KR20150101300A - Led 광원을 이용한 식물 재배 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 신재생 에너지로부터 공급받는 전력을 이용하여 LED 광원을 발광시키되, 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량 증대 및 에너지 절감 효율을 향상시킬 수 있는 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량을 증대하고 에너지 절감 효율을 향상시키는 동시에 탄소배출 절감 효과도 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량을 증대하고 에너지 절감 효율을 향상시키는 동시에 탄소배출 절감 효과도 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 신재생 에너지로부터 공급받는 전력을 이용하여 LED 광원을 발광시키되, 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량 증대 및 에너지 절감 효율을 향상시킬 수 있는 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템에 관한 것이다.
농업의 근대화는 환경 악화에 의존하지 않고 안전하게 농작물을 생산하는 것이 중요하다. 안전하고 안정된 생산성을 확보할 수 있는 수단으로써 농작물의 성장에 가장 영향을 주는 환경요인은 “빛”이다. 식물은 일반적으로 태양광을 통해 성장하지만, 태양광 중에서 광파장 종류에 따라 성장에 미치는 영향이 다르다. 예를 들면, 적색광에서는 광합성을 촉진하고 청색광에서는 광형태형성(phytochrome)이 이루어진다. 즉 식물이 필요로 하는 광파장만을 주사하는 것이 가능하면 효율 좋은 재배가 가능하게 된다. LED 광원은 식물에 필요한 광파장을 효율적으로 조사하여 환경이나 기후의 변화에 좌우되지 않고 식물을 재배한다. 특히 적색 LED 광원은, 다른 인공 광원과 비교하여 저전력으로 높은 재배 효과를 발휘하는 광원으로 알려져 있다.
식물 재배용으로서 고압 나트륨 램프는 30%라는 높은 발광 효율을 가지지만, 식물에 필요한 적색과 청색의 비율이 낮으며, 대량의 열을 발생하기 때문에 식물과는 거리를 충분히 두어야 하는 문제점이 있다. 그러나 형광등과 LED는 열을 발생하지 않기 때문에, 식물에 근접시켜 조사할 수 있어 조명효율을 큰 폭으로 증대할 수 있는 장점이 있다. LED와 형광등의 발광스펙트럼을 비교하였을 때 LED는 색 편성에 의해 스펙트럼을 바꿀 수 있는 장점 외에 수명이 10만 시간이라는 점으로 다른 광원에 비해 10배 가까이 긴 것이 특징이다.
이에 LED 광원을 이용하여 다양한 식물의 재배에 필요한 환경을 만들 수 있는 식물 재배 시스템에 대한 기술의 요구가 커지고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량 증대 및 에너지 절감 효율을 향상시킬 수 있는 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템을 제공하는 데 있다.
상기한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템은, 식물을 재배하는 각 재배구역의 상부에 배치되고, 적색 LED(loght Emiiting Diode), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하는 LED 어레이를 포함하는 LED 어레이부; 각 재배구역별로 재배하고자 하는 식물명을 입력받는 입력부; 각 식물의 종류에 따른 재배의 최적 파장, 광포화점, 일조시간, 온도, 습도에 대한 정보를 저장하고 있는 식물생육 데이터베이스; 및 상기 입력받은 식물명을 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 파장을 결정하고, 상기 결정된 최적 파장을 기초로 각 재배구역에 대하여 상기 LED 어레이의 각 LED의 점멸을 제어하는 LED 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 LED 어레이부는, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하되, 각 재배구역의 상부에 배치되는 복수의 LED 어레이; 및 상기 LED 어레이별로 구비되며, 상기 LED 제어신호에 따라 상기 LED 어레이의 각 LED에 공급되는 전압과 전류를 제어하는 복수의 구동회로를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 식물 재배 시스템은, 상기 재배구역의 온도 및 습도를 계측하는 센서부; 및 온도 및 습도를 조절하는 공조설비를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 입력받은 식물명을 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 온도 및 습도를 결정하고, 상기 결정된 최적 온도 및 습도를 기초로 상기 공조설비를 제어하는 공조 제어신호를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 입력받은 식물명을 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 일조시간을 결정하고, 상기 결정된 최적 일조시간을 기초로 각 재배구역별로 상기 LED 어레이의 점등 시간을 제어할 수 있다.
바람직하게는, 상기 입력부는 각 재배구역별로 재배 식물의 성장, 신장, 개화, 발아 중의 하나인 성장단계를 입력받고, 상기 식물생육 데이터베이스는 각 식물의 종류에 따라 성장단계에 따른 최적 파장을 더 저장하고 있으며, 상기 제어부는, 상기 입력받은 성장단계를 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 상기 LED 제어신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량을 증대하고 에너지 절감 효율을 향상시키는 동시에 탄소배출 절감 효과도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 LED 어레이부를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 제어부를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 LED 어레이부를 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 제어부를 나타낸 블록도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템은 LED(Light Emitting Diode) 어레이부(140), 제어부(150), 입력부(160) 및 식물생육 데이터베이스(170)를 포함하며, 신재생 에너지원(110), 배터리(120), 인버터(130), 공조설비(180) 및 센서부(190) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
신재생 에너지원(110)은 기존의 화석연료를 이용하는 것이 아닌 친환경적이고 재생가능한 에너지인 태양광 발전이나 풍력 발전을 통해 전기에너지를 공급하고, 배터리(120)는 신재생 에너지원(110)이 공급하는 전기에너지를 저장하는 역할을 수행한다.
인버터(130)는 배터리가 공급하는 직류전원을 변환하여 LED 어레이부(140)로 공급하는 역할을 수행하며, 제어부(150)는 인버터(130) 또는 배터리(120)로부터 LED 어레이부(140)로 공급되는 전기에너지를 제어하여 LED 어레이부(140)의 점등 시간이나 LED 어레이의 파장을 조절한다.
LED 어레이부(140)는 식물을 재배하는 각 재배구역(10)의 상부에 배치되고, 적색 LED(loght Emiiting Diode), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하는 LED 어레이를 포함한다.
도 2는 본 발명에 따른 LED 어레이부를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, LED 어레이부(140)는 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED들을 포함하는 복수의 LED 어레이(142_1~142_n) 및 각 LED 어레이의 각 LED에 공급되는 전압과 전류를 제어하는 복수의 구동회로(141_1~141_n)를 포함한다.
LED 어레이(142_1~142_n)는 각 재배구역(10_1~10_n)의 상부에 각각 배치되며, 각 LED 어레이(142_1~142_n)에는 각각 구동회로(141_1~141_n)가 연결된다.
각각의 LED 어레이(142_1~142_n)는 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED들로 구성되어 있는데, 각 색깔의 LED들이 일렬로 배열되거나 혹은 3색 LED가 각각 균일한 비율로 배열되는 등 다양한 방식으로 배열될 수 있다.
구동회로(141_1~141_n)는 각 LED 어레이(142_1~142_n) 별로 구비되는 회로서, 후술할 제어부(150)에서 제공되는 LED 제어신호에 따라 LED 어레이(142_1~142_n)의 각 LED에 공급되는 전압과 전류를 제어한다.
한편, 각 LED 어레이(142_1~142_n)에서 각 LED 들은 병렬로 연결되어 각 색깔의 LED가 동일 비율로 점멸되도록 제어됨으로써, 각 재배구역별로 균일한 파장대의 빛을 원하는 시간 동안 비출 수 있다.
예를 들어, 제1 재배구역(10_1)과 제2 재배구역(10_2)에 서로 다른 식물이 심어진 경우, 각 재배구역에 비춰지는 빛의 파장 및 비춰지는 시간들이 각각 상이하게 제어될 수 있다.
다시 도 1로 되돌아가 설명하도록 한다.
입력부(160)는 각 재배구역별로 재배하고자 하는 식물명을 입력받을 수 있으며, 각 재배구역별로 재배 식물의 성장, 신장, 개화, 발아 중의 하나인 성장단계를 더 입력받을 수 있다.
식물생육 데이터베이스(170)는 각 식물의 종류에 따른 재배의 최적 파장, 광포화점, 일조시간, 온도, 습도에 대한 정보를 저장하고 있는 데이터베이스로서, 각 식물의 종류에 따라 성장단계에 따른 최적 파장도 저장하고 있다. 여기서, 성장단계란 재배 식물의 성장, 신장, 개화, 발아 중의 하나를 의미한다.
제어부(150)는 입력받은 식물명을 기초로 식물생육 데이터베이스(170)를 검색하여 각 재배구역별로 최적 파장을 결정하고, 결정된 최적 파장을 기초로 각 재배구역에 대하여 LED 어레이의 각 LED의 점멸을 제어하는 LED 제어신호를 생성한다. 생성된 LED 제어신호는 해당하는 LED 어레이의 구동회로로 제공된다.
한편, 제어부(150)는 입력받은 식물명을 기초로 식물생육 데이터베이스(170)를 검색하여 각 재배구역별로 최적 일조시간을 결정하고, 결정된 최적 일조시간을 기초로 각 재배구역별로 LED 어레이의 점등 시간을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 입력받은 성장단계를 기초로 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 파장을 결정하고, 결정된 최적 파장을 기초로 각 재배구역에 대하여 LED 어레이의 각 LED의 점멸을 제어하는 LED 제어신호를 생성할 수도 있다.
센서부(190)는 각 재배구역의 온도 및 습도를 계측하는 구성요소로서, 온도를 계측하는 온도센서(미도시) 및 습도를 계측하는 습도센서(미도시)를 포함한다. 센서부(150)에서 계측된 온도 및 습도는 제어부(150)로 제공된다.
공조설비(180)는 각 재배구역의 온도 및 습도를 조절하는 설비로서, 제어부(150)에 의해 제어된다.
제어부(150)는 입력받은 식물명을 기초로 식물생육 데이터베이스(170)를 검색하여 각 재배구역별로 최적 온도 및 습도를 결정하고, 결정된 최적 온도 및 습도를 기초로 공조설비(180)를 제어하는 공조 제어신호를 생성한다.
도 3은 본 발명에 따른 제어부를 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(150)는 비교부(151), LED 제어부(152) 및 공조 제어부(153)를 포함한다.
비교부(151)는 입력받은 식물명을 기초로 식물생육 데이터베이스(170)에 저장되어 있는 정보를 비교 검색하여 각 재배구역별로 최적 파장을 결정하는 역할을 수행한다.
또한, 비교부(151)는 입력받은 식물명을 기초로 식물생육 데이터베이스(170)에 저장되어 있는 정보를 비교 검색하여 각 재배구역별로 최적 온도 및 습도를 결정할 수 있으며, 입력받은 식물명을 기초로 식물생육 데이터베이스(170)에 저장되어 있는 정보를 비교 검색하여 각 재배구역별로 최적 일조시간을 결정할 수 있으며, 입력받은 성장단계를 기초로 식물생육 데이터베이스(170)에 저장되어 있는 정보를 비교 검색하여 각 재배구역별로 최적 파장을 결정할 수 있다.
LED 제어부(152)는 비교부(151)에서 결정된 최적 파장 및/또는 최적 일조시간을 기초로 LED 어레이의 각 LED의 점멸을 제어하는 LED 제어신호를 생성하는 역할을 수행한다.
공조 제어부(153)는 비교부(151)에서 결정된 최적 온도 및 습도를 기초로 공조설비(180)를 제어하는 공조 제어신호를 생성하고, 생성된 공조 제어신호를 공조설비(180)로 제공한다.
본 발명에 의하면, 적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함한 3원색의 LED를 이용하여 재배하고자 하는 식물의 종류에 적합한 파장의 빛을 식물에게 비춰줌으로써 식물의 생산량을 증대하고 에너지 절감 효율을 향상시키는 동시에 탄소배출 절감 효과도 향상시킬 수 있다.
이상에서는 도면에 도시된 구체적인 실시예를 참고하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 이로부터 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하고, 그와 동등 및 균등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 보호 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 신재생 에너지원
120 : 배터리
130 : 인버터 140 : LED 어레이부
150 : 제어부 160 : 입력부
170 : 식물생육 데이터베이스 180 : 공조설비
190 : 센서부
130 : 인버터 140 : LED 어레이부
150 : 제어부 160 : 입력부
170 : 식물생육 데이터베이스 180 : 공조설비
190 : 센서부
Claims (6)
- 식물을 재배하는 각 재배구역의 상부에 배치되고, 적색 LED(Light Emiiting Diode), 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하는 LED 어레이를 포함하는 LED 어레이부;
각 재배구역별로 재배하고자 하는 식물명을 입력받는 입력부;
각 식물의 종류에 따른 재배의 최적 파장, 광포화점, 일조시간, 온도, 습도에 대한 정보를 저장하고 있는 식물생육 데이터베이스; 및
상기 입력받은 식물명을 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 파장을 결정하고, 상기 결정된 최적 파장을 기초로 각 재배구역에 대하여 상기 LED 어레이의 각 LED의 점멸을 제어하는 LED 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는, LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 LED 어레이부는,
적색 LED, 녹색 LED, 및 청색 LED를 포함하되, 각 재배구역의 상부에 배치되는 복수의 LED 어레이; 및
상기 LED 어레이별로 구비되며, 상기 LED 제어신호에 따라 상기 LED 어레이의 각 LED에 공급되는 전압과 전류를 제어하는 복수의 구동회로를 포함하는, LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서, 상기 식물 재배 시스템은,
상기 재배구역의 온도 및 습도를 계측하는 센서부; 및
온도 및 습도를 조절하는 공조설비를 더 포함하며,
상기 제어부는, 상기 입력받은 식물명을 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 온도 및 습도를 결정하고, 상기 결정된 최적 온도 및 습도를 기초로 상기 공조설비를 제어하는 공조 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 입력받은 식물명을 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 최적 일조시간을 결정하고, 상기 결정된 최적 일조시간을 기초로 각 재배구역별로 상기 LED 어레이의 점등 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는, LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 입력부는 각 재배구역별로 재배 식물의 성장, 신장, 개화, 발아 중의 하나인 성장단계를 입력받고,
상기 식물생육 데이터베이스는, 각 식물의 종류에 따라 성장단계에 따른 최적 파장을 더 저장하고 있으며,
상기 제어부는, 상기 입력받은 성장단계를 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 상기 LED 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 입력부는 각 재배구역별로 재배 식물의 성장, 신장, 개화, 발아 중의 하나인 성장단계를 입력받고,
상기 식물생육 데이터베이스는, 각 식물의 종류에 따라 성장단계에 따른 최적 파장을 더 저장하고 있으며,
상기 제어부는, 상기 입력받은 성장단계를 기초로 상기 식물생육 데이터베이스를 검색하여 각 재배구역별로 상기 LED 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, LED 광원을 이용한 식물 재배 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020140022860A KR20150101300A (ko) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Led 광원을 이용한 식물 재배 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020140022860A KR20150101300A (ko) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Led 광원을 이용한 식물 재배 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150101300A true KR20150101300A (ko) | 2015-09-03 |
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ID=54242508
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140022860A KR20150101300A (ko) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Led 광원을 이용한 식물 재배 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150101300A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180059988A (ko) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 송광수 | IoT 기반의 곤충생육관리 서비스 제공 시스템 |
| KR20200008563A (ko) * | 2017-05-02 | 2020-01-28 | 10644137 캐나다 인코포레이티드 | Led 광을 사용한 식물의 재배 방법 및 동일한 것을 이용하는 led 광 시스템 |
| KR102268524B1 (ko) * | 2020-10-29 | 2021-06-24 | 주식회사 아이엘사이언스 | 실리콘 LED 램프를 이용한 IoT제어 스마트팜 시스템 |
| KR20220071852A (ko) * | 2020-11-24 | 2022-05-31 | 주식회사 유니크온 | 조명 컨트롤러 |
-
2014
- 2014-02-26 KR KR1020140022860A patent/KR20150101300A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR20200008563A (ko) * | 2017-05-02 | 2020-01-28 | 10644137 캐나다 인코포레이티드 | Led 광을 사용한 식물의 재배 방법 및 동일한 것을 이용하는 led 광 시스템 |
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