KR20110132093A - 식물용 광량 조절 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물에 조사되는 광량을 조절하는 장치로서, 식물에 광을 조사하기 위한 조명유닛과, 상기 조명유닛이 설치되는 지지부와, 식물의 상측에서 상기 지지부를 승강시킴으로써 식물과 상기 조명유닛의 거리를 조절하는 거리조절부를 포함하도록 한 식물용 광량 조절 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 식물의 성장에 따라 광의 조사 거리를 조절할 수 있도록 함으로써 식물에 필요한 최소의 광량을 제공하고, 이로 인해 조명유닛, 예컨대 LED 소자의 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 초기 설치 비용과 전력의 소모량를 줄일 수 있다.

Description

식물용 광량 조절 장치{Apparatus for regulating the intensity of radiation for plants}
본 발명은 식물의 성장에 따라 광의 조사 거리를 조절할 수 있도록 함으로써 식물에 필요한 최소의 광량을 제공하고, 이로 인해 조명유닛, 예컨대 LED 소자의 개수를 줄일 수 있는 식물용 광량 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 식물은 빛에너지를 이용해서 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하는 광합성을 하게 된다. 이러한 광합성은 광량, 온도, 이산화탄소의 농도 등의 조건에 의존하게 된다.
이와 같은 식물의 생장과 관련된 환경 요인 중에서 광을 식물에 조사하여 생장을 촉진하는 방법이 널리 사용되고 있는데, 태양광이 지구에 도달하기까지 다양한 산란과 흡수에 의해 약 300nm ~ 3,000nm의 파장범위가 직접 도달하게 되지만, 식물에 유용한 광은 생리효과를 위한 300 ~ 800nm의 광과 광합성 효과를 위한 400 ~ 700nm 파장의 광이며, 이 중에서 식물의 성장에 유용한 광으로는 식물에 흡수되는 청색계열의 광과 적색계열의 광이다. 따라서, 식물 재배용 조명은 특정 파장의 광을 조사하기 어려운 백열등이나 형광등으로는 적합하지 않으며, 특정 파장의 광을 조사할 수 있는 LED(Light Emitting Diode) 소자가 널리 사용되고 있다.
또한, 식물은 생장을 위하여 적정한 광량이 필요한데, 이를 위해 종래에는 광합성에 유효한 파장을 가진 청색과 적색의 LED 소자 개수에 따라 식물에 필요한 광량을 공급하였다
그러나, 이와 같이 식물에 필요한 광량을 LED 소자의 개수로 조절하게 됨으로써 식물의 재배 시기나 종류 등에 무관하게 광량을 만족시키기 위해서 많은 수의 LED 소자를 설치할 수밖에 없으며, 이로 인해 초기 설치 비용이 증가하고, 전력이 과다하게 소모되는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 식물의 성장에 따라 광의 조사 거리를 조절할 수 있도록 함으로써 식물에 필요한 최소의 광량을 제공하고, 이로 인해 조명, 예컨대 LED 소자의 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 초기 설치 비용과 전력의 소모량를 줄이도록 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 식물에 조사되는 광량을 조절하는 장치로서, 식물에 광을 조사하기 위한 조명유닛과, 조명유닛이 설치되는 지지부와, 식물의 상측에서 지지부를 승강시킴으로써 식물과 조명유닛의 거리를 조절하는 거리조절부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 조명유닛은 일측면을 따라 LED 소자가 다수로 배열되는 LED 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 조명유닛은 다수로 이루어져서 서로 간격을 두고서 지지부에 나란하게 배열되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 지지부는 조명유닛들에 교차하도록 결합되어 조명유닛의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 조명고정부재와, 조명고정부재에 교차하도록 결합되어 조명고정부재의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 연결부재와, 연결부재의 양측에 각각 교차하여 결합되며, 거리조절부에 의해 승강하는 다수의 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 연결부재는 조명유닛의 전선이 수용되기 위한 수용홈이 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 거리조절부는 지지부에 연결되는 다수의 와이어와, 와이어 각각이 경유하도록 설치되는 다수의 도르래와, 와이어들이 연결되되, 회전 방향에 따라 와이어들을 동시에 감거나 풀도록 설치되는 권선파이프와, 권선파이프에 결합되어 레버의 회전에 의해 권선파이프를 회전시키는 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 거리조절부는 승강부재 각각의 양측에 일단이 연결되는 다수의 와이어와, 와이어 각각이 경유하도록 설치되는 다수의 도르래와, 조명유닛의 상측에 조명유닛과 나란하도록 설치되며, 회전 방향에 따라 와이어들을 동시에 감거나 풀도록 와이어들의 다른 일단이 연결되는 권선파이프와, 권선파이프에 결합되어 레버의 회전에 의해 권선파이프를 회전시키는 감속기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 거리조절부는 식물이 식재되기 위한 식재부가 하부에 마련되고, 도르래가 상부 모서리 부위마다 설치되며, 권선파이프가 상부에 수평되게 설치되고, 감속기가 상부 일측에 설치되는 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 프레임은 상하로 다수 적층되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치에 의하면, 식물의 성장에 따라 광의 조사 거리를 조절할 수 있도록 함으로써 식물에 필요한 최소의 광량을 제공하고, 이로 인해 조명유닛, 예컨대 LED 소자의 개수를 줄일 수 있으며, 이로 인해 초기 설치 비용과 전력의 소모량를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치를 도시한 정면도이고,
도 2는 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치를 도시한 측면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치의 연결부재를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치에서 조명유닛이 상승한 모습을 도시한 정면도이고,
도 5 내지 도 8은 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치를 사용하여 거리 조정에 따른 광량 측정 결과를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시예는 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치를 도시한 정면도 및 측면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치(100)는 식물에 조사되는 광량을 조절하기 위한 장치로서, 조명유닛(110)과, 조명유닛(110)이 설치되는 지지부(120)와, 지지부(120)를 승강시키는 거리조절부(130)를 포함한다.
조명유닛(110)은 식물(1)에 광을 조사하기 위하여 다양한 광원이 사용될 수 있고, 특정 파장의 광을 출력하는데 유리한 LED(Light Emitting Diode) 소자(111)가 일측면을 따라 다수로 배열되는 LED 모듈로 이루어질 수 있으며, LED 소자(111)의 전기적인 접속을 위하여 표면에 도체 패턴이 형성될 수 있는 절연재료를 포함하거나, 이와 달리, LED 소자(111)들의 연결을 위한 소켓 역할 또는 LED 소자(111)들의 어레이를 위한 단순 고정 역할을 할 수도 있다.
또한, 조명유닛(110)은 다수로 이루어져서 서로 간격을 두고서 지지부(120)에 나란하게 배열되도록 설치될 수 있다. 따라서, 광범위한 영역에 대해서 균일한 광을 조사할 수 있도록 한다.
지지부(120)는 조명유닛(110)이 설치되기 위하여, 일례로 조명유닛(110)들에 교차하도록 결합되어 조명유닛(110)의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 조명고정부재(121)와, 조명고정부재(121)에 교차하도록 결합되어 조명고정부재(121)의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 연결부재(122)와, 연결부재(122)의 양측에 각각 교차하여 결합됨과 아울러 거리조절부(130)에 의해 승강하는 다수의 승강부재(123)를 포함할 수 있다.
조명고정부재(121)는 다수로 이루어져서, 일례로 조명유닛(110)들이 상면에 직교하도록 결합됨으로써 조명유닛(110)을을 단일체로 고정시키는 역할을 한다.
연결부재(122)는 일례로 나란하게 배열되는 한 쌍으로 이루어져서 조명고정부재(121)들이 상면에 직교하도록 결합됨으로써 조명고정부재(121)을 서로 연결시키며, 이로 인해 조명유닛(110)이 처짐을 유발할 정도로 상당한 길이를 가지거나 길이방향으로 연속해서 다수로 배열되더라도, 조명고정부재(121)와 함께 이러한 조명유닛(110)들이 안정적인 구조와 자세를 유지하도록 서로 연결 내지 결합시킨다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연결부재(122)는 조명유닛(110)으로부터 전원 공급을 위하여 인출되는 전선(112)이 수용되어서 외부로 인출되도록 가이드하기 위한 수용홈(122a)이 길이방향을 따라 형성될 수 있으며, 수용홈(122a)이 상부가 개방되도록 형성됨으로써 전선(112)의 수용 및 연결을 용이하도록 할 수 있다.
승강부재(123)는 일례로 한 쌍으로 이루어져서 연결부재(122)들의 양쪽 끝단 하부에 결합됨으로써 연결부재(122)를 지지하며, 거리조절부(130)에 의해 승강함으로써 조명유닛(110)과 식물(1)의 거리가 조절되도록 한다.
거리조절부(130)는 식물(1)의 상측에서 지지부(120)를 승강시킴으로써 식물(1)과 조명유닛(110)의 거리를 조절하는데, 일례로 지지부(120)에 연결되는 다수의 와이어(131)와, 와이어(131) 각각이 경유하도록 설치되는 다수의 도르래(132)와, 와이어(131)들이 연결되되, 회전 방향에 따라 와이어(131)들을 동시에 감거나 풀도록 설치되는 권선파이프(133)와, 권선파이프(133)에 결합되어 레버(134a)의 회전에 의해 권선파이프(133)를 회전시키는 감속기(134)를 포함할 수 있다.
와이어(131)는 일례로 승강부재(123) 각각의 양측에 일단이 연결되도록 다수로 이루어지는데, 본 실시예에서처럼 승강부재(123)가 2개로 이루어질 경우 2쌍으로 이루어질 수 있으며, 각각의 끝단이 승강부재(123) 양측에 고정된 연결고리(123a)에 연결될 수 있다.
도르래(132)는 와이어(131) 각각이 경유하도록 본 실시예에서처럼 와이어(131)의 개수와 상응하는 개수로 이루어지거나, 이와 달리 와이어(131)마다 다수개가 설치될 수 있으며, 와이어(131)의 방향을 전환시킴으로써 권선파이프(133)에 쉽게 권선되도록 가이드한다.
권선파이프(133)는 조명유닛(110)의 상측에 조명유닛(110)과 나란하게 위치하여 회전 가능하도록 설치될 수 있고, 회전 방향에 따라 와이어(131)들이 동시에 감거나 풀도록 와이어(131)들의 다른 일단이 연결된다. 이때, 와이어(131)는 권선파이프(133)를 관통하여 묶이거나 별도의 브라켓이나 체결부재를 사용하여 권선파이프(133)에 고정될 수 있다.
감속기(134)는 권선파이프(133)의 일단에 결합됨으로써 사용자가 파지하기 위한 레버(134a)의 회전에 의해 권선파이프(133)를 회전시키고, 레버(134a)로부터 권선파이프(133)로 일방향으로만 회전력을 전달하는 다수의 기어가 서로 기어결합되어 내장됨으로써 레버(134a)의 회전시에만 권선파이프(133)가 회전하도록 하고, 와이어(131)의 장력 등에 의해서는 권선파이프(133)가 회전하지 못하도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치(100)는 감속기(134)를 수동으로 조작하는 것은 물론 모터의 사용을 통해 전동식으로도 구현될 수도 있다.
거리조절부(130)는 도르래(132), 권선파이프(133) 및 감속기(134)가 주변 구조물이나 별도의 구조물에 의해 설치될 수 있으며, 본 실시예에서처럼 이러한 구성요소들의 설치를 용이하게 함과 아울러 동작의 신뢰성을 높이기 위한 프레임(135)을 더 포함할 수 있다.
프레임(135)은 본 실시예에서처럼 식물(1)이 식재되기 위한 공간을 제공하기 위한 식재부(135d)가 하부에 마련될 수 있고, 도르래(132)가 상부 모서리 부위마다 설치될 수 있으며, 권선파이프(133)가 상부에서 도르래(132) 사이에 수평되게 설치될 수 있고, 감속기(134)가 상부 일측에 설치될 수 있다. 이때, 프레임(135)은 감속기(134)가 설치되기 위한 고정플레이트(135b)가 상부에 위치한 각재(135a)에 마련될 수 있으며, 권선파이프(133)의 회전을 가이드함과 아울러 처짐을 방지하기 위하여 권선파이프(133)를 회전 지지하는 베어링(135c; 도 2에 도시)이 설치될 수 있다.
또한, 프레임(135)은 식물(1)의 식재 공간을 확대시킴으로써 공간 효율을 높이기 위하여 상하로 다수 적층될 수 있으며, 본 실시예에서는 2개의 층을 이루는 것을 나타낸다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치의 작용을 설명하기로 한다.
레버(134a)의 회전에 의해 감속기(134)를 정방향이나 역방향으로 회전시킴으로써 권선파이프(133)에 와이어(131)들이 동시에 감기거나 풀리도록 함으로써 지지부(120)와 함께 조명유닛(110)을 도 1에 도시된 바와 같이 아랫쪽에 위치시키거나, 도 4에 도시된 바와 같이 위쪽에 위치시킴으로써, 하방을 향하여 광을 조사하는 조명유닛(110)과 식물(1)과의 거리를 조절하며, 이로 인해 식물(1)에 전달되는 광량을 조절하게 된다.
도 5 및 도 6에 나타낸 그래프에서와 같이, 식물(1)의 성장 높이에 맞추어서 거리조절부(130)의 조작에 의해 조명유닛(110), 즉 LED 소자(111)와 식물(1)과의 거리를 조절함으로써 광량을 측정하였다. 그 결과, LED 소자(111)와 식물(1)과의 거리에 따라 광량이 조절됨을 알 수 있다. 즉, 일정 개수의 0.2W 적색 LED 소자와 청색 LED 소자를 사용하여 이들로부터 400mm와 100mm에서 각각 광량을 측정한 결과 거리가 가까울수록 광량이 커짐을 알 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 1W 적색 LED 소자와 청색 LED 소자의 숫자를 줄이더라도 LED 소자로부터 거리를 줄임으로써 동일한 광량을 얻을 수 있음을 알 수 있으며, LED 소자(111)와의 거리가 가까울수록 많은 광량을 얻을 수 있기 때문에 LED 소자(111)의 개수를 적게 하더라도 많은 광량을 얻을 수 있다.
또한, 식물(1)의 성장을 위하여 식물(1)과의 사이에 최소 40cm 정도의 공간이 필요한데, 40cm 위에서 광을 조사하여 광보상점의 광량을 얻기 위해서는 파장이 660nm인 적색 LED 소자는 1와트짜리가 144개, 파장이 450nm 정도의 청색 LED 소자는 1와트 짜리가 36개가 필요하였고, 소모되는 전력량은 200Wh였으나, 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치(100)에 의하여 LED 소자(111)와 식물(1)간의 거리를 조절함으로써 소모 전력량을 33% 정도 줄일 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 식물용 광량 조절 장치를 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110 : 조명유닛 111 : LED 소자
112 : 전선 120 : 지지부
121 : 조명고정부재 122 : 연결부재
122a : 수용홈 123 : 승강부재
123a : 연결고리 130 : 거리조절부
131 : 와이어 132 : 도르래
133 : 권선파이프 134 : 감속기
134a : 레버 135 : 프레임
135a : 각재 135b : 고정플레이트
135c : 베어링 135d : 식재부

Claims (8)

  1. 식물에 조사되는 광량을 조절하는 장치로서,
    식물에 광을 조사하기 위한 조명유닛과;
    상기 조명유닛들에 교차하도록 결합되어 상기 조명유닛의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 조명고정부재와, 상기 조명고정부재에 교차하도록 결합되어 상기 조명고정부재의 길이방향을 따라 다수로 배열되는 연결부재와, 상기 연결부재의 양측에 각각 교차하여 결합되며, 상기 거리조절부에 의해 승강하는 다수의 승강부재를 포함하고, 상기 조명유닛이 설치되는 지지부와;
    식물의 상측에서 상기 지지부를 승강시킴으로써 식물과 상기 조명유닛의 거리를 조절하는 거리조절부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 조명유닛은
    일측면을 따라 LED 소자가 다수로 배열되는 LED 모듈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 조명유닛은
    다수로 이루어져서 서로 간격을 두고서 상기 지지부에 나란하게 배열되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 연결부재는 상기 조명유닛의 전선이 수용되기 위한 수용홈이 길이방향을 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 거리조절부는
    상기 지지부에 연결되는 다수의 와이어와,
    상기 와이어 각각이 경유하도록 설치되는 다수의 도르래와,
    상기 와이어들이 연결되되, 회전 방향에 따라 상기 와이어들을 동시에 감거나 풀도록 설치되는 권선파이프와,
    상기 권선파이프에 결합되어 레버의 회전에 의해 상기 권선파이프를 회전시키는 감속기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 거리조절부는
    상기 승강부재 각각의 양측에 일단이 연결되는 다수의 와이어와,
    상기 와이어 각각이 경유하도록 설치되는 다수의 도르래와,
    상기 조명유닛의 상측에 상기 조명유닛과 나란하도록 설치되며, 회전 방향에 따라 상기 와이어들을 동시에 감거나 풀도록 상기 와이어들의 다른 일단이 연결되는 권선파이프와,
    상기 권선파이프에 결합되어 레버의 회전에 의해 상기 권선파이프를 회전시키는 감속기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 거리조절부는
    식물이 식재되기 위한 식재부가 하부에 마련되고, 상기 도르래가 상부 모서리 부위마다 설치되며, 상기 권선파이프가 상부에 수평되게 설치되고, 상기 감속기가 상부 일측에 설치되는 프레임
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 프레임은 상하로 다수 적층되는 것을 특징으로 하는 식물용 광량 조절 장치.
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