KR20110075386A - 식물재배용 led 조명장치 - Google Patents

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KR20110075386A
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Abstract

본 발명은 식물에 필요한 빛을 공급해주는 식물재배용 LED 조명장치에 관한 것으로서, 다른 파장을 갖는 다수의 LED가 내부에 배치되어 빛이 방출되도록 하여 식물을 재배하기 위한 조명장치에 있어서, 650~660nm의 파장을 갖는 적색 LED와; 450~460nm의 파장을 갖는 청색 LED와; 720~730nm의 파장을 갖는 초적색 LED로 구성되고, 상기 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED는 동시 또는 개별적으로 점등되도록 하는 컨트롤박스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치를 제공하여,
작물의 성장, 개화 시기, 물질이동을 시간에 구애받지 않고 작물에 따라 개별적으로 제어하여 재배자가 다양한 작물에 대해 원하는 반응을 유도하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
광합성, LED, 파장, 개화, 물질이동

Description

식물재배용 LED 조명장치{LED LIGHTING MODULE FOR PLANT CULTIVATION}
본 발명은 LED를 이용한 식물재배용 조명장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파장이 다른 다수의 LED에서 방출되는 빛의 특정 파장대별로 비율을 적합하게 혼합 구성함으로써 식물의 개화, 성장, 물질이동을 작물에 따라 개별적으로 제어하는 조명장치에 관한 것이다.
식물재배시에 여러 가지 조건을 만족해야 원하는 작물을 얻을 수 있는데, 그 중에서 가장 중요한 역할을 하는 것이 빛이다. 식물의 잎 속에는 식물의 생장에 필요한 양분을 생산하는 엽록체가 들어 있는데, 엽록체가 광합성을 하여 양분을 생산하는 것이다. 엽록체 내부에는 엽록소라는 녹색을 띤 색소가 있는데, 이 엽록소가 빛을 받아들이는 역할을 한다. 엽록소는 대표적으로 a,b 두 가지를 들 수 있는데 엽록소 a,b는 각각 적색과 청색의 빛을 잘 흡수한다.
종래에 식물성장에 필요한 조명을 위해서 종래에는 백열등, 형광등, 할로겐 전구, 고압나트륨 전구 등을 사용하여 왔으나 최근에는 이를 대체하는 식물 재배용 LED로 종래의 기술이 갖추지 못한 식물성장의 광합성 작용 등의 효과를 발생시키고 에너지 절감 및 환경 보호로 인한 효과를 발생시킬 수 있다. 이러한 식물재배용 LED를 구비한 조명장치의 식물 생장 육성장치에는 식물의 특성과 제어하고자 하는 매개변수에 따라 최적의 파장대역 및 밝기의 빛을 조사함으로써 식물의 생장을 위한 제어부를 구성하여 제어할 수 있는 발광다이오드를 이용한 조명장치가 개발되었다.
그러나, 종래에 사용되고 있는 작물재배용 LED 조명장치는 단색으로 배열된 조명장치로 적색이나 초적색 LED 조명장치가 대부분이었다. 이 경우 작물에 따라 적용되는 파장이 다르기 때문에, 개화를 조절해야 하는 작물과 생산성을 늘려야 하는 작물의 경우 적용되는 파장을 달리하여야 하기 때문에 단색의 배열로는 목적을 달성할 수 없게 되고 이중으로 설치해야 하는 불편이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 파장을 갖는 LED조명장치를 이용하여 다양한 작물의 개화, 생장촉진 또는 물질이동을 작물에 따라 개별적으로 유도할 수 있는 LED 조명장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 다른 파장을 갖는 다수의 LED가 내부에 배치되어 빛이 방출되도록 하여 식물을 재배하기 위한 조명장치에 있어서, 650~660nm의 파장을 갖는 적색 LED와; 450~460nm의 파장을 갖는 청색 LED와; 720~730nm의 파장을 갖는 초적색 LED로 구성되고, 상기 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED는 동시 또는 개별적으로 점등되도 록 하는 컨트롤박스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 조명장치는 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED를 반복해서 배열함으로써 길이조절이 가능하도록 막대형으로 제작한 것을 특징으로 한다.
나아가, 본 발명의 조명장치는 원형으로 제작된 판에 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED가 형성되는 것을 특징으로 한다.
게다가, 본 발명은 상기 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED의 비율이 각각 5 : 3 : 2인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED로 조합된 조명장치에 의해 작물의 성장, 개화 시기, 물질이동을 시간에 구애받지 않고 작물에 따라 개별적으로 제어하여 재배자가 다양한 작물에 대해 원하는 반응을 유도하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 막대형의 3색 LED 조명모듈을 모식화한 예시도, 도 2는 본 발명에 따른 원형의 3색 LED조명모듈을 모식화한 예시도로서, 각각 적색, 청색, 초적색 LED가 각각 50%, 30%, 20%가 배열된 것을 보여준다.
모든 식물에서는 생장을 위한 광합성 작용과 과실을 맺게 하기 위한 개화와 물질대사를 위한 물질의 이동이 중요하다. 광합성을 하기 위해서는 엽록소 a,b에서 각각 적색과 청색의 빛을 흡수해야 하고, 물질이동을 원활하게 하여 신장을 촉진하기 위해서는 초적색광을 흡수해야 하고, 개화를 위해서는 적색광을 흡수해야 하는데, 보다 구체적으로는 적색은 650~660nm, 청색은 450~460nm, 초적색은 720~730nm정도의 파장을 갖는 빛을 말한다.
다시 말해, 광합성 작용이 효과적으로 일어나기 위해서는 빛의 파장이 650~660nm근처의 파장과 450~460nm근처의 파장이 필요하고, 원활한 물질이동을 위해서는 720~730nm근처의 파장이 필요하다. 본 발명은 이와 같은 사실을 바탕으로 적색, 청색, 초적색 LED를 배열하고 그 비율을 대략 50%, 30%, 20%로 조정하며 이를 모듈에 수납하여 다용도 식물생장 제어가 가능하도록 하였다.
발광다이오드(LED, light emitting diode)를 식물재배용 조명으로 활용하기 위하여 적색(red), 초적색(far-red) 및 청색광(blue) 다이오드를 일정 비율로 조합(array)한 후 모듈(module)로 제작하는데, 적색 LED(1)의 파장은 650~660nm이고, 청색 LED(2)의 파장은 450~460nm, 초적색 LED(3)의 파장은 720~730nm 범위이며, 기본모듈은 적색, 청색, 초적색 LED 광원 10개로 구성되고, 그 중 50%는 적색 LED(1), 30%는 청색 LED(2), 20%는 초적색 LED(3)로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 LED 조명 기본모듈(3색 조합 모듈)을 반복해서 배열함으로써 길이조절이 가능하고, 3색 LED의 점등을 콘트롤박스(4)에서 개별적으로 조절함으로써, 적색, 청색, 초적색을 각기 점등하거나 또는 동시에 점등함으로써, 재배식물의 생장 또는 개화, 개화시기 조절에 필요한 광을 식물에 제공하게 된다.
상기와 같은 방법으로 광질을 조절하여 식물생산성을 증대시키고 개화 및 개화시기 조절을 하여, 적색 및 청색 LED를 이용하여 광합성을 촉진하거나 개화를 조절하고, 초적색 LED를 이용하여 원활한 물질이동을 유도한다. 각 LED별로 점등을 조절함으로써, 다양한 작물을 대상으로 재배자가 원하는 고품질의 작물생산이 가능하도록 하며 동시에 작물생산성을 향상시킬 수 있다.
식물의 광합성에 의한 생장촉진을 유도하고자 하는 경우에는 적색 및 청색 LED(1,2)를 점등시키고, 개화를 유도하고자 할 경우에는 적색 LED(2)만을 점등시키며, 일몰 후에 물질이동을 향상시키고자 하는 경우에는 적색 및 초적색 LED(1,3)를 점등시켜 식물체내 물질이동을 증대시킴으로써, 고품질의 작물생산 및 개화조절을 동시에 유도할 수 있는 LED를 조합한다.
상기의 LED 조명장치는 막대형으로 제작할 수도 있고, 원판으로 제작할 수도 있는데, 막대형으로 제작하는 경우에는 길이 조절이 가능하다는 장점이 있고, 원판으로 제작하는 경우에는 다소 넓은 곳에 조명을 사용할 수 있는 장점이 있다. 즉, 길이 방향으로 식물을 재배하는 경우에는 막대형의 LED 조명장치가 효율적이고, 다소 넓은 지역에 식물을 재배하는 경우에는 원판형의 LED 조명장치가 더 효율적이다. 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED의 비율은 5:3:2가 적당한데, 이는 식물의 광합성을 활발히 하기 위해 필요한 적색광과 청색광의 비율이 대략 5:3 정도이고, 물질이동에 필요한 적색광과 초적색광의 비율이 대략 5:2 정도이기 때문이다.
상기와 같이 식물 재배에 있어서 시기와 종류에 따라 각각 요구되는 조명을 사용할 수 있도록 LED조명장치를 사용하여 태양이 없는 시간에도 작물의 개화 시 기, 생장, 물질이동을 조절함으로써 재배자가 원하는 작물을 재배할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 막대형의 3색 LED 조명모듈을 모식화한 예시도,
도 2는 본 발명에 따른 원형의 3색 LED조명모듈을 모식화한 예시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 적색 LED 2: 청색 LED
3: 초적색 LED 4: 컨트롤박스

Claims (4)

  1. 다른 파장을 갖는 다수의 LED가 내부에 배치되어 빛이 방출되도록 하여 식물을 재배하기 위한 조명장치에 있어서,
    650~660nm의 파장을 갖는 적색 LED와;
    450~460nm의 파장을 갖는 청색 LED와;
    720~730nm의 파장을 갖는 초적색 LED로 구성되고,
    상기 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED가 동시 또는 개별적으로 점등되도록 하는 컨트롤박스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조명장치는 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED를 반복해서 배열함으로써 길이조절이 가능하도록 막대형으로 제작한 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조명장치는 원형으로 제작된 판에 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED가 형성되는 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
  4. 제1항 내지 제3항에 있어서,
    상기 적색 LED, 청색 LED, 초적색 LED의 비율이 각각 5 : 3 : 2인 것을 특징으로 하는 식물재배용 LED 조명장치.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130052306A (ko) * 2011-11-11 2013-05-22 박지암 식물 조명장치
KR20180058334A (ko) * 2016-11-24 2018-06-01 윤성주 화분용 조명 장치
KR102431196B1 (ko) * 2022-04-19 2022-08-12 (주) 씨솔팜 Led 작물 재배등을 이용한 작물 재배 시스템

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