 저점을 형성한 후, 재차 개략 610nm ~ 650nm에서 최고치 피크(A) 강도 보다 1/3정도 낮은 강도의 피크를 형성하는 것을 확인할 수 있으며, 불필요한 파장을 제한하고 식물 생장에 필요한 광 파장을 형성함으로써 광효율을 개선할 수 있음을 설명하는 예이다.Referring to Figure 5, in relation to the wavelength that promotes photosynthesis in plants, if the absorbance of plants is divided into chlorophyll (A), chlorophyll (B), and beta carotene (C), the absorbance of chlorophyll (A) is approximately high around 350 nm. It rises at an inclination angle, reaches the highest peak around approximately 430 nm, then descends at a steep inclination angle, forming a low point around approximately 450 nm, and then rises again around approximately 640 nm, reaching a peak with an intensity about 1/3 lower than the highest peak intensity. After reaching and then descending, it forms a low point around approximately 680nm, and the absorbance of chlorophyll (B) rises at approximately a high inclination angle around 400nm, reaches the highest peak (A) around approximately 440nm, and then descends at a steep inclination angle. After forming a low point around 470 nm, it can be seen that a peak with an intensity lower than the highest peak (A) is formed again at approximately 610 nm to 650 nm. Unnecessary wavelengths are limited and the light wavelengths necessary for plant growth are reduced. This is an example to explain that light efficiency can be improved by forming.

본 발명에서 제공하고자 하는 식물생장조명장치는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 식물 생장에 적합한 조명 환경을 제공하는 식물생장조명장치에 있어서, 청색 파장의 LED 광원을 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 380nm ~ 400nm 파장 사이에 UVA의 제1 파장 피크 및 420nm ~ 440nm 파장 사이에 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 넓은 반치폭을 갖는 등기구 외부 출력광으로 변환하여 작물의 생육을 개선하는 동시에 작물의 재배환경을 태양광에서의 조건과 유사하도록 광 변환이 구현되는 식물생장조명장치를 제공하고자 한다.As shown in FIGS. 4 and 5, the plant growth lighting device to be provided by the present invention is a plant growth lighting device that provides a lighting environment suitable for plant growth, and uses a blue wavelength LED light source between 340 nm and 470 nm wavelength. A lighting fixture with two wavelength peaks, a first wavelength peak of UVA between the wavelengths of 380 nm and 400 nm, and a second wavelength peak of blue with lower intensity than the first wavelength peak between the wavelengths of 420 nm and 440 nm, formed in a bimodal shape and having a wide half width. The aim is to provide a plant growth lighting device that improves the growth of crops by converting it into external output light and at the same time implements light conversion so that the crop cultivation environment is similar to the conditions under sunlight.

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본 발명에 따른 식물생장조명장치는 퀀텀닷(Quantum-dot(QD))을 활용하여 광 파장을 기존의 LED 보다 다양한 파장으로 생성하도록 할 수 있다. 퀀텀닷(quantum dot(QD) 또는 양자점)은 초미세 반도체 나노 입자로서 나노 화학 분야에서 주목 받는 주제이다. 퀀텀닷은 입자의 크기가 수nm 수준으로 작아지게 되면 이들 입자의 전기 광학적 성질이 크게 변화하게 된다. 다양한 형태의 퀀텀닷에 전기를 걸어주거나 광을 쪼여주게 되면 입자의 크기, 모양 및 재료에 따라 특정한 진동수의 광을 방출하게 되고, 그 결과 다양한 영역의 발광색을 구현할 수 있으며 전력 소모량을 줄일 수 있다. 특히, 양자점은 물질의 종류를 달리하지 않고 입자의 크기만을 조절하여 빛이 흡수되거나 방출되는 진동수 및 파장을 효율적으로 변화시킬 수 있다.The plant growth lighting device according to the present invention can utilize quantum dots (QDs) to generate light wavelengths with more diverse wavelengths than existing LEDs. Quantum dots (QDs) are ultrafine semiconductor nanoparticles and are a topic of interest in the field of nanochemistry. When the size of quantum dot particles decreases to a few nanometers, the electro-optical properties of these particles change significantly. When electricity or light is applied to various types of quantum dots, light with a specific frequency is emitted depending on the size, shape, and material of the particles. As a result, luminous colors in various areas can be realized and power consumption can be reduced. . In particular, quantum dots can efficiently change the frequency and wavelength at which light is absorbed or emitted by controlling only the size of the particle without changing the type of material.

퀀텀-닷(Quantum-dot)을 활용하여 LED 광을 식물 또는 작물에 조사하는 경우 기존 LED 보다 다양한 파장을 용이하게 생성할 수 있으므로 작물의 생장 효율성 개선에 효과적으로 활용될 수 있다.When LED light is irradiated to plants or crops using quantum dots, it can more easily generate a variety of wavelengths than existing LEDs, so it can be effectively used to improve the growth efficiency of crops.

본 발명은, LED 소자를 이용하여 광변환 소재들 예를 들면, 퀀텀닷 또는 형광체를 이용한 파장 제어를 거쳐 식물의 상태에 따라 각기 다른 파장의 광을 식물에 조사하여 광이 식물에 조사되도록 함으로서 식물의 생장 효과를 획기적으로 향상시킬 수 있는 식물생장조명장치로 구성될 수 있다.The present invention uses an LED device to irradiate plants with light of different wavelengths depending on the state of the plants through wavelength control using light conversion materials, such as quantum dots or phosphors, thereby irradiating the plants with light. It can be configured as a plant growth lighting device that can dramatically improve the growth effect of plants.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 구성하는 LED 소자의 평면 배치 구조를 나타내는 도면이다.Figure 6 is a diagram showing the planar arrangement structure of LED elements constituting a plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention.

도 7의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 일실시예에 따른 식물생장조명장치를 구성하는 광변환층의 다양한 예시이다. (a)는 필름형 광변환층, (b)는 오목 렌즈형 광변환층, (c)는 볼록 렌즈형 광변환층, (d)는 산란입자형 광변환층의 예시이다.Figure 7 (a) (b) (c) (d) shows various examples of light conversion layers constituting a plant growth lighting device according to an embodiment of the present invention. (a) is an example of a film-type light conversion layer, (b) is an example of a concave lens-type light conversion layer, (c) is an example of a convex lens-type light conversion layer, and (d) is an example of a scattering particle-type light conversion layer.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 식물생장조명장치(100)는 다수의 LED 소자(110)들을 휘거나 구부릴 수 있는 유연기판(120) 상에 배치하여 광을 방출하도록 유도하도록 구성될 수 있다.As shown in Figures 4 to 7, the plant growth lighting device 100 according to the present invention is arranged on a flexible substrate 120 that can bend or bend a plurality of LED elements 110 to emit light. It can be configured to do so.

그리고, LED 소자(110)의 표면 위층에 배치되어 LED 소자(110)로부터 방출되는 광 파장을 변환시키는 광변환 소재가 포함된 광변환층(200)을 포함하여 구성될 수 있다.In addition, it may be configured to include a light conversion layer 200 that is disposed on the upper surface of the LED device 110 and includes a light conversion material that converts the light wavelength emitted from the LED device 110.

즉, 식물 생장 조명의 파장을 구현하는 식물생장조명장치에서 청색 파장을 형성하는 LED 소자(110)가 배치되고, LED 소자(110) 표면 위층에는 LED 소자(110)로부터 방출되는 광 파장을 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 380nm ~ 400nm 파장 사이에 UVA의 제1 파장 피크 및 420nm ~ 440nm 파장 사이에 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 넓은 반치폭을 갖는 등기구 외부 출력광으로 변환하는 광변환층(200)을 포함하여 구성할 수 있다.That is, in a plant growth lighting device that implements the wavelength of plant growth lighting, an LED element 110 that forms a blue wavelength is disposed, and the light wavelength emitted from the LED element 110 is displayed on the upper layer of the surface of the LED element 110 in FIG. 4. And as shown in Figure 5, there are two wavelength peaks between 340nm and 470nm wavelengths, a first wavelength peak of UVA between 380nm and 400nm wavelengths, and a blue peak with lower intensity than the first wavelength peak between 420nm and 440nm wavelengths. The second wavelength peak is formed in a bimodal shape and may be configured to include a light conversion layer 200 that converts the light into external output light having a wide half width.

식물생장조명장치(100)는 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크 중 1개의 400nm 이하 UVA 파장 피크를 포함하도록 변환할 수 있는데. 이 경우 작물의 생육을 개선하고 작물의 재배 환경을 태양광에서의 조건과 유사하도록 조절될 수 있다.The plant growth lighting device 100 can be converted to include one UVA wavelength peak below 400 nm out of two wavelength peaks between 340 nm and 470 nm. In this case, crop growth can be improved and the crop cultivation environment can be adjusted to be similar to solar conditions.

또한, 식물생장조명장치(100)는 340nm ~ 470nm 파장 사이에 400nm 이하 UVA 파장을 형성하기 위하여, UV 광 변환 특성을 갖는 형광체 또는 퀀텀닷 중 선택된 어느 하나의 광변환 소재를 가공하고 광 경로 상에 부착하여 청색광 복합 파장을 구현하도록 구성될 수 있다.In addition, the plant growth lighting device 100 processes a light conversion material selected from phosphors or quantum dots with UV light conversion characteristics in order to form a UVA wavelength of 400 nm or less between 340 nm and 470 nm wavelengths and places it in the optical path. It can be configured to implement a complex wavelength of blue light by attaching it.

또한, 식물생장조명장치(100)는 다수의 LED 소자들을 휘거나 구부릴 수 있는 유연기판 상에 배치하여 광을 방출하도록 구성될 수 있다.Additionally, the plant growth lighting device 100 may be configured to emit light by placing a plurality of LED elements on a flexible substrate that can be bent or curved.

여기서, 유연기판(120)은 휘거나 구부릴 수 있는 소재이고, LED 소자(110)들를 일정하게 배치할 수 있는 기판 또는 필름으로 구성될 수 있다. LED 소자(110)의 전기적 실장을 위해 PCB(Printed circuit board) 등이 적용될 수 있다. 유연기판(120)은 LED 소자(110)에 의한 점광원 기판이 휘어질 수 있도록 플렉시블(flexible) 재질이 응용될 수 있다. 참고로, 플렉시블 유연기판 또는 필름은 폴리이미드 등의 고분자로 이루어지는 가요성 절연 기판상에 배선 패턴이 자유롭게 형성될 수 있으며, 광원용 플렉시블 패널의 종류에 따라 다양한 소자가 실장될 수 있다. 일반적으로, 연성인쇄회로기판(FPCB; Flexible Printed Circuit Board) 또는 연성동박적층판(FCCL; Flexible Copper Clad Laminate) 등으로 상용화되거나 제안되어 있다.Here, the flexible substrate 120 is a material that can bend or be bent, and may be composed of a substrate or film on which the LED elements 110 can be uniformly arranged. A printed circuit board (PCB), etc. may be applied for electrical mounting of the LED element 110. The flexible substrate 120 may be made of a flexible material so that the point light source substrate by the LED element 110 can be bent. For reference, a flexible substrate or film can have a wiring pattern freely formed on a flexible insulating substrate made of a polymer such as polyimide, and various devices can be mounted depending on the type of flexible panel for a light source. Generally, it is commercialized or proposed as a flexible printed circuit board (FPCB) or flexible copper clad laminate (FCCL).

바람직하게는, 식물생장조명장치(100)의 유연기판(120) 소재로는 PI, PS, PE, PP 등에서 선택될 수 있고, 유연기판(120) 상에 전원을 공급할 전극을 형성하고, 소형 크기의 LED 소자(110)를 일정 간격으로 배치한 구조로 제조할 수 있다.Preferably, the material for the flexible substrate 120 of the plant growth lighting device 100 may be selected from PI, PS, PE, PP, etc., and an electrode for supplying power is formed on the flexible substrate 120, and the material is small in size. It can be manufactured in a structure in which the LED elements 110 are arranged at regular intervals.

LED 소자(110)들은 400nm, 450nm, 570nm, 610nm, 620nm, 640nm, 660nm 710nm, 740nm, 780nm, 840nm 등의 특정 파장을 내는 소자들을 직접 사용할 수 있으며, 특별히 높은 에너지의 단파장 LED와 광변환 소재로서 퀀텀닷, 형광체를 사용한 광변환층(200)을 사용하여 파장을 변환하여 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.The LED elements 110 can be directly used as devices that emit specific wavelengths such as 400nm, 450nm, 570nm, 610nm, 620nm, 640nm, 660nm, 710nm, 740nm, 780nm, and 840nm, and are especially used as high-energy short-wavelength LEDs and light conversion materials. It can be configured to convert the wavelength and use it using a light conversion layer 200 using quantum dots and phosphors.

바람직하기로는, 광변환 소재를 사용한 광변환층(200)은 작물의 생육과 생장상태에 따라 생장 효과를 개선하기 위해 340nm ~ 470nm 파장 사이에 400nm 이하 UVA의 제1 파장 피크 및 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크를 가지는 파장을 선택하여 식물 생장에 적합한 파장으로 제어하도록 구성할 수 있다.Preferably, the light conversion layer 200 using a light conversion material has a first wavelength peak of UVA of 400 nm or less between the wavelengths of 340 nm and 470 nm and the first wavelength peak in order to improve the growth effect according to the growth and growth state of the crop. The wavelength having a lower intensity blue second wavelength peak can be selected and configured to be controlled to a wavelength suitable for plant growth.

이렇게 광변환 소재의 파장 제어를 통해 만들어지는 광변환층(200)의 광 파장은 작물 생장에 적합한 파장을 제공하도록 제조될 수 있고, 이렇게 제조된 광변환층(200)은 식물생장조명장치(100) 바디에 별도로 부착하는 방식으로 제공하도록 구성될 수 있다.The light wavelength of the light conversion layer 200 created through controlling the wavelength of the light conversion material can be manufactured to provide a wavelength suitable for crop growth, and the light conversion layer 200 manufactured in this way can be used as a plant growth lighting device 100. ) It can be configured to be provided by attaching it separately to the body.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 재활용성을 위한 전원공급 방식을 패턴형식으로 제작된 코일을 이용한 무선충전기술을 적용할 수 있으며, 충전지 또한 얇은 필름형 충전지를 사용하여 전원을 공급하도록 구성될 수 있다.In addition, the plant growth lighting device according to the present invention can apply wireless charging technology using a coil manufactured in a pattern format as a power supply method for recyclability, and the rechargeable battery can also supply power using a thin film-type rechargeable battery. It can be configured.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 기저 필름(미도시)을 배치하고, 기저 필름에는 LED 소자(110)에 전원을 공급하는 필름형 충전지(미도시)를 구비하여 구성될 수 있다.In addition, the plant growth lighting device according to the present invention may be configured by disposing a base film (not shown), and providing the base film with a film-type rechargeable battery (not shown) that supplies power to the LED element 110.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 기저 필름의 아래층에 보호 필름(미도시)을 부착하여 구성될 수 있으며, 그 보호 필름는 LED 소자(110)의 광 방출을 제어하는 제어기(미도시), 그리고, 전력을 무선으로 수신하는 무선전력수신부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the plant growth lighting device according to the present invention may be constructed by attaching a protective film (not shown) to the lower layer of the base film, and the protective film includes a controller (not shown) that controls the light emission of the LED element 110. , and may be configured to include a wireless power receiver (not shown) that receives power wirelessly.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 광변환층(200)은 광변환 소재가 포함된 필름을 부착하여 구성될 수 있다.Additionally, in the plant growth lighting device according to the present invention, the light conversion layer 200 may be constructed by attaching a film containing a light conversion material.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 광변환층(200)을 이루는 광변환 소재를 퀀텀닷으로 구성할 수 있다.Additionally, in the plant growth lighting device according to the present invention, the light conversion material forming the light conversion layer 200 may be composed of quantum dots.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 광변환층(200)을 이루는 광변환 소재를 형광체 중에서 선택하여 구성될 수 있다.Additionally, the plant growth lighting device according to the present invention can be constructed by selecting the light conversion material forming the light conversion layer 200 from phosphors.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 광변환층(200)을 광확산을 효과적으로 제어하기 위해 LED 소자(100)들에 개별적으로 대응하는 오목 렌즈부(210)를 포함하도록 제조하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in (b) of FIG. 7, the plant growth lighting device according to the present invention has a light conversion layer 200 with concave surfaces individually corresponding to the LED elements 100 to effectively control light diffusion. It may be manufactured and configured to include a lens unit 210.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 광변환층(200)을 광확산을 제어하기 위해 LED 소자(110)들에 개별적으로 대응하는 볼록 렌즈부(220)를 포함하도록 제조하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in (c) of FIG. 7, the plant growth lighting device according to the present invention includes a convex lens individually corresponding to the LED elements 110 to control light diffusion of the light conversion layer 200. It may be manufactured and configured to include a portion 220.

또한, 본 발명에 따른 식물생장조명장치는, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 광변환층(200)을 광확산을 제어하기 위해 광산란용 미립자 또는 비드(bead) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 광변환 필름(230)으로 제조하여 구성될 수 있다.In addition, as shown in (d) of FIG. 7, the plant growth lighting device according to the present invention uses any one selected from light scattering particles or beads to control light diffusion in the light conversion layer 200. It may be manufactured by manufacturing a light conversion film 230 containing the light conversion film 230 .

도 8은 본 발명의 실시예에 따라 제조된 식물생장조명장치의 조명 상태를 나타낸 도면이다.Figure 8 is a diagram showing the lighting state of a plant growth lighting device manufactured according to an embodiment of the present invention.

식물에 조사되는 자외선 파장 유무에 따른 차이는 도 9 및 도 10과 같이 비교된다. 도 9는 단청색 파장의 LED 조명에서 재배된 적상추의 안토시아닌 분포를 나타내는 예시이다. 도 10은 노지재배 태양광으로 재배된 적상추의 안토시아닌 분포를 나타낸 예시이다.Differences depending on the presence or absence of ultraviolet wavelengths irradiated to plants are compared as shown in Figures 9 and 10. Figure 9 is an example showing the distribution of anthocyanins in red lettuce grown under monoblue wavelength LED lighting. Figure 10 is an example showing the distribution of anthocyanins in red lettuce grown in the open field with sunlight.

본 발명에 따른 식물생장조명장치(100)는 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크 중 400nm 이하 UVA의 제1 파장 피크를 포함하도록 제어될 수 있다. 예를 들면, 식물생장조명장치(100)는 400nm 이하의 UVA 파장을 형성하기 위하여, UV 광 변환 특성을 갖는 형광체 또는 퀀텀닷 중 선택된 어느 하나의 광변환 소재를 가공하고 광 경로 상에 부착하여 청색광 복합 파장을 구현할 수 있다.The plant growth lighting device 100 according to the present invention can be controlled to include a first wavelength peak of UVA of 400 nm or less among two wavelength peaks between 340 nm and 470 nm wavelengths. For example, in order to form a UVA wavelength of 400 nm or less, the plant growth lighting device 100 processes a light conversion material selected from phosphors or quantum dots with UV light conversion characteristics and attaches it to the optical path to produce blue light. Complex wavelengths can be implemented.

또한, 본 발명은 LED 소자 또는 광변환 소재(퀀텀닷, 형광체등)의 파장 변환을 통해 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장인 400nm 이하의 UVA 파장이나 청색광 파장을 증가시킬 수 있다. 이러한 광량의 향상을 통한 PPFD의 증가 효과에 따라 작물의 생장 속도를 증가시키는데 유리할 수 있다.In addition, the present invention can increase the UVA wavelength or blue light wavelength of 400 nm or less, which is two wavelengths between 340 nm and 470 nm, through wavelength conversion of LED devices or light conversion materials (quantum dots, phosphors, etc.). This may be advantageous in increasing the growth rate of crops according to the effect of increasing PPFD through improvement in light quantity.

또한, UVA 파장이 작물에 공급되는 경우 기본적으로 광에 의한 실내 미생물 살균 및 살충 효과를 가지게 되며, 작물에 안토시아닌이라는 항산화 물질의 형성을 촉진시키게 된다.In addition, when UVA wavelengths are supplied to crops, they basically have the effect of sterilizing and killing indoor microorganisms by light, and promote the formation of an antioxidant substance called anthocyanin in crops.

자외선 파장을 조사했을 경우 안토사이아닌 합성이 일어나고, 수소 이온의 농도, 즉 pH에 따라 색이 바뀌며, 중성일 때 보통 짙은 보라색 또는 진청색으로 나타난다. 산성이 강할수록 자주색, 빨강색 등 붉은 계열의 색을 띠며 염기성이 강할수록 파란색, 초록색, 노란색 등 푸른 계열의 색을 띄게된다.When irradiated with ultraviolet wavelengths, anthocyanin synthesis occurs, and the color changes depending on the concentration of hydrogen ions, i.e. pH. When neutral, it usually appears dark purple or dark blue. The more acidic it is, the more red it is, such as purple and red. The more basic it is, the more blue it is, such as blue, green, and yellow.

안토시아닌은 플라보노이드(flavonoids) 계열의 물질로서, 두 개의 방향족 고리가 세 개의 탄소와 하나의 산소로 연결되어 있는 분자구조 형태를 가지는 것으로 알려져있다.Anthocyanins are a member of the flavonoid series and are known to have a molecular structure in which two aromatic rings are connected by three carbons and one oxygen.

안토시아닌은 안토시아니딘(anthocyanidine)에 하나 이상의 당이 결합 되어 있는 구조이고, 수분매개자를 유인하기 위한 다양한 꽃 색깔을 나타내는 성분이며, 초식곤충으로부터 식물을 방어하기 위한 방어물질로도 작용한다. 예를 들면, 안토시아닌의 한 종류인 시아니딘-3-글루코시드(cyanidin 3-glucoside)는 담배나방의 애벌레로부터 목화 잎을 보호하는 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다.Anthocyanin is a structure in which one or more sugars are bound to anthocyanidin, and is a component that gives various flower colors to attract pollinators, and also acts as a defense substance to defend plants from herbivorous insects. For example, cyanidin 3-glucoside, a type of anthocyanin, is known to protect cotton leaves from tobacco moth larvae.

아래의 그림은 안토시아닌(anthocyanin)의 분자구조를 나타내는 예시이다.The picture below is an example of the molecular structure of anthocyanin.

이러한 안토시아닌에는 항산화, 항암, 소염효과가 있는 것으로 알려져 있다. 모든 세포는 대사활동을 하는데, 활동을 하기 위해서는 많은 양의 산소가 필요하며, 세포는 산소를 이용하여 활동을 하고 또, 활성 산소를 내뿜어 점점 산화되기 시작한다.These anthocyanins are known to have antioxidant, anticancer, and anti-inflammatory effects. All cells engage in metabolic activities, and a large amount of oxygen is required for activity. Cells use oxygen to perform activities, and they emit active oxygen and begin to gradually become oxidized.

또한 안토시아닌은 150종의 플라보노이드 중에서 가장 강력한 항산화로서 유방암과 종양의 진행을 억제하고 야간시력과 전반적인 시력향상에 도움을 주며 혈당 저하 효과도 있는 것으로 알려져있다. 특히 엽채류 작물에서는 도 9 및 도 10과 같이 안토시아닌이 색으로 명확히 확인되며 항산화 촉진에 관여하는 것이 알려져 있는 바, 이에 따라 작물의 생산성 및 상품성을 향상시키는데 유용하게 이용될 수 있다.In addition, anthocyanin is the most powerful antioxidant among 150 types of flavonoids and is known to inhibit the progression of breast cancer and tumors, help improve night vision and overall vision, and have a blood sugar lowering effect. In particular, in leafy vegetable crops, anthocyanins are clearly identified by color as shown in FIGS. 9 and 10 and are known to be involved in promoting antioxidants, so they can be usefully used to improve the productivity and marketability of crops.

본 발명에 따르면, 식물 생장 조명에서 380nm ~ 400nm 파장 사이에 2개의 파장 중 400nm 이하의 UVA 파장과 청색 파장을 통해 넓은 넓은 반치폭을 갖는 파장을 공급함으로써 식물 생장 조명에 유리한 광 파장을 제공하는 이점이 있다.According to the present invention, the advantage of providing a light wavelength advantageous for plant growth lighting is to provide a wavelength with a wide full width at half maximum through the UVA wavelength of 400 nm or less and the blue wavelength among the two wavelengths between 380 nm and 400 nm. there is.

또한, 광 파장이 380nm ~ 400nm 파장 사이에 2개의 파장 중 400nm 이하의 UVA 파장을 포함하도록 함으로써 작물의 생육 상태를 개선하는 동시에 작물의 재배 환경을 태양광에서의 조건과 유사하도록 조절하는 식물생장조명장치를 제공하는 이점이 있다.In addition, plant growth lighting improves the growth condition of crops by ensuring that the light wavelength includes the UVA wavelength of 400 nm or less among the two wavelengths between 380 nm and 400 nm, while adjusting the crop cultivation environment to be similar to that in sunlight. There are advantages to providing a device.

본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.The present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but is not limited to the embodiment and can be implemented with modifications and variations without departing from the gist of the present invention, and the modifications and variations are within the technical spirit of the present invention. Included.

100: 식물생장조명장치 110: LED 소자
120: 유연기판 200: 광변환층
210: 오목렌즈부 220: 볼록 렌즈부
230: 광변환 필름
100: Plant growth lighting device 110: LED device
120: Flexible substrate 200: Light conversion layer
210: concave lens unit 220: convex lens unit
230: Light conversion film

Claims (10)

LED 소자에 개별적으로 부착된 LED 렌즈부
상기 LED 소자의 청색 파장 광원을 상기 LED 렌즈부들을 감싸는 층에 배치된 UV 광변환 특성이 있는 광변환소재를 활용하여 340nm ~ 470nm 파장 사이에 2개의 파장 피크인 400nm 이하 UVA의 제1 파장 피크 및 상기 제1 파장 피크 보다 강도가 낮은 청색의 제2 파장 피크가 쌍봉형으로 형성되어 넓은 반치폭을 갖는 등기구 외부 출력광으로 변환하는 광변환층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 식물생장조명장치.
LED lens unit individually attached to the LED element
The blue wavelength light source of the LED device is converted into two wavelength peaks between 340nm and 470nm wavelengths, a first wavelength peak of UVA below 400nm, and a light conversion material with UV light conversion properties disposed in a layer surrounding the LED lens parts. A light conversion layer in which a blue second wavelength peak with lower intensity than the first wavelength peak is formed in a bimodal shape and is converted into external output light of the lamp having a wide half width.
제 1 항에 있어서,
상기 식물생장조명장치는 다수의 LED 소자들을 휘거나 구부릴 수 있는 유연기판 상에 배치하여 광을 방출하도록 유도하는 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The plant growth lighting device is a plant growth lighting device that induces light to be emitted by placing a plurality of LED elements on a flexible substrate that can be bent or bent.
제 1 항에 있어서,
상기 광변환층은 형광체 또는 퀀텀닷 중 어느 하나의 광변환 소재로 구성된, 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The light conversion layer is a plant growth lighting device composed of a light conversion material of either phosphor or quantum dot.
제 1 항에 있어서,
상기 광변환층은 광변환 소재가 포함된 필름을 부착하여 구성된, 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The light conversion layer is a plant growth lighting device constructed by attaching a film containing a light conversion material.
제 1 항에 있어서,
상기 광변환층은 광확산을 제어하기 위해 LED 소자들에 개별적으로 대응하는 오목 렌즈부를 포함하는, 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The light conversion layer includes a concave lens portion individually corresponding to the LED elements to control light diffusion.
제 1 항에 있어서,
상기 광변환층은 광확산을 제어하기 위해 LED 소자들에 개별적으로 대응하는 볼록 렌즈부를 포함하는, 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The light conversion layer includes a convex lens portion individually corresponding to the LED elements to control light diffusion.
제 1 항에 있어서,
상기 광변환층은 광확산을 제어하기 위해 광산란용 미립자 또는 비드(bead) 중에서 선택된 어느 하나를 포함하는 광변환 필름으로 구성된, 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The light conversion layer is a plant growth lighting device composed of a light conversion film containing any one selected from light scattering particles or beads to control light diffusion.
제 1 항에 있어서,
상기 광변환층은 상기 식물생장조명장치로부터 탈부착이 가능하도록 구성된, 식물생장조명장치.
According to claim 1,
The light conversion layer is configured to be detachable from the plant growth lighting device.
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