KR20100100620A - Ｌｅｄ 조명을 이용한 해충 방제기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고속 ON/OFF 가 가능한 LED 조명의 특성을 이용하여 해충의 빛에 대한 망막전위 신호(ERG)를 최대한으로 발생유지시키는 방법으로 해충에게 스트레스를 주어 섭식, 교미, 산란을 억제하여 해충의 번식을 막는 해충 방제기에 관한 것인데, 해충에게 가장 민감한 400~500 나노미터 파장대의 빛을 내거나, 상기 파장대가 포함된 빛을 내는 LED로 구성된 광원부와, 이를 구동하기 위한 구동부에서 광원부로 공급되는 전원선에 직렬로 고속 반도체 스위치(s)를 두고, 이를 제어하는 회로가 있어 일몰 1시간 후부터 4 ~ 8시간 동안 광원부를 점등하되 LED가 0.5초간 ON 되고 2~3 초간 OFF 되도록 하고, 0.5초간 ON 되는 중에도 30~300HZ의 고속으로 깜빡이는 상태로 점등되도록 하여 해충의 ERG 신호 상승시간(T1:Rising Time)이 길어지도록 유도하며, 파형지속시간(T2:Pulse Width)을 없애는 방법으로 해충에게 빛 자극은 최대로 되도록 하면서도 명적응이 일어나지 않도록 하여 해충에게 최대의 스트레스를 줄 수 있게 한 해충방제기이다.

Description

ＬＥＤ 조명을 이용한 해충 방제기{Using LED illumination exterminate machine pests}

본 발명은 고속 ON/OFF 가 가능한 LED 조명의 특성을 이용하여 해충의 빛에 대한 망막전위신호(ERG : Electro Retino Graph)를 최대한으로 발생을 유지시키는 방법으로 해충에게 스트레스를 주어 섭식, 교미, 산란을 억제하여 해충의 번식을 막는 해충 방제기에 관한 것이다.

해충의 활동은 해가 진 후 대략 1시간이 지난 후부터 밤 2시 사이에 활동이 가장 왕성하다. 해충은 공통적으로 400나노미터 ~ 500나노미터 파장대의 빛(청록색)에 가장 자극을 많이 받는다. 해충의 겹눈은 명적응(明適應)과 암적응(暗適應) 기능이 있고, 암적응 상태(야간)에서 빛에 대한 ERG 신호발생이 가장 크다. 해충은 빛이 계속 들어오거나 낮이 되면 명적응 상태가 되어 빛에 대한 반응이 약해진다.

해충의 빛에 대한 ERG 신호발생은 빛의 밝기에 비례하고, 빛을 받은 0.1~0.2초 후 최대가 되고 빛이 계속되면 한동안은 ERG 신호발생도 계속되나 빛이 오래 비치면 명적응 상태가 되고 빛이 사라지면 ERG 신호 발생도 서서히 낮아져 2~3초후 사라진다(표1참조)

표 1 빛의 조사에 따른 해충의 망막전위 신호 그래프

※ 표 1의 설명 : 해충에게 빛을 1초 동안 비췄을 때 ERG 신호발생은 대략 0.2초 (T1)후 최대가 되고 빛이 지속되는 동안 (T2) 계속된다.

그러나 T2가 오래지속 되면 해충의 눈은 명적응 상태로 돌아간다. T3은 빛이 꺼진후 부터 ERG 신호 발생이 사라지는 동안의 Falling Time으로 암적응 회복이간이며 대략 2~3초이다. T2가 길어지면 T3도 따라서 길어진다.

한편, 빛의 밝기는 광원의 세기에 비례하고, 광원과의 거리의 제곱에 반비례한다.

한편, 빛이 잠시 비쳤을 때 해충의 ERG 신호발생 형태는 (표1)와 같은 펄스파(Pulse Wave)와 같은데, 여기서 T1은 상승시간(Rising Time)이고 T2는 지속시간(펄스폭:Pulse Width)이고, T3은 하강시간(Falling Time)이다.

여기서 ERG 신호 상승시간(T1)은 해충에게 가장 자극을 많이 주는 시간이고, 지속시간(T2)에는 빛이 계속되면 ERG신호는 처음에는 잠시 유지되다가 차츰 낮아지게 된다. 이는 해충의 눈이 빛에 적응하여 명적응 상태로 이전되기 때문이다. T3은 ERG 신호 하강시간이다. 이 기간동안 해충의 눈은 암적응 상태로 돌아가는데 지속시간(T2)이 길어질수록 하강시간(T3)도 당연히 길어진다.

이러한 이유로 인해 해충에게 가장 큰 자극을 주기 위해서는 T1을 오래 유지시켜야 하고 T2는 가급적 짧게 해야 하는데, 본 발명에서는 T1을 길게 늘이기 위해 연속된 빛을 사용하지 않고 (표2)에서와 같이 Duty 비가 50%인 30~300Hz의 아주 빠른 Pulse파를 이용하여 빛을 연속으로 켜지 않고 ON/OFF시킨다.

이렇듯 빠르게 전멸하는 빛을 비출 때 해충의 눈에서 발생되는 ERG 신호는 (표3)과 같이 상승시간(T1)이 길어져 결과적으로 해충에게 더 큰 자극을 주게 된다.

이렇듯 본 발명에서는 빠르게 점멸되는 빛을 이용하여 해충에게 가장 큰 자극을 주는 ERG 신호의 상승시간은 늘이고, 암적응에서는 명적응으로 전환되도록 유도하는 ERG 신호 지속시간(T2)은 없애고 (빛의 지속시간을 주지 않음) 암적응으로 돌아가는 하강시간(T3)을 주어 결과적으로는 가장 큰 자극을 주면서도 명적응으로 유도되지 않도록 하는 방법을 사용, 해충에게 가장 유효하게 스트레스를 주도록 하는 것이다.

여기서 ERG 신호를 상승시키기 위해 ON/OFF 되는 빛의 점멸 주파수는 해충의 빛 주파수에 따른 ERG 신호 잔상유지 시간에 의해 결정되는데, 이는 해충의 최대 및 주파수 응답속도로 나타낸다(표4 참조)

상기 표4에서 보듯 해충의 주파수 응답 최대 주파수는 약 30Hz(최대진폭의 10%점)이 되는데, 해충마다 얼마간의 편차가 있으므로 본 발명에서는 빛의 점멸 주파수에 여유를 두어 30~300Hz로 구성한다.

본 발명은 위에 열거한 해충의 빛에 대한 망막전위 신호를 최대한으로 발생유지시키는 방법으로 해충에게 스트레스를 주어 해충의 섭식, 교미, 산란을 억제하여 해충의 번식을 막을 수 있는 해충 방제기를 제공하는 것이다.

본 발명은 광원으로 400 나노미터 ~ 500 나노미터 파장대의 빛을 내거나 이 파장대를 포함한 빛을 빠르게 ON/OFF 할 수 있는 LED를 사용하고, 상기 광원을 동일 시계(視界) 내에 여러개를 분산 배치하고 퇴치하고자 하는 해충 가까이에 둘 수 있는 조명장치로 이루어져 일몰 1시간 후부터 4~8시간 동안 작동하도록 하고, LED는 0.5초간 점등되고 2~3초 동안 소등되며 LED가 점등되는 0.5초 동안은 Duty 비 50%가 되는 30~300Hz의 주파수로 구동한다는 조건을 만족하는 작동회로에 의거 이루어진다.

이와 같이 된 본 발명은 400나노미터 ~ 500나노미터 파장대의 빛을 내는 LED 또는 그 파장대의 빛을 포함하는 LED가 원통형으로 된 조명판 둘레에 분산배치되어 특정식 물을 재배하는 시설의 천정에 매달려서 재배식물 가까이에 설치되어 해충을 향해 빛을 보내거나 보낸 빛을 끌 수 있고, LED가 점등되는 0.5초 동안은 Duty 비 50%가 되는 30~300Hz의 주파수로 점멸 구동하게 되며(표 5참조),

일몰감지용 cds와 Comparator와 2개의 Timer로 구성된 회로를 갖고 있어서(표 6참조),

밤이 되면 cds에 비치는 빛이 감소하고, 이로인해 cds의 저항치가 증가하면 a점의 전위가 높아지게 되어 기준점 b 보다 높아지면 comparator는 이 신호를 받아 출력점 c에 + 신호를 발생시켜 c점에 발생된 +신호를 받아 Timer 1이 동작하여 1시간의 지연시간을 만들고, Time 1의 지연시간이 끝나면 여기서 발생된 신호(d점)로 Timer 2를 구동시키며,

Timer 2는 d점에서 스타트 신호를 받아 미리 설정된 4~8시간 동안의 +신호 TS를 e점에 발생시켜 TS 신호가 발생하는 동안 가동되므로 일몰 1시간후 부터 4~8시간 동안 작동이 되게 되고,

또, LED는 0.5초 동안 ON 되었다가 2~3초간 OFF 되어야 하므로 2개의 각기 다른 ON시간(0.5초), OFF시간(2~3초)을 만들기 위한 2개의 단안정회로(Monostable)를 직렬로 연결하고, 뒷단의 출력을 다시 앞쪽으로 궤한(Feed Back)시키는 무한 루프회로를 구성하는 방식이 채용되며,

또한 LED가 점등되는 0.5초 동안에도 LED는 Duty 비 50%를 가지는 30~300Hz의 주파수로 빠르게 점멸되어야 하는데, 이를 위해 30~300Hz로 발진되는 구형파 신호를 채용하고 이 신호는 그 2배수에 해당하는 주파수인 60~600Hz로 발진하는 회로에서 출력을 꺼내 이 신호를 J-K FF 회로로 2분주 함으로써 30~300Hz의 Duty 비 50%인 구형파 신호를 만들도록 되어 있어서 소기의 목적을 달성하게 되며,

광원부의 LED를 ON/OFF하도록 LED로 공급되는 전원라인의 한쪽 선에 반도체 스위치(s)를 직렬로 연결해두고, 이 스위치를 구동하기 위한 신호 ss 를 스위치의 입력 제어측에 넣어 전원을 ON/OFF 시키도록 하고,

반도체 스위치(s)를 구동하기 위한 신호 ss는 Timer 2 신호(일몰 1시간 후 부터 4~8시간 동안 출력)와 Ton 신호(0.5초 ON, 2~3초 OFF)와 Q1 신호(Duty 비 50%의 30~300Hz 신호)를 And로 조합한 신호로 이루어지는 것이다.

한편 본 장치에서의 광원부는 여러개의 LED를 직렬로 연결하고 여기에 다시 전류제한용 저항 RL을 연결해둔 LED 라인을 만들고 이 라인을 여러개 병렬로 연결하여 하나의 광원으로 사용한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성도
도 2는 본 발명의 광원부 구성도
도 3은 본 발명의 전체 구동회로 예시도
도 4는 0.5초 동안의 ON 신호 2~3초간의 OFF 시간을 연속으로 발생시키기 위한 발진 회로
도 5는 구형화 발생회로도이다.

본 발명은 광원으로 400 나노미터 ~ 500 나노미터 파장대의 빛을 내거나 이 파장대를 포함한 빛을 내는 LED(1)를 원통체로 된 조명판(2)에 다열로 배치하여 각 라인을 직렬로 연결하여 전원부에 전류제한용 전원을 연결해 둔 라인을 여러개 병렬시킨 광원부와, 광원부의 LED를 ON/OFF 하도록 하기 위해 LED로 공급되는 전원라인 한쪽선에 반도체스위치(s)를 직렬해 두고 이 스위치를 구동하기 위한 신호(ss)를 스위치 입력 제어측에 넣어 전원을 ON/OFF시키는 전원 스위치와, 일몰감지용 cds와 Comparator와 2개의 Timer로 구성되며, cds에 비치는 빛이 감소하고, 이로인해 cds의 저항치가 증가하면 a점의 전위가 높아지게 되어 기준점 b보다 높아지면 comparator는 이 신호를 받아 출력점 c에 + 신호를 발생시키고, c점에 발생된 +신호를 받아 Timer 1이 동작하여 1시간의 지연시간을 만들고, Timer 1의 지연시간이 끝나면 여기서 발생된 신호로 Timer 2를 구동시키며,

Timer 2는 d점에서 스타트 신호를 받아 미리 설정된 4~8시간 동안의 +신호 TS를 e점에 발생시켜 TS 신호가 발생하는 동안 가동되는 일몰1시간 후부터 4~8시간 동안 가동되는 광원부 구동회로와,

LED를 0.5초 동안 ON 시켰다가 2~3초간 OFF 시키기 위해 2개의 각기 다른 ON(0.5초)시간, OFF(2~3초)시간을 만드는 2개의 단안정회로(Monostable)를 직렬로 연결하고, 뒷단의 출력을 다시 앞쪽으로 궤한(Feed Back)시키는 무한 루프회로와, LED가 점등되는 0.5초 동안에도 LED는 Duty 비 50%를 가지는 30~300Hz의 주파수로 빠르게 점멸되도록 30~300Hz로 발진되며 구형파 신호를 만들기 위해 그 2배수에 해당하는 주파수인 60~600Hz로 발진하는 회로에서 출력을 꺼내 이 신호를 J-K FF 회로로 2분주 함으로써 30~300Hz의 Duty 비 50%인 구형파 신호를 만드는 구형파 발생회로부와,

반도체 스위치(s)를 구동하기 위한 신호 ss는 Timer 2 신호(일몰 1시간 후 부터 4~8시간동안 출력)와 Ton 신호(0.5초 ON, 2~3초 OFF)와 Q1 신호(Duty 비 50%의 30~300Hz신호)를 And 조합한 신호로 만들어진 구동회로를 통해 해충의 빛 자극을 최대로 되도록 하면서도 망적응이 일어나지 않도록 하여 해충에게 최대 ERG 신호 발생을 지속시키도록 한 해충 방제기이다.

1 : LED 2 : 조명판

Claims (1)

1. 해충에게 가장 민감한 400~500 나노미터 파장대의 빛을 내거나, 상기 파장대가 포함된 빛을 내는 LED로 구성된 광원부와, 이를 구동하기 위한 구동부에서 광원부로 공급되는 전원선에 직렬로 고속반도체 스위치(s)를 두고 이를 제어하는 회로가 있어 일몰 1시간 후부터 4~8시간 동안 광원부를 점등하되 LED가 0.5초간 ON되고 2~3초간 OFF되도록 하고, 0.5초간 ON 되는 중에도 30~300Hz의 고속으로 깜빡이는 상태로 점등되도록 하여 해충의 ERG 신호 발생 파형의 상승시간 (T1 : Rising Time)은 길어지도록 유도하고, 파형지속시간(T2:Pulse Width)은 없애는 방법으로 해충의 빛 자극은 최대로 되도록 하면서도 명적응이 일어나지 않도록 한 해충방제기

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