KR20120069913A - 농업용 ｌｅｄ 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

농업용 ｌｅｄ 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 농업용 LED 장치는, 적색광을 발하는 적색 LED, 녹색광을 발하는 녹색 LED, 청색광을 발하는 청색 LED, 백색광을 발하는 백색 LED가 배열되어 색상이 구분되는 광을 발산하는 LED 모듈; 상기 LED 모듈의 온/오프 상태, 조도, 색상 및 점멸 속도를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

Description

농업용 ＬＥＤ 장치 및 그 제어 방법{LED DEVICE FOR AGRICULTURE AND CONTROL METHOD OF THE SAME}
본 발명은 병해충 관리 및 식물 생장 관리에 활용할 수 있는 농업용 LED 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
LED 램프는 저전력으로 고휘도를 낼 수 있는 친환경 조명으로 최근 각광받고 있다. LED 램프는 다양한 색상을 낼 수 있으며, 휘도의 조절 또한 매우 자유롭다.
현재 LED 조명은 디스플레이 장치나, 자동차용 조명으로 많이 사용되고 있지만 농업용으로는 그 활용 사례가 없는 실정이다.
LED 램프의 저전력 고휘도 특성과 다양한 색상 발현 특성은 식물의 주광성 조절, 식물의 명기/암기를 포함한 개화 시점 조절, 주광성 해충의 유인 및 제거 등 다양한 농업용 목적으로 활용할 수 있으므로 이에 대한 기술 개발이 절실하다.
본 발명은 상술한 필요성에 따라 LED 램프를 농업용으로 사용할 수 있는 농업용 LED 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 농업용 LED 장치는, 적색광을 발하는 적색 LED, 녹색광을 발하는 녹색 LED, 청색광을 발하는 청색 LED, 백색광을 발하는 백색 LED가 배열되어 색상이 구분되는 광을 발산하는 LED 모듈; 상기 LED 모듈의 온/오프 상태, 조도, 색상 및 점멸 속도를 제어하는 제어부; 를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 LED 모듈의 최근 셋팅된 제어 신호를 기억하는 기억부를 포함하며, 상기 기억부는 전원 차단에도 불구하고 그 기억값을 그대로 유지하는 비휘발성 메모리를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 농업용 LED 장치는, 상기 제어부의 제어 동작을 원격으로 지령하는 원격 모듈; 을 포함하며, 상기 원격 모듈은 상기 LED 모듈의 온/오프 제어를 위한 전원 버튼, 상기 LED 모듈의 조도 제어를 위한 조도 버튼, 상기 LED 모듈의 색상 조절을 위한 색상 버튼, 상기 LED 모듈의 동작 모드 선택을 위한 모드 선택 버튼, 상기 LED 모듈의 제어 동작을 프로그램하는 프로그램 버튼 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 원격 모듈은 상기 제어부와 적외선 통신(IR 통신), 블루투스 통신, 와이파이 통신, CDMA 통신, 광통신 중 적어도 하나의 무선 통신 프로토콜에 의하여 상기 제어 신호를 주고 받는다.
일 실시예로서, 상기 LED 모듈에는 상기 적색 LED, 상기 녹색 LED, 상기 청색 LED, 상기 백색 LED를 감싸는 방열 부재가 설치된다.
본 발명의 농업용 LED 장치의 제어 방법은, 원격 모듈로부터 전원 버튼의 온/오프 신호가 제어부에 입수되는 단계; 기억부에는 최근 제어 신호가 기억되어 있으며, 상기 제어부가 상기 전원 버튼의 온 상태를 인식하면 상기 기억부에 기억된 제어 신호대로 상기 LED 모듈을 동작시키고, 상기 전원 버튼의 오프상태를 인식하면 상기 LED 모듈의 전원을 오프하는 단계; 상기 원격 모듈에 마련된 조도 버튼의 조작이 감지되면 상기 조도 버튼의 입력값대로 상기 LED 모듈의 조도를 조절하며, 변경된 조도값을 상기 기억부에 저장하는 단계; 상기 원격 모듈에 마련된 색상 버튼의 조작이 감지되면 상기 색상 버튼의 입력값대로 상기 LED 모듈의 색상을 조절하며, 변경된 색상은 상기 기억부에 저장하는 단계; 상기 원격 모듈에 마련된 모드 선택 버튼의 조작이 감지되면 상기 모드 선택 버튼에 의하여 선택된 모드대로 상기 LED 모듈을 동작시키며, 상기 선택된 모드를 상기 기억부에 저장하는 단계; 상기 원격 모듈에 마련된 프로그램 버튼의 조작에 따라 사용자가 제어 신호를 프로그램에 입력해 넣으면 상기 입력된 프로그램에 따라 상기 LED 모듈을 동작시키며, 상기 입력된 프로그램을 상기 기억부에 저장하는 단계; 를 포함한다.
일 실시예로서, 상기 기억부는 비휘발성 메모리를 포함하며, 상기 LED 모듈의 사용중에 정전되더라도 전원이 복구된 후에 상기 전원 버튼을 온하면 상기 기억부에 저장된 최근의 동작 모드대로 상기 LED 모듈이 동작된다.
원격 모듈에 의하여 동작 상태가 원격 조절되는 LED 모듈은 식물 재배 농가에서 식물의 성장 환경 조절이나 해충의 구제 용도로 사용하기에 매우 지능적인 환경을 제공한다. 또한, 본 발명에서는 제어부에 기억부를 구비하고 있으므로 LED 모듈의 동작 중에 정전이 된 경우 전원 복구 후에 다시 프로그래밍하지 않아도 이전 모드 그대로 LED 모듈이 동작될 수 있다.
도 1은 본 발명의 농업용 LED 장치의 구조를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 LED 모듈을 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 원격 모듈을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 발명의 농업용 LED 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 농업용 LED 장치의 구조를 도시한 블럭도이다. 도 2는 본 발명의 LED 모듈(100)을 도시한 평면도이다. 도 3은 본 발명의 원격 모듈을 도시한 평면도이다. 도 4는 본 발명의 농업용 LED 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 1 내지 도 4를 함께 참조하면, 본 발명은 LED 모듈(100) 및 제어부(200)를 포함한다. 필요에 따라서는 원격 모듈(300)이 더 포함된다.
빛의 3원색은 빨강(R), 초록(G), 파랑(B)을 기본색으로 하며, 기본색을 섞으면 섞을수록 백색광이 되는 특징을 가지고 있다.
빛의 색상, 즉 빛의 파장이 식물에 주는 영향을 살펴보면 다음과 같다. 식물의 종류에 따라 약간씩 차이는 있지만, 일반적으로 적색 파장(620~720nm)의 빛은 과실을 맺는 데 영향을 주고, 당도에 영향을 준다. 주황색 파장(590~620nm)의 빛은 개화에 영향을 주고, 황색 파장(550~590nm)은 해충을 억제하는 기능을 하고, 녹색 파장(420~550nm)은 곰팡이 발생을 억제하고, 청색 파장(320~420nm)은 어린 묘목의 웃자람을 방지하고, 자외선 파장(120~280nm)은 면역체계를 형성하는데 영향을 주고, 100nm 이하의 파장은 식물을 급속하게 시들게 하는 기능이 있다.
특히, 660nm 주변의 적색 파장과, 450nm 주변의 녹색 파장은 식물의 광합성과 성장에 커다란 영향을 주며, 이 두 파장대의 혼합 비율에 따라 식물의 성장과 광합성에 차이가 난다.
한편, 빛의 깜빡임 속도나 파장이 식물에 주는 영향을 살펴보면 다음과 같다. 즉, 조사되는 빛의 파동에 따라서 식물의 성장 반응은 달라지는데, 식물에 조사되는 빛의 깜박임(즉, 파동) 속도에 따라서 식물의 성장 속도가 달라진다. 본 발명의 LED 모듈(100)은 초당 수십번에서 수만번의 속도로 점멸하여 깜박일 수 있다. 이를 '스트로브 모드(strobe mode)' 로 정의한다.
한편, 빛의 점멸시 갑자기 꺼지지 않고 연속적으로 광도를 줄이며 어두워지는 경우도 식물 성장에 영향을 줄 수 있다. 이를 '페이드 모드(fade mode)'로 정의한다. 이하에서 '모드'라 함은 이와 같은 광의 색상이나, '스트로브 모드(strobe mode)', '페이드 모드(fade mode)'를 포함하여, 조도, 색상, 파장, 점멸 시점, 점멸 주기 등을 모두 포함한 LED 모듈(100)의 동작 상태를 의미한다.
도 2는 본 발명의 LED 모듈(100)을 도시한 평면도이다. 이를 참조하면, LED 모듈(100)은 적색광을 발하는 적색 LED(100a), 녹색광을 발하는 녹색 LED(100b), 청색광을 발하는 청색 LED(100c)를 포함하며, 백색광을 발하는 백색 LED(100d)를 더 포함할 수 있다. 다른 LED는 오프 시키고 적색 LED(100a)만 온시키면 적색광이 식물에 조사되게 할 수 있고, 적색 LED(100a), 녹색 LED(100b), 청색 LED(100c)를 모두 온시키면 백색광을 발할 수 있다. 이들 3색의 LED를 모두 켜서 백색광을 만들 때 전력 소모를 줄이고, 많은 광량이 필요하지 않거나, 순백색의 광을 얻고 싶으면 별도로 설치된 백색 LED(100d) 를 이용하여 백색광을 만들 수 있다.
LED 모듈(100)의 파장 제어(색상 제어), 및 점멸 속도나 점멸 방법 제어는 제어부(200)에 의하여 조절할 수 있다. 즉, LED 모듈(100)에서 발산되는 빛의 파장, 조도, 파동을 조절하는 것은 제어부(200)에 의하여 가능하다.
한편, 농업용으로 사용되려면 장시간 사용 안정성이 확보되어야 하므로 방열 및 방수 특성이 중요하다. 이를 위하여 LED 모듈(100)에는 열전도성이 뛰어난 방열 부재(110)가 각각의 LED 를 감싸는 구조로 되어 있다.
도 3은 본 발명의 원격 모듈을 도시한 평면도이다. 도 3을 참조하면, LED 모듈(100)의 전원 온/오프 제어를 위한 전원 버튼(310), LED 모듈(100)의 조도 제어를 위한 조도 버튼(320), LED 모듈(100)의 색상 제어를 위한 색상 버튼(330), LED 모듈(100)의 점멸 속도나 점멸 방법을 제어하는 모드 선택 버튼(340), 이러한 모든 기능을 사용자가 원하는 대로 동작시킬 수 있도록 프로그램하는 프로그램 버튼(350) 등이 마련되는 원격 모듈(300)이 도시된다.
원격 모듈(300)은 원거리에서 제어부(200)와 적외선 통신(IR 통신), 블루투스 통신, 와이파이 통신, 3G CDMA 통신, 광통신 등 다양한 무선 통신 프로토콜에 의하여 제어 신호를 주고받는다.
도 4는 본 발명의 농업용 LED 장치의 제어 방법을 도시한 순서도이다. 이를 참조하면, 원격 모듈(300)의 입력값에 따라 제어부(200)에서 수행되는 농업용 LED 장치의 제어 방법이 잘 설명된다.
제어부(200)는 원격 모듈(300)로부터 전원 버튼(310)의 온/오프 신호를 입수한다(S10). 전원 버튼(310)이 온되었음을 인식하면 LED 모듈(100)을 동작시키고, 전원 버튼(310)이 오프되었음을 인식하면 LED 모듈(100)의 전원을 오프하여 광 발산을 중지한다(S80).
제어부(200)에는 기억부(210)가 설치된다. 기억부(210)는 전원 차단에도 불구하고 그 값을 그대로 유지하는 비휘발성 메모리를 포함하는 것이 바람직하다.
기억부(210)는 이전에 셋팅된 제어 신호를 기억하고 있다. 즉, 이전에 적색광을 오전 9시부터 오전 10시까지 1초에 100번씩 점멸하는 모드로 동작되었다면 이러한 제어 신호가 기억부(210)에 그대로 저장되어 있다. 따라서, 기억부(210)에 기억된 설정값대로 LED 모듈(100)을 동작시킨다(S20).
조도 버튼(320)의 조작이 감지되면 조도 버튼(320)의 입력값대로 LED 모듈(100)의 조도를 조절하며(S30, S31), 변경된 조도값은 기억부(210)에 저장된다(S70).
색상 버튼(330)의 조작이 감지되면 색상 버튼(330)의 입력값대로 LED 모듈(100)의 색상을 조절하며(S40, S41), 변경된 색상은 기억부(210)에 저장된다(S70).
모드 선택 버튼(340)의 조작이 감지되면 선택된 모드대로 LED 모듈(100)을 동작시키며(S50, S51), 선택된 모드가 기억부(210)에 저장된다(S70).
프로그램 버튼(350)의 조작에 따라 사용자가 제어 신호를 프로그램에 입력해 넣으면 입력된 프로그램에 따라 LED 모듈(100)을 동작시킨다(S60, S61). 이때 입력된 프로그램은 기억부(210)에 저장된다(S70).
전원 버튼(310)을 오프시키면 LED 모듈(100)이 오프되고 광의 발산이 정지된다(S80).
사용자가 다시 전원 버튼(310)을 온시키면(S10) 기억부(210)에 최종 저장된 기억값대로 LED 모듈(100)의 동작이 제어된다(S20). 기억부(210)는 비휘발성 메모리를 포함하므로, LED 모듈(100)의 사용중에 정전이 되더라도 다시 전원이 복구된 후에 전원 버튼(310)을 온하면 이전의 동작 모드대로 LED 모듈(100)이 동작된다.
본 발명에 따르면 LED 모듈(100)을 사용하므로 저전력으로 식물에 광을 공급할 수 있고, 광의 색상이나 점멸 주기를 자동 제어할 수 있으므로 다양한 작물 생산을 위한 정밀 파장 제어가 가능하고 녹색 실용화 고도 기술로 자리매김할 수 있다.
또한, 원격 모듈(300)에 의하여 색상 조절과, 색상 변환 순서와, 색상 변환 타이밍, 점멸 주기 및 점멸 시간을 임의로 설정하고 이와 같이 복잡한 셋팅값은 기억부(210)에 기록하여 다음에 그대로 복원할 수 있으므로 계절의 변화와 상관없이 자연 상태와 같은 생육 상태를 프로그램할 수 있다. 이는 실내에서 식물 재배시 특히 유용하다.
한편, 본 발명의 LED 모듈(100)은 해충 관리용으로 사용할 수 있다. 즉, 해충이 좋아하는 특정 색상의 광을 발산하여 해충을 유인하고 유인된 해충을 포충낭에 가두면 해충 포획 수단으로 사용할 수 있다. 이때, LED 모듈(100)이 포충등이 되며, 여기에 페로몬부를 추가 설치하면 해충의 성호르몬이나 카이로몬이 발산되므로 해충의 유인 정도가 더욱 향상된다.
또한, 해충이 싫어하는 색상, 파장, 점멸 주기의 광을 조사하면 식물에 대한 해충의 접근을 방해할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...LED 모듈 100a...적색 LED
100b...녹색 LED 100c...청색 LED
100d...백색 LED 110...방열 부재
200...제어부 210...기억부
300...원격 모듈 310...전원 버튼
320...조도 버튼 330...색상 버튼
340...모드 선택 버튼 350...프로그램 버튼

Claims (6)

  1. 적색광을 발하는 적색 LED, 녹색광을 발하는 녹색 LED, 청색광을 발하는 청색 LED, 백색광을 발하는 백색 LED가 배열되어 색상이 구분되는 광을 발산하는 LED 모듈;
    상기 LED 모듈의 온/오프 상태, 조도, 색상 및 점멸 속도를 제어하는 제어부; 를 포함하는 농업용 LED 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 LED 모듈의 최근 셋팅된 제어 신호를 기억하는 기억부를 포함하며,
    상기 기억부는 전원 차단에도 불구하고 그 기억값을 그대로 유지하는 비휘발성 메모리를 포함하는 농업용 LED 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부의 제어 동작을 원격으로 지령하는 원격 모듈; 을 포함하며,
    상기 원격 모듈은 상기 LED 모듈의 온/오프 제어를 위한 전원 버튼, 상기 LED 모듈의 조도 제어를 위한 조도 버튼, 상기 LED 모듈의 색상 조절을 위한 색상 버튼, 상기 LED 모듈의 동작 모드 선택을 위한 모드 선택 버튼, 상기 LED 모듈의 제어 동작을 프로그램하는 프로그램 버튼 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 원격 모듈은 상기 제어부와 적외선 통신(IR 통신), 블루투스 통신, 와이파이 통신, CDMA 통신, 광통신 중 적어도 하나의 무선 통신 프로토콜에 의하여 상기 제어 신호를 주고 받는 농업용 LED 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 LED 모듈에는 상기 적색 LED, 상기 녹색 LED, 상기 청색 LED, 상기 백색 LED를 감싸는 방열 부재가 설치되는 농업용 LED 장치.
  5. 원격 모듈로부터 전원 버튼의 온/오프 신호가 제어부에 입수되는 단계;
    기억부에는 최근 제어 신호가 기억되어 있으며, 상기 제어부가 상기 전원 버튼의 온 상태를 인식하면 상기 기억부에 기억된 제어 신호대로 상기 LED 모듈을 동작시키고, 상기 전원 버튼의 오프상태를 인식하면 상기 LED 모듈의 전원을 오프하는 단계;
    상기 원격 모듈에 마련된 조도 버튼의 조작이 감지되면 상기 조도 버튼의 입력값대로 상기 LED 모듈의 조도를 조절하며, 변경된 조도값을 상기 기억부에 저장하는 단계;
    상기 원격 모듈에 마련된 색상 버튼의 조작이 감지되면 상기 색상 버튼의 입력값대로 상기 LED 모듈의 색상을 조절하며, 변경된 색상은 상기 기억부에 저장하는 단계;
    상기 원격 모듈에 마련된 모드 선택 버튼의 조작이 감지되면 상기 모드 선택 버튼에 의하여 선택된 모드대로 상기 LED 모듈을 동작시키며, 상기 선택된 모드를 상기 기억부에 저장하는 단계;
    상기 원격 모듈에 마련된 프로그램 버튼의 조작에 따라 사용자가 제어 신호를 프로그램에 입력해 넣으면 상기 입력된 프로그램에 따라 상기 LED 모듈을 동작시키며, 상기 입력된 프로그램을 상기 기억부에 저장하는 단계; 를 포함하는 농업용 LED 장치의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기억부는 비휘발성 메모리를 포함하며, 상기 LED 모듈의 사용중에 정전되더라도 전원이 복구된 후에 상기 전원 버튼을 온하면 상기 기억부에 저장된 최근의 동작 모드대로 상기 LED 모듈이 동작되는 농업용 LED 장치의 제어 방법.
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