KR20120128375A - 식물공장용 ｌｅｄ조명 재배장치 - Google Patents

식물공장용 ｌｅｄ조명 재배장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 LED조명을 이용하여 식물을 재배하는 식물공장에서 식물이 성장속도에 따라 LED조명의 불빛과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있고 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 하여 최적의 환경에서 식물재배를 할 수 있도록 한 식물공장용 LED조명 재배장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 식물 재배공간을 구비할 수 있도록 한 틀체와, 상기 틀체의 하부에 배치되어 식물을 식재할 수 있도록 하는 재배상자와, 상기 재배상자의 상측에 설치되어 LED조명의 불빛을 비출 수 있도록 한 LED조명부재와, 상기 LED조명부재가 고정설치되는 지지대를 상,하 방향으로 승강하여 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있도록 한 승강부재와, 상기 LED조명부재의 LED가 부착된 PCB기판은 물이 순환유통되게 한 수냉식 방열부재에 부착되어 방열작용이 이루어지도록 한 식물공장용 LED조명 재배장치를 특징으로 한다.

Description

식물공장용 ＬＥＤ조명 재배장치 {LED lighting of culturing the plant for plant factory}
본 발명은 식물공장용 LED조명 재배장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 LED조명을 이용하여 식물을 재배하는 식물공장에서 식물이 성장속도에 따라 LED조명의 불빛과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있고 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 하여 최적의 환경에서 식물재배를 할 수 있도록 한 식물공장용 LED조명 재배장치에 관한 것이다.
일반적으로 식물 재배시 LED조명의 불빛을 광원으로 이용하는 기술은 근래에 식물공장용 재배시스템 기술로서 널리 적용되고 있으며, 통상 식물은 엽록체가 햇빛의 힘으로 탄산가스와 물로부터 전분 등의 탄수화물을 합성하는 작용을 통해 성장하며, 이렇게 빛에너지를 화학에너지로 바꾸는 광합성은 식물 생장에 있어 가장 중요한 부분이다.
이러한 식물공장은 통제된 시설 내부에 양액수조 등으로 이루어진 재배상자가 재배공간부의 하부에 설치되고 이러한 상기 재배상자의 상측에는 LED조명이 설치되어 LED조명의 불빛이 재배상자 방향으로 조사되게 한 수단으로 재배상자에서 식물이 성장할 수 있도록 하고 있다.
그러나 종래의 식물공장용 LED조명 재배장치에서는 재배상자에 식재된 식물의 초기 단계와 점차적으로 성장이 이루어지는 동안에도 항상 동일한 위치에서 LED조명의 불빛을 비추어주게 되므로 식물재배의 초기에는 식물과 LED조명간의 거리가 멀게 되어 광량이 부족한 상태이고 식물이 성장하여 많이 자란 상태에서는 LED조명간의 거리가 과도하게 좁혀져서 식물생장에 지장을 초래하는 등 식물의 균형성장이 저해되고 에너지 효율성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 식물공장용 LED조명 재배장치에서는 많은 광원을 얻기 위해 다수의 LED를 조밀하게 배치하여 조명이 이루어지고 있는바, 이는 발광부위가 반도체 소자로 이루어져 있는 LED가 부착된 PCB기판은 열에 취약하여 일정 시간 사용시에 내부에서 발생되는 열을 원활하게 배출시키거나 제거시키지 못하면 성능이 떨어지고 효율이 저하되며, 장시간 계속 사용시에는 수명이 단축되는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 식물공장용 LED조명 재배장치의 재배상자에 식재되는 식물을 재배하기 위해 LED조명의 불빛을 비출 수 있도록 하는 LED조명부재를 승강할 수 있도록 구비하여 식물의 성장속도 등에 따라 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있도록 하고, LED가 부착된 PCB기판을 수냉식 방열부재에 의해 방열이 이루어지도록 한 구성으로 LED에서 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있도록 한 식물공장용 LED조명 재배장치를 제공함에 있다.
본 발명은 식물 재배공간을 구비할 수 있도록 한 틀체와, 상기 틀체의 하부에 배치되어 식물을 식재할 수 있도록 하는 재배상자와, 상기 재배상자의 상측에 설치되어 LED조명의 불빛을 비출 수 있도록 한 LED조명부재와, 상기 LED조명부재가 고정설치되는 지지대를 상,하 방향으로 승강하여 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있도록 한 승강부재와, 상기 LED조명부재의 LED가 부착된 PCB기판은 물이 순환유통되게 한 수냉식 방열부재에 부착되어 방열작용이 이루어지도록 한 식물공장용 LED조명 재배장치를 특징으로 한다.
또한, 상기 LED조명부재는 다수의 LED가 각각 부착된 PCB기판과, 상기 PCB기판이 부착되어 방열작용이 이루어지도록 하는 방열부재와, 방열부재와 일정 간극을 두고 설치되어 LED에서 발하는 불빛의 반사작용이 이루어지도록 하는 반사판으로 구비되어 있는 것과,
상기 승강부재는 지지대의 각 모서리 부분에 이송롤러가 구비된 수직이송가이드를 설치하여 틀체의 수직후레임을 따라 상,하 방향으로 슬라이드되게 하되 지지대의 중심선상에 구비한 걸고리에 와이어로프를 연결하여 상부 수평후레임의 중심선상 및 일측단에 형성된 제1,2 가이드로울을 거쳐 하부 수평후레임의 일측단에 설치된 로프 권취장치의 권취로울에 귄취된 구성으로 된 것과,
상기 로프 권취장치는 감속기가 구비되고 일측에 작동핸들이 구비되어 로프의 권취작동이 이루어질 수 있도록 한 것과,
또, 로프 권취장치는 정역회전이 되는 모터가 구비되어 제어스위치에 의해 권취작동이 이루어질 수 있도록 한 것과,
상기 수냉식 방열부재는 물이 유통될 수 있는 중공관체와, 상기 중공관체의 외측면 일측에 형성되어 PCB기판이 부착될 수 있도록 한 부착면과, 상기 중공관체의 외측면 타측에 방사상으로 배치된 방열핀으로 구비되어 있는 것과,
상기 수냉식 방열부재의 중공관체에는 호스연결구를 통해 연결호스의 일측이 연결되고 연결호스의 타측은 지지대에 구비된 급수관로의 분기구와 연결되어 물의 공급 및 순환작용이 이루어질 수 있도록 한 식물공장용 LED조명 재배장치를 특징으로 한다.
본 발명의 식물공장용 LED조명 재배장치는 LED조명의 불빛을 비출 수 있도록 하는 LED조명부재를 승강할 수 있도록 한 승강부재에 의해 재배상자에 식재되는 식물의 성장속도 등에 따라 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있게 되어 조명효율을 크게 향상시키고 최적의 재배환경에서 식물을 재배할 수 있게 되어 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 식물공장용 LED조명 재배장치의 특성상 많은 광원을 얻기 위해 다수의 LED를 조밀하게 배치한 LED조명부재로 이루어져 있으나, LED조명부재의 LED(32)가 부착된 PCB기판은 물이 순환유통되게 한 수냉식 방열부재에 부착되어 효과적인 방열작용이 이루어지게 되므로 LED를 이용한 조명효율 및 수명 등에 지장을 주지 않고 안정되게 다수의 LED(32)를 이용한 조명을 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치의 전체적인 구성 실시예를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치의 일부 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치의 지지대 및 LED조명부재의 구성을 나타낸 일부 확대 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치의 전체적인 구성 실시예를 나타낸 전면도.
도 5는 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치에서 LED조명부재를 하향시킨 상태를 나타낸 전면도.
도 6은 상기 도 5의 "가"부분을 확대한 상태를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치에서 LED조명부재의 설치상태를 나타낸 측단면 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치에서 방열부재의 중공관체에 물을 공급하기 위한 구성을 나타낸 일부 확대 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치에서 방열부재의 중공관체에 물의 순환이송을 예시한 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 식물공장용 LED조명 재배장치는, 식물 재배공간을 구비할 수 있도록 한 틀체(10)와, 상기 틀체(10)의 하부에 배치되어 식물을 식재할 수 있도록 하는 재배상자(20)와, 상기 재배상자(20)의 상측에 설치되어 LED조명의 불빛을 비출 수 있도록 한 LED조명부재(30)와, 상기 LED조명부재(30)가 고정설치되는 지지대(50)를 상,하 방향으로 승강하여 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있도록 한 승강부재(60)와, 상기 LED조명부재(30)의 LED(32)가 부착된 PCB기판(34)은 물이 순환유통되게 한 수냉식 방열부재(40)에 부착되어 방열작용이 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.
상기 틀체(10)는 상,하부 수평후레임(12)(12')과 수직후레임(14)을 각각 연결하여 장방형의 틀체(10)를 구비하고 그 틀체(10)의 내부에 식물이 재배될 수 있는 재배공간을 구비한다.
상기 재배상자(20)는 식물에 따라 수경 또는 토양을 선택하여 사용할 수 있도록 한 형태로 구비되어 식물을 재배할 수 있도록 하는 것으로서 틀체(10)의 하부 수평후레임(12')의 상면 받침판에 설치된다.
상기 LED조명부재(30)는 다수의 LED(32)가 각각 부착된 PCB기판(34)과, 상기 PCB기판(34)이 부착되어 방열작용이 이루어지도록 하는 방열부재(40)와, 상기 LED(32)에서 발하는 불빛의 반사작용이 이루어지도록 하는 반사판(36)으로 구비되어 LED조명에 의한 광원으로 식물을 재배할 수 있도록 한다.
또, 상기 PCB기판(34)이 구비되 방열부재(40)는 지지대(50)에 일정 간격으로 각각 배치되어 있고, 반사판(36)은 방열부재(40)와 일정 간극을 두고 설치되어 방열부재(40)의 방열작용에 지장을 주지 않도록 한다.
상기 승강부재(60)는 LED조명부재(30)가 고정설치되는 지지대(50)의 각 모서리 부분에 이송롤러(54)가 구비된 수직이송가이드(52)를 설치하여 틀체(10)의 수직후레임(14)을 따라 상,하 방향으로 슬라이드되게 하되 지지대(50)의 중심선상에 걸고리(56)를 구비하여 와이어로프(68)를 연결하여 상부 수평후레임(12)의 중심선상 및 일측단에 형성된 제1,2 가이드로울(61)(62)을 거쳐 하부 수평후레임(12')의 일측단에 설치된 로프 권취장치(64)의 권취로울(65)에 귄취된 구성으로 로프 권취장치(64)에 의해 지지대(50)를 상,하 방향으로 승강할 수 있도록 한다.
상기 로프 권취장치(64)는 감속기가 구비되고 일측에 작동핸들(66)이 구비되어 작동핸들(66)에 의해 정역회전하는 수단으로 로프의 권취작동이 이루어지도록 하거나, 정역회전이 되는 모터(도시되지 않음)가 구비되어 제어스위치에 의해 권취작동이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 수냉식 방열부재(40)는, 물이 유통될 수 있는 중공관체(41)와, 상기 중공관체(41)의 외측면 일측에 형성되어 PCB기판(34)이 부착될 수 있도록 한 부착면(42)과, 상기 중공관체(41)의 외측면 타측에 방사상으로 배치된 방열핀(43)과, 그리고 상기 중공관체(41)의 외측면에 방열부재를 지지대(50)에 고정설치하기 위한 고정지지편(44)이 구비되어 있다.
상기 수냉식 방열부재(40)의 중공관체(41)에는 호스연결구(46)를 통해 연결호스(45)의 일측에 연결되고 연결호스(45)의 타측은 지지대(50)에 구비된 급수관로(48)의 분기구(49)와 연결되고 급수관로(48)는 외부의 급수공급관(도시되지 않음)과 연결되어 펌프 등으로 중공관체(41)에 물의 공급 및 순환작용이 이루어질 수 있도록 하며, 급수관로(48)는 지지대(50)에 고정설치되어 지지대(50)를 따라 승강하게 되므로 외부의 급수관로(48)에 연결되는 외부의 급수공급관은 승강작용에 지장을 주지 않도록 연결하여야 함은 물론이다.
한편 본 발명에서는 틀체(10)에 재배상자(20)와 LED조명부재(30)로 이루어진 식물재배공간이 1단으로 구비되어 있는 형태로 되어 있으나, 본 발명의 상기 기술수단을 적용하여 다단으로 배치된 식물재배공간을 구비할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 된 본 발명의 식물공장용 LED조명 재배장치에 따른 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 식물공장에서 틀체(10)의 식물 재배공간 하부에 배치되는 재배상자(20)이 식물을 식재되어 있는 상태에서 재배상자(20)의 상측에 설치되어 있는 LED조명부재(30)의 LED(32)에서 발하는 불빛을 광원으로 하여 식물이 생장되도록 하는 식물재배가 이루어진다.
이때 본 발명에서는 LED조명부재(30)가 고정설치되는 지지대(50)는 승강부재(60)에 의해 상,하 방향으로 승강하여 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절하여 최적의 환경에서 식물을 재배할 수 있게 되어 있다.
즉, 식물재배의 초기 및 식물의 성장단계에 따라 식물과 LED(32) 조명간의 거리 및 광량이 달라지게 되므로 이를 최적화된 재배환경으로 조절하고자 할 때에는 승강부재(60)의 로프 권취장치(64)에 구비된 권취로울(65)을 정역 회전을 하게 되면 권취로울(65)에 권취된 와이어로프(68)는 감아들이거나 또는 풀려나오는 작용으로 와이어로프(68)와 연결되어 승강되게 한 지지대(50)를 틀체(10)의 수직후레임(14)을 따라 상,하 방향으로 승강시키게 된다.
이렇게 지지대(50)가 승강이 이루어지게 되면 지지대(50)에 고정설치된 LED조명부재(30)의 LED(32) 조명은 설정된 위치에서 식물간의 거리 및 광량을 간편하게 조절하여 식물재배를 할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 식물공장용 LED조명 재배장치에서는 많은 광원을 얻기 위해 다수의 LED(32)를 조밀하게 배치한 LED조명부재(30)로 이루어져 있으나, LED조명부재(30)의 LED(32)가 부착된 PCB기판(34)은 물이 순환유통되게 한 수냉식 방열부재(40)에 부착되어 효과적인 방열작용이 이루어진다.
본 발명의 수냉식 방열부재(40)는 물이 유통될 수 있는 중공관체(41)의 외측면 일측에 형성되어 PCB기판(34)이 부착되고 타측에 방사상으로 배치된 방열핀(43)이 형성되어 있으므로 중공관체(41)에 연결된 연결호스(45)를 통해 물이 공급 및 순환유통될 수 있도록 되어 있으므로 LED(32)가 부착된 PCB기판(34)에서 발생되는 열은 중공관체(41)의 물에 의해 냉각작용이 이루어지게 됨과 아울러 방열핀(43)에 의해 방열작용이 이루어지므로 LED(32)의 발광에 의해 발생되는 열을 원활하게 배출 및 제거할 수 있게 되어 LED(32)를 이용한 조명효율 및 수명 등에 지장을 주지 않고 안정되게 다수의 LED(32)를 이용한 조명을 할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명은 상기 실시예를 참고하여 설명하였지만 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형실시가 가능함은 물론이다.
10 : 틀체 12.12' : 수평후레임
14 : 수직후레임 20 : 재배상자
30 : LED조명부재 32 : LED
34 : PCB기판 36 : 반사판
40 : 방열부재 41 : 중공관체
42 : 부착면 43 : 방열핀
44 : 고정지지편 45 : 연결호스
46 : 호스연결구 48 : 급수관로
49 : 분기구 50 : 지지대
52 : 수직이송가이드 54 : 이송롤러
56 : 걸고리 60 :승강부재
61,62 : 제1,2 가이드로울 64 : 권취장치
65 : 권취로울 66 : 작동핸들
68 : 와이어로프

Claims (7)

  1. 식물 재배공간을 구비할 수 있도록 한 틀체(10)와,
    상기 틀체(10)의 하부에 배치되어 식물을 식재할 수 있도록 하는 재배상자(20)와,
    상기 재배상자(20)의 상측에 설치되어 LED조명의 불빛을 비출 수 있도록 한 LED조명부재(30)와,
    상기 LED조명부재(30)가 고정설치되는 지지대(50)를 상,하 방향으로 승강하여 LED조명과 식물간의 거리 및 광량을 조절할 수 있도록 한 승강부재(60)와,
    상기 LED조명부재(30)의 LED(32)가 부착된 PCB기판(34)은 물이 순환유통되게 한 수냉식 방열부재(40)에 부착되어 방열작용이 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LED조명부재(30)는 다수의 LED(32)가 각각 부착된 PCB기판(34)과, 상기 PCB기판(34)이 부착되어 방열작용이 이루어지도록 하는 방열부재(40)와, 방열부재(40)와 일정 간극을 두고 설치되어 LED(32)에서 발하는 불빛의 반사작용이 이루어지도록 하는 반사판(36)으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 승강부재(60)는 지지대(50)의 각 모서리 부분에 이송롤러(54)가 구비된 수직이송가이드(52)를 설치하여 틀체(10)의 수직후레임(14)을 따라 상,하 방향으로 슬라이드되게 하되 지지대(50)의 중심선상에 구비한 걸고리(56)에 와이어로프(68)를 연결하여 상부 수평후레임(12)의 중심선상 및 일측단에 형성된 제1,2 가이드로울(61)(62)을 거쳐 하부 수평후레임(12')의 일측단에 설치된 로프 권취장치(64)의 권취로울(65)에 귄취된 구성으로 됨을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 로프 권취장치(64)는 감속기가 구비되고 일측에 작동핸들(66)이 구비되어 로프의 권취작동이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 로프 권취장치(64)는 정역회전이 되는 모터가 구비되어 제어스위치에 의해 권취작동이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수냉식 방열부재(40)는 물이 유통될 수 있는 중공관체(41)와, 상기 중공관체(41)의 외측면 일측에 형성되어 PCB기판(34)이 부착될 수 있도록 한 부착면(42)과, 상기 중공관체(41)의 외측면 타측에 방사상으로 배치된 방열핀(43)으로 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 수냉식 방열부재(40)의 중공관체(41)에는 호스연결구(46)를 통해 연결호스(45)의 일측이 연결되고 연결호스(45)의 타측은 지지대(50)에 구비된 급수관로(48)의 분기구(49)와 연결되어 중공관체(41)에 물의 공급 및 순환작용이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 식물공장용 LED조명 재배장치.
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