WO2022145942A1 - 식물 재배용 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치 - Google Patents

식물 재배용 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치 Download PDF

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WO2022145942A1
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light source
growth
auxiliary light
plant
light
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PCT/KR2021/019998
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송현수
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서울바이오시스주식회사
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/04—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth
    • A01G7/045—Electric or magnetic or acoustic treatment of plants for promoting growth with electric lighting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for
    • A01G22/20—Cereals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/004—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/007—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array enclosed in a casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2113/00—Combination of light sources
    • F21Y2113/10—Combination of light sources of different colours

Definitions

  • the present invention relates to a light source module for plant cultivation and a plant cultivation apparatus including the same.
  • Plants use light energy to perform photosynthesis to synthesize organic matter from carbon dioxide and water. Plants use the chemical energy of organic matter obtained through photosynthesis as nutrients for growth and the like.
  • Plants contain useful substances having an effect on a target object.
  • the content of useful substances contained in plants varies according to growth and environment. Plants, for example, protect themselves by producing antioxidants to defend against stress-induced damage.
  • useful substances contained may vary depending on the type of plant.
  • useful substances have various functions for each type.
  • UV treatment is performed on plants without considering the types of plants and types of useful substances.
  • An object of the present invention is to provide a light source module capable of efficiently improving the content of useful substances in plants by providing ultraviolet rays to plants, and to provide a plant cultivation apparatus including the same.
  • Another object to be solved by the present invention is to provide a light source module capable of efficiently improving the content of a specific useful substance in a plant, and a plant cultivation apparatus including the same.
  • the light source module may include at least one substrate, at least one growth light source, and at least one auxiliary light source.
  • the at least one growth light source and the at least one auxiliary light source may be disposed on the at least one substrate.
  • the growth light source may emit growth light for plant growth.
  • auxiliary light source may emit auxiliary light, which is ultraviolet light, which improves the content of useful substances in plants.
  • the light for growth may be white light.
  • the auxiliary light source may emit the auxiliary light with a cumulative energy amount of 0.3 KJ/m2 or more and less than 20.2 KJ/m2 toward the plant during the period in which the plant is grown.
  • the useful substance may include at least one of total phenol, antioxidant, Rutonarin, and Saponarin.
  • the auxiliary light source emits the auxiliary light with a cumulative energy amount of more than 1.3 KJ/m2 and less than 20.2 KJ/m2 or 2.7 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less during the period in which the plant is grown. can be emitted towards
  • the auxiliary light emitted from the auxiliary light source may improve the total phenol content of the plant.
  • the auxiliary light source emits the auxiliary light with an accumulated energy amount of more than 2.7 KJ/m2 and less than 20.2 KJ/m2 or 4 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less during the period in which the plant is grown. can be emitted towards
  • the auxiliary light emitted from the auxiliary light source may improve the antioxidant degree of the plant.
  • the auxiliary light source emits the auxiliary light with a cumulative energy amount of more than 2.7 KJ/m2 and less than 1.34 KJ/m2 or 4 KJ/m2 or more and 8.1 KJ/m2 or less during the period in which the plant is grown. can be emitted towards
  • the auxiliary light emitted from the auxiliary light source may improve the rutonarin content of the plant.
  • the auxiliary light source may emit the auxiliary light of the accumulated energy of 0.3 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less toward the plant during the period in which the plant is grown.
  • the auxiliary light emitted from the auxiliary light source may improve the saponarin content of the plant.
  • the at least one growth light source may include at least one first growth light source emitting the white light and at least one additional growth light source.
  • the at least one additional growth light source may include at least one of at least one second growth light source emitting red light and at least one of the third growth light source emitting blue light.
  • the auxiliary light source may be ultraviolet light having a peak wavelength in a wavelength range of 280 nm to 320 nm.
  • the plant may be sprouted barley.
  • the plant cultivation apparatus may provide a space in which the plant is grown.
  • the plant cultivation apparatus may include the light source module according to an embodiment of the present invention including the substrate, the at least one growth light source, and the at least one auxiliary light source.
  • the plant cultivation apparatus may further include at least one of a tray for supporting the plant during the cultivation period, a water supply unit for supplying moisture to the plant, and a control unit for controlling the operation of the light source module.
  • the plant cultivation system may include at least one substrate, at least one growth light source disposed on the at least one substrate, and at least one auxiliary light source.
  • the growth light source may emit growth light for plant growth.
  • the auxiliary light source may emit auxiliary light, which is ultraviolet light, which improves the content of useful substances in plants.
  • the light for growth may be white light.
  • the auxiliary light source may emit the auxiliary light with a cumulative energy amount of 0.3 KJ/m2 or more and less than 20.2 KJ/m2 toward the plant during the period in which the plant is grown.
  • the light source module and the plant cultivation apparatus including the same can provide ultraviolet rays to plants to efficiently improve the content of useful substances in plants.
  • the light source module and the plant cultivation apparatus including the same can efficiently improve the content of specific useful substances by controlling the accumulated energy amount of ultraviolet rays provided to plants.
  • 3 is a view confirming the damage to sprouted barley according to the accumulated energy amount of auxiliary light.
  • 5 is a graph showing the results of Experiment 4 measuring the total phenol content of sprouted barley according to the auxiliary light treatment.
  • 11 is a graph showing the results of Experiment 10 measuring the saponarin content of sprouted barley according to auxiliary light treatment.
  • FIG. 12 is an exemplary view showing a plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an exemplary view illustrating a light source module according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a view showing a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to the first embodiment of the present invention.
  • 15 is a view showing a spectrum of light emitted from the light source module according to the first embodiment of the present invention.
  • 16 is an exemplary view illustrating a light source module according to a second embodiment of the present invention.
  • 17 is a view showing a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from a light source module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows an exemplary view of a light source module according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an exemplary view illustrating a light source module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from a light source module according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from a light source module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is an exemplary view illustrating a light source module according to a sixth embodiment of the present invention.
  • 25 is an exemplary view illustrating a light source module according to a seventh embodiment of the present invention.
  • 26 is an exemplary view illustrating a light source module according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from a light source module according to an eighth embodiment of the present invention.
  • 29 is an exemplary view illustrating a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is an exemplary view illustrating a light spectrum emitted by a light source module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 is an exemplary view illustrating a light source module according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to a tenth embodiment of the present invention.
  • FIG 33 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from a light source module according to a tenth embodiment.
  • the plant used in this experiment is sprouted barley.
  • the light for growth irradiated to the plant in this experiment is visible light that helps the growth of the plant.
  • the auxiliary light irradiated to the plant in this experiment is ultraviolet to increase the content of useful substances in the plant.
  • the seeds of sprouted barley were sterilized, then transferred to a tray, sprayed with water, and germinated in dark conditions for 3 days.
  • Germination of sprouted barley was irradiated with growth light or both growth light and auxiliary light were irradiated to cultivate sprouted barley for 7 days.
  • sprouted barley was cultivated under an environment in which a light cycle of 16 hours and a dark cycle of 8 hours were repeated during the 7-day cultivation period.
  • Light for growth was provided to sprouted barley at a total amount of about 60 ⁇ mol/m2s during the 7-day cultivation period.
  • Auxiliary light was provided with different cumulative energy amounts to a plurality of sprouted barley groups during the 7-day cultivation period.
  • the auxiliary light provided to the sprouted barley is ultraviolet rays having a peak wavelength in a wavelength range of 280 nm to 320 nm.
  • control group (Control 1 to Control 3) is a group of barley sprouts grown in an environment provided with light for growth without auxiliary light treatment.
  • the experimental group is a group of sprouted barley grown in an environment in which both growth light and auxiliary light are provided.
  • Experimental Group 1 is a group of sprouted barley provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 0.3 KJ/m2.
  • Experimental group 2 is a barley sprout group provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 0.7 KJ/m2.
  • experimental group 3 is a barley sprout group provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 1.3 KJ/m 2 .
  • Experimental group 4 is a barley sprout group provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 2.7 KJ/m2.
  • Experimental group 5 is a barley sprout group provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 4 KJ/m2.
  • Experimental group 6 is a group of sprouted barley provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 8.1 KJ/m2.
  • Experimental group 7 is a group of sprouted barley provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 13.4 KJ/m2.
  • Experimental group 8 was a group of sprouted barley provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 20.2 KJ/m2.
  • experimental group 9 is a barley sprout group provided with auxiliary light with a cumulative energy amount of about 40.3 KJ/m 2 .
  • the accumulated energy amount of the auxiliary light provided to the barley sprout is the accumulated energy amount of the auxiliary light emitted by the light source to the space where the barley sprout is grown.
  • Experiment 1 is an experiment to confirm the growth of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light.
  • Experiment 1 is to measure the dry weight of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light.
  • Experimental group 2 and experimental group 3 had higher dry weight than control group 1.
  • the dry weight of the experimental group 1 was lower than that of the control group 1, but it was included in the error group with a similar level.
  • experimental groups 1 to 3 grew to a level similar to that of control group 1.
  • Experiment 2 is an experiment to check the growth of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light by measuring the dry weight of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light, as in Experiment 1.
  • 3 is a view confirming the damage to sprouted barley according to the accumulated energy amount of auxiliary light.
  • auxiliary light with an accumulated energy amount of less than 20.2 KJ/m2 does not damage the growth of sprouted barley. Furthermore, the accumulated energy of auxiliary light that does not damage the growth of sprouted barley is 13.4 KJ/m2 or less.
  • Experiment 3 is the first experiment to measure the total phenol content of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • experimental groups 1 to 3 had a higher total phenol content than control group 1, but the difference was not significant.
  • experimental group 6 experimental group 8
  • experimental group 9 had significantly higher total phenol content than control group 1.
  • Experiment 4 is the second experiment to measure the total phenol content of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • 5 is a graph showing the results of Experiment 4 measuring the total phenol content of sprouted barley according to the auxiliary light treatment.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light capable of increasing the total phenol content of sprouted barley may be greater than 1.3 KJ/m2 and less than 20.2 KJ/m2. Furthermore, the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that can satisfy both the normal growth of sprouted barley and the increase of the total phenol content may be 2.7 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less.
  • Experiment 5 is the first experiment to measure the antioxidant level of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • Experiment 6 is the second experiment to measure the antioxidant level of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light capable of increasing the antioxidant degree of sprouted barley may be greater than 2.7 KJ/m2 and less than 20.2 KJ/m2.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that can satisfy both the normal growth of sprouted barley and the increase in antioxidant level may be 4 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less.
  • Experiments 7 to 10 are experiments in which the content of specific useful substances according to auxiliary light treatment is measured.
  • Rutonarin and saponarin are known to have whitening, antioxidant, anti-cancer and anti-inflammatory effects.
  • rutonarin and saponarin are known to have the effects of relieving a hangover and improving alcoholic fatty liver.
  • saponarin is known to be effective in antidiabetic.
  • Experiment 7 is the first experiment to measure the rutonarin content of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the rutonarin content of sprouted barley is more than 0.7 KJ/m2 and less than 20.2 KJ/m2. Furthermore, according to Experiment 7, it can be seen that the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the rutonarin content of sprouted barley is 1.3 KJ/m2 or more and 8.1 KJ/m2 or less.
  • Experiment 8 is the second experiment to measure the rotunarin content of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • Experimental Group 4 had a rutonarin content at a level similar to that of Control 2.
  • experimental group 5 and experimental group 6 had a significantly higher rutonarin content than control group 2.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the rutonarin content of sprouted barley is more than 2.7 KJ/m2 and less than 13.4 KJ/m2. Furthermore, according to Experiment 8, it can be seen that the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the rutonarin content of sprouted barley is 4 KJ/m2 or more and 8.1 KJ/m2 or less.
  • the cumulative energy amount range of auxiliary light capable of increasing the rutonarin content of sprouted barley is more than 2.7 KJ/m2 and less than 13.4 KJ/m2. Furthermore, through Experiment 7 and Experiment 8, it can be deduced that the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that can increase the rutonarin content of sprouted barley is 4 KJ/m2 or more and 8.1 KJ/m2 or less.
  • the range of the accumulated energy amount of the auxiliary light capable of increasing the rutonarin content is included in the range of the accumulated energy amount of the auxiliary light in which the normal growth of barley sprouts is possible.
  • Experiment 9 is the first experiment to measure the saponarin content of sprouted barley according to the accumulated energy amount of auxiliary light provided to the barley sprouts.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the saponarin content of sprouted barley is 0.3 KJ/m2 or more and less than 20.2 KJ/m2. Furthermore, according to Experiment 9, it can be seen that the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the saponarin content of sprouted barley is 0.3 KJ/m2 or more and 8.1 KJ/m2 or less.
  • Experiment 10 is the second experiment to measure the saponarin content of sprouted barley according to the accumulated energy of auxiliary light provided to the sprouted barley.
  • 11 is a graph showing the results of Experiment 10 measuring the saponarin content of sprouted barley according to auxiliary light treatment.
  • the saponarin content of experimental groups 4 to 8 was significantly higher than the saponarin content of control group 2.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the saponarin content of sprouted barley is 2.7 KJ/m2 or more and 20.2 KJ/m2 or less. Furthermore, it can be seen from Experiment 10 that the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that increases the saponarin content of sprouted barley is 2.7 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less.
  • the cumulative energy range of auxiliary light that can increase the saponarin content of sprouted barley is 0.3 KJ/m2 or more and less than 20.2 KJ/m2. Furthermore, through Experiment 9 and Experiment 10, it can be deduced that the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that can increase the saponarin content of sprouted barley is 0.3 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less.
  • the range of the accumulated energy amount of auxiliary light capable of increasing the saponarin content of sprouted barley may be 0.3 KJ/m2 or more and less than 20.2 KJ/m2. Furthermore, the range of the accumulated energy amount of auxiliary light that can satisfy both the normal growth of sprouted barley and the increase of the saponarin content may be 0.3 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less.
  • FIG. 12 is an exemplary view showing a plant cultivation apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating the plant cultivation apparatus 1 of the present embodiment.
  • the plant cultivation apparatus 1 provides a space in which plants are grown.
  • the plant cultivation apparatus 1 it is possible to grow a plant having an improved content of useful substances through the plant cultivation apparatus 1 .
  • the plant may be sprouted barley.
  • the plant cultivation apparatus 1 of this embodiment may include a tray 3 , a water supply unit 2 , a light source module 10 , and a control unit 4 .
  • the tray 3 serves to support the sprouted barley so that the seeds of the sprouted barley are germinated, the sprouted barley is erected, and moisture is supplied to the roots.
  • the moisture supply unit 2 supplies moisture to the sprouted barley grown in the tray 3 .
  • the moisture supply unit 2 is located at the lower portion of the tray 3 , and a material 5 capable of supplying moisture to sprouted barley, such as water, may be stored.
  • a culture solution capable of supplying nutrients to sprouted barley may be stored in the water supply unit 2 .
  • the root part of the sprouted barley fixed to the tray 3 is immersed in the water or culture solution stored in the moisture supply unit 2, so that moisture and nutrients can be provided to the sprouted barley.
  • the light source module 10 may provide light for growth and auxiliary light to plants.
  • the light source module 10 may emit the light for growth and the auxiliary light to the space where the plant is grown, and provide the light for growth and the auxiliary light to the plant. That is, the accumulated energy amount of light provided to the plant is the accumulated energy amount of light emitted by the light source module 10 to the plant cultivation space.
  • Growth light is light provided to sprouted barley for growth of sprouted barley.
  • auxiliary light is light provided to the sprouted barley in order to increase the useful substance content of the sprouted barley.
  • the light source module 10 may irradiate the sprouted barley with light for growth of about 60 mol/m 2 s during the plant cultivation period.
  • the light source module 10 may provide auxiliary light to the sprouted barley during the plant cultivation period.
  • the light source module 10 may provide light for growth and auxiliary light to sprouted barley at the same time during the light cycle.
  • the light cycle that provides light to sprouted barley is 16 hours and the dark cycle that does not provide light to sprouted barley is 8 hours.
  • the light cycle and dark cycle take place alternately.
  • the light source module 10 may include a substrate 130 , a growth light source 110 emitting light for growth, and an auxiliary light source 120 emitting auxiliary light.
  • the growth light source 110 and the auxiliary light may operate simultaneously or separately.
  • the plant cultivation apparatus 1 shown in FIG. 12 includes one light source module 10 . However, the number of light source modules 10 included in the plant cultivation apparatus 1 may be changed.
  • the plant cultivation apparatus 1 of the embodiment of the present invention can improve the content of useful substances in sprouted barley by providing auxiliary light of 0.3 KJ/m2 or more and less than 20.2 KJ/m2 to sprouted barley during the growing period of sprouted barley. have.
  • the plant cultivation apparatus 1 of the embodiment of the present invention may change the accumulated energy amount of auxiliary light provided to barley sprouts according to the purpose. That is, the plant cultivation apparatus 1 may increase the content of a desired specific useful material by adjusting the accumulated energy amount of the auxiliary light emitted from the light source module 10 .
  • the light source module 10 may irradiate auxiliary light with a cumulative energy amount of more than 1.3 KJ/m2 and less than 20.2 KJ/m2 to the sprouted barley during the plant cultivation period in order to improve the total phenol content of the sprouted barley. Furthermore, the light source module 10 may provide auxiliary light with a cumulative energy amount of 2.7 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less to sprouted barley during the cultivation period in order to improve the total phenol content.
  • the light source module 10 may irradiate auxiliary light with a cumulative energy amount of more than 2.7 KJ/m2 and less than 2.02 KJ/m2 to the sprouted barley during the plant cultivation period in order to improve the antioxidant degree of the sprouted barley. Furthermore, the light source module 10 may provide auxiliary light with a cumulative energy amount of 4 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less to sprouted barley during the cultivation period to improve the degree of antioxidant.
  • the light source module 10 may irradiate auxiliary light with an accumulated energy amount of 0.3KJ/m2 or more and less than 2.02 KJ/m2 to the sprouted barley during the plant cultivation period to improve the saponarin content of the sprouted barley. Furthermore, the light source module 10 may provide auxiliary light with a cumulative energy amount of 0.3 KJ/m2 or more and 13.4 KJ/m2 or less to sprouted barley during the cultivation period to improve the saponarin content.
  • the light source module 10 may irradiate auxiliary light with an accumulated energy amount of more than 2.7 KJ/m2 and less than 2.02 KJ/m2 to the sprouted barley during the plant cultivation period to improve the rutonarin content of the sprouted barley. Furthermore, the light source module 10 may provide auxiliary light with a cumulative energy amount of 4 KJ/m2 or more and 8.1 KJ/m2 or less to sprouted barley during the cultivation period to improve the rutonarin content.
  • the controller 4 may control the operation of the light source module 10 according to an externally input signal or pre-stored data.
  • the externally input signal or pre-stored data includes information on the type of useful substance to be increased in content, information on the accumulated energy range corresponding to the type of specific useful substance, information on the light cycle and the dark cycle, etc. may include
  • the controller 4 may control the operation cycle of the light source module 10, the amount of light for growth, and the light amount of the auxiliary light according to an external signal or data stored in advance.
  • the controller 4 may control the amount of light for growth and auxiliary light by adjusting the number of operating growth light sources 110 and the number of auxiliary light sources 120 .
  • controller 4 may control the amount of light for growth and auxiliary light by adjusting the magnitude of the voltage or current supplied to the growth light source 110 and the auxiliary light source 120 .
  • the controller 4 may control the amount of light and the operating time of the light source module 10 to adjust the accumulated energy of the light for growth and the auxiliary light provided to the plant.
  • control unit 4 and the light source module 10 are provided to the plant cultivation apparatus 1 as independent components.
  • the configuration of the plant cultivation apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is not limited thereto.
  • the substrate 130 of the light source module 10 may serve as the control unit 4 .
  • the plant cultivation apparatus 1 of FIG. 12 is only an example to which the light source module 10 capable of cultivating sprouted barley so as to increase the content of useful substances is applied.
  • the light source module 10 of the embodiment of the present invention can be installed in any device and cultivation space for cultivating sprouted barley, so that sprouted barley having an increased content of useful substances can be grown.
  • 13 to 33 relate to a light source module for plant cultivation of various embodiments for improving the growth of sprouted barley and the content of useful substances.
  • the x-axis represents a wavelength band of light
  • the y-axis represents light intensity
  • the y-axis luminous intensity is a value relative to the size of wavelengths included in light.
  • 13 to 15 are exemplary views for explaining the characteristics of the light source module according to the first embodiment of the present invention.
  • 13 is an exemplary view showing the light source module 11 according to the first embodiment of the present invention.
  • 14 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from the growth light source 110 of the light source module 11 according to the first embodiment.
  • 15 is a view showing a spectrum of light emitted from the light source module 11 according to the first embodiment.
  • the light source module 11 of the first embodiment may include a substrate 130 , a growth light source 110 , and an auxiliary light source 120 .
  • the growth light source 110 provides light for growth that helps the plant to grow.
  • the auxiliary light source 120 provides auxiliary light that can increase the useful substance content of the plant to the plant.
  • the growth light source 110 and the auxiliary light source 120 may be mounted on the substrate 130 .
  • the substrate 130 may be electrically connected to the growth light source 110 and the auxiliary light source 120 to supply power to the growth light source 110 and the auxiliary light source 120 .
  • a plurality of growth light sources 110 and a plurality of auxiliary light sources 120 are mounted on a substrate 130 . Also, the auxiliary light source 120 is disposed between the growth light sources 110 .
  • the number and arrangement of the growth light sources 110 and the auxiliary light sources 120 of the light source module 11 are not limited thereto, and may be variously changed.
  • the plurality of growth light sources 110 and the plurality of auxiliary light sources 120 may operate simultaneously. That is, both the plurality of growth light sources 110 and the plurality of auxiliary light sources 120 may be turned on and off at the same time.
  • the plurality of growth light sources 110 and the plurality of auxiliary light sources 120 may operate independently of each other. That is, the group of growth light sources 110 including the plurality of growth light sources 110 and the group of auxiliary light sources 120 including the plurality of auxiliary light sources 120 may operate independently of each other.
  • all light sources may operate independently.
  • the growth light source 110 of the light source module 11 of the present embodiment may emit white light, which is light for growth.
  • the growth light emitted from the growth light source 110 may be white light having a spectrum similar to sunlight.
  • the spectrum of light emitted from the growth light source 110 may include at least four peak wavelengths.
  • the light emitted from the growth light source 110 and irradiated to the plant is about 430 nm or less, about 440 nm to 460 nm, about 510 nm to 530 nm and about 600 nm to 630 nm It may have a spectrum characteristic having a peak wavelength, respectively. .
  • the auxiliary light source 120 of the light source module 11 of the present embodiment may emit ultraviolet light, which is an auxiliary light.
  • the auxiliary light emitted from the auxiliary light source 120 may be any kind of ultraviolet light as long as it can increase the content of useful substances in plants.
  • the auxiliary light of the auxiliary light source 120 may be ultraviolet light having a peak wavelength between 280 nm and 320 nm.
  • the auxiliary light source of the light source module of another embodiment to be described later is the same as the auxiliary light source of the light source module 11 of the first embodiment.
  • the light emitted from the light source module 11 of the present embodiment includes the growth light emitted from the growth light source 110 and the auxiliary light emitted from the auxiliary light source 120 .
  • the light source module 11 of the first embodiment may provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 15 to the plant.
  • 16 to 18 are exemplary views for explaining the characteristics of the light source module according to the second embodiment of the present invention.
  • 16 is an exemplary view showing the light source module 12 according to the second embodiment of the present invention.
  • 17 is a view showing a spectrum of light emitted from the growth light source 115 of the light source module 12 according to the second embodiment.
  • 18 is a view showing a spectrum of light emitted from the light source module 12 according to the second embodiment.
  • the light source module 12 of the second embodiment may include a substrate 130 , a growth light source 115 , and an auxiliary light source 120 .
  • the light for growth emitted from the growth light source 115 of the light source module 12 of the present embodiment may be white light.
  • the growth light emitted from the growth light source 115 of the light source module 12 of the present embodiment may have different spectral characteristics from the growth light emitted from the growth light source of the light source module of the first embodiment.
  • the growth light source 115 may emit white light having a maximum peak wavelength in a range of 400 nm to 500 nm.
  • auxiliary light source 120 of the light source module 12 of the present embodiment is the same as the auxiliary light source of the light source module of the first embodiment.
  • the light source module 12 of the second embodiment may emit light having the spectral characteristics shown in FIG. 18 .
  • FIG. 19 shows an exemplary view of a light source module according to a third embodiment of the present invention.
  • both the growth light source and the auxiliary light source are mounted on the same substrate.
  • the light source module 13 of the third embodiment has a structure in which the growth light source 110 and the auxiliary light source 120 are disposed on different substrates.
  • the light source module 13 of this embodiment may include a first light source module 301 and a second light source module 302 .
  • the first light source module 301 may include a first substrate 331 and a growth light source 110 .
  • the growth light source 110 may be the same as the growth light source of the light source module of the first embodiment or the second embodiment.
  • the first light source module 301 may emit light for growth having the spectral characteristics shown in FIG. 14 or 17 .
  • the second light source module 302 may include a second substrate 332 and an auxiliary light source 120 emitting auxiliary light, which is ultraviolet light.
  • the light source module 13 of the third embodiment has the same configuration of light sources included in the light source module of the first or second embodiment, only the arrangement of the light sources is different. Accordingly, the light source module 13 of the third embodiment emits light having the same spectral characteristics as the light source module of the first or second embodiment.
  • the light source module 13 of the third embodiment may provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 15 or 18 to sprouted barley.
  • 20 to 22 are exemplary views for explaining the characteristics of the light source module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is an exemplary view showing the light source module 14 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from the growth light source 410 of the light source module 14 according to the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is a view showing a spectrum of light emitted from the light source module 14 according to the fourth embodiment.
  • the light source module 14 of the fourth embodiment may include a substrate 130 , a growth light source 410 , and an auxiliary light source 120 .
  • the growth light source 410 may include a first growth light source 411 and a second growth light source 412 .
  • the first growth light source 411 may emit white light.
  • the first growth light source 411 may emit white light having the same spectral characteristics as the growth light source of the light source module of the first embodiment.
  • the second growth light source 412 may emit red light having a peak wavelength in a wavelength range of 600 nm to 700 nm.
  • the growth light source 410 of the light source module 14 of the present embodiment can emit light for growth in which the light emitted from the first growth light source 411 and the light emitted from the second growth light source 412 are mixed. have.
  • the growth light source 410 of the light source module 14 of the present embodiment may emit light for growth having the spectral characteristics shown in FIG. 21 .
  • the light source module 14 of the present embodiment may emit a mixture of a growth light in which a white light and a red light are mixed and an auxiliary light that is an ultraviolet light.
  • the light source module 14 of this embodiment may provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 22 to sprouted barley.
  • the light source module 14 of the fourth embodiment has a structure in which the first growth light source 411 , the second growth light source 412 , and the auxiliary light source 120 are all mounted on one substrate 130 . can have
  • the second growth light source 412 may be disposed between the first growth light sources 411 .
  • auxiliary light source 120 may be disposed between the second growth light sources 412 .
  • the number and arrangement of the first growth light source 411 , the second growth light source 412 , and the auxiliary light source 120 are not limited to the structure illustrated in FIG. 20 , and may be variously changed.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating a spectrum of light emitted from a light source module according to a fifth embodiment of the present invention.
  • the light emitted from the second growth light source 412 and the auxiliary light source of the light source module of the fifth embodiment may be the same as the light emitted from the second growth light source and the auxiliary light source of the light source module of the fourth embodiment.
  • the light emitted from the first growth light source of the light source module of the fifth embodiment may be different from the light emitted from the light source module of the fourth embodiment.
  • the first growth light source of the light source module of the fifth embodiment may emit white light having the same spectral characteristics as the growth light source of the light source module of the second embodiment.
  • the light source module of the fifth embodiment can provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 23 to sprouted barley.
  • FIG. 24 is an exemplary view illustrating a light source module according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the light source module 16 may include a first light source module 601 and a second light source module 602 .
  • the first light source module 601 may include a first substrate 631 and a growth light source 610 mounted on the first substrate 631 .
  • the growth light source 610 may include a first growth light source 611 and a second growth light source 612 .
  • the second light source module 602 may include a second substrate 632 and an auxiliary light source 120 mounted on the second substrate 632 .
  • the first growth light source 611, the second growth light source 612, and the auxiliary light source 120 of the light source module 16 of the sixth embodiment are the first growth light source of the light source module of the fourth embodiment and the fifth embodiment, the second growth light source 2 Can be the same as growth light source and auxiliary light source.
  • the light source module of the fourth and fifth embodiments has a structure in which all light sources are mounted on one substrate, but the light source module 16 of this embodiment has the growth light source 610 and the auxiliary light source 120 mounted on different substrates. has a structure to be
  • the first growth light source 611 and the second growth light source 612 are mounted on the first substrate 631
  • the auxiliary light source 120 is mounted on the second substrate 632 .
  • the light source module 16 of the sixth embodiment has a structure different from that of the light source module of the fourth and fifth embodiments, but can provide light having the same spectral characteristics as those of FIG. 22 or 23 to sprouted barley. .
  • 25 is an exemplary view illustrating a light source module according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the light source module 17 may include a first light source module 701 , a second light source module 702 , and a third light source module 703 .
  • the first light source module 701 includes a first substrate 731 and a first growth light source 711 mounted on the first substrate 731 .
  • the second light source module 702 includes a second substrate 732 and a second growth light source 712 mounted on the second substrate 732 .
  • the third light source module 703 includes a third substrate 733 and an auxiliary light source 120 mounted on the third substrate 733 .
  • the light source module 17 of the present embodiment is mounted on different substrates for each type of light source.
  • the first growth light source 711 , the second growth light source 712 , and the auxiliary light source 120 are the same as the first growth light source second growth light source and the auxiliary light source of the light source module of the fourth and fifth embodiments.
  • the light source module 17 of the seventh embodiment is different in structure from the light source module of the fourth and fifth embodiments, but can provide light having the same spectral characteristics as those of FIGS. 22 or 23 to sprouted barley.
  • 26 to 28 are exemplary views for explaining the characteristics of the light source module according to the eighth embodiment.
  • 26 is an exemplary view showing the light source module 18 according to the eighth embodiment of the present invention.
  • 27 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from the growth light source 810 of the light source module 18 according to the eighth embodiment.
  • 28 is an exemplary view showing a spectrum of light emitted from the light source module 18 according to the eighth embodiment.
  • the light source module 18 of the eighth embodiment may include a substrate 130 , a growth light source 810 , and an auxiliary light source 120 .
  • the growth light source 810 may include a first growth light source 811 emitting white light, a second growth light source 812 emitting red light, and a third growth light source 813 emitting blue light.
  • the light source module 18 of this embodiment may have a structure in which the growth light source 810 and the auxiliary light source 120 are mounted on the same substrate 130 .
  • the light source module 18 of the present embodiment may have a structure in which the growth light source 810 and the auxiliary light source 120 are mounted on different substrates.
  • the light source module 18 of this embodiment has a structure in which the first growth light source 811 , the second growth light source 812 , the third growth light source 813 , and the auxiliary light source 120 are all mounted on different substrates. may be
  • the number and arrangement of the first growth light source 811 , the second growth light source 812 , the third growth light source 813 , and the auxiliary light source 120 may be variously changed.
  • the first growth light source 811 may emit white light.
  • the second growth light source 812 may emit red light having a peak wavelength in a wavelength range of 600 nm to 700 nm.
  • the third growth light source 813 may emit blue light having a peak wavelength in a wavelength range of 400 nm to 500 nm.
  • the growth light source 810 may emit a mixture of white light, red light, and blue light for growth.
  • the white light may be white light having the same spectral characteristics as the white light emitted from the growth light source of the light source module of the first embodiment.
  • the growth light source 810 of the present embodiment may emit visible light having the spectral characteristics shown in FIG. 27 .
  • the light source module 18 of the eighth embodiment can provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 28 to sprouted barley.
  • 29 and 30 are diagrams for explaining a spectrum of light of a light source module according to a ninth embodiment of the present invention.
  • 29 is an exemplary view illustrating a spectrum of light emitted from a growth light source of a light source module according to a ninth embodiment.
  • 30 is an exemplary view illustrating a light spectrum emitted by the light source module according to the ninth embodiment.
  • the light source module of the ninth embodiment has the same components as the light source module of the eighth embodiment except for the first growth light source.
  • the first growth light source of the light source module of the present embodiment emits white light having the same spectral characteristics as the growth light source of the light source module of the second embodiment.
  • the growth light source of the present embodiment may emit light for growth, which is a mixture of red light, blue light, and white light emitted from the growth light source of the light source module of the second embodiment.
  • the growth light source of the light source module of the present embodiment may emit light for growth having the spectral characteristics shown in FIG. 29 .
  • the light source module of this embodiment may provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 30 to sprouted barley.
  • 31 to 33 are exemplary views for explaining the characteristics of the light source module according to the tenth embodiment.
  • 31 is an exemplary view showing the light source module 20 according to the tenth embodiment of the present invention.
  • 32 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from the growth light source 210 of the light source module 20 according to the tenth embodiment.
  • 33 is an exemplary diagram illustrating a spectrum of light emitted from the light source module 20 according to the tenth embodiment.
  • the light source module 20 may include a substrate 130 , a growth light source 210 , and an auxiliary light source 120 .
  • the growth light source 210 may include a first growth light source 211 emitting white light and a third growth light source 213 emitting blue light.
  • the light source module 20 of this embodiment may have a structure in which the growth light source 210 and the auxiliary light source 120 are mounted on the same substrate 130 as shown in FIG. 31 .
  • the light source module 20 of the present embodiment may have a structure in which the growth light source 210 and the auxiliary light source 120 are mounted on different substrates.
  • the light source module 20 of the present embodiment may have a structure in which the first growth light source 211 , the third growth light source 213 , and the auxiliary light source 120 are all mounted on different substrates. As such, the number and arrangement of the first growth light source 211 , the third growth light source 213 , and the auxiliary light source 120 may be variously changed.
  • the first growth light source 211 of the present embodiment may emit white light.
  • the third growth light source 213 of the present embodiment may emit blue light having a peak wavelength in a wavelength range of 400 nm to 500 nm.
  • the growth light source 210 of the present embodiment may emit a mixture of white light and blue light for growth.
  • the white light may be white light having the same spectral characteristics as the white light emitted from the growth light source of the light source module of the first embodiment.
  • the growth light source 210 of the present embodiment may emit visible light having the spectral characteristics shown in FIG. 32 .
  • the light source module 20 of the tenth embodiment can provide light having the spectral characteristics shown in FIG. 33 to sprouted barley.
  • the first growth light source 211 may emit white light having the same spectral characteristics as the white light emitted from the growth light source of the light source module according to the second embodiment.
  • the light for growth emitted from the growth light source 210 of the light source module 20 of the tenth embodiment may be a mixture of blue light and white light of the growth light source of the light source module of the second embodiment.
  • the light emitted from the light source module 20 may be a mixture of auxiliary light, which is also ultraviolet light, blue light, and white light of the growth light source of the light source module of the second embodiment.
  • the plant cultivation apparatus can cultivate a plant having an improved content of useful substances in the plant by applying the light source module of the various embodiments described above.
  • the plant cultivation apparatus and the light source module according to the present embodiment can control the amount of accumulated energy irradiated to the plant, so that the plant can grow normally while the content of a specific useful substance is improved.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 식물 재배용 광원 모듈 및 그 광원 모듈을 포함하는 식물 재배 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈은 적어도 하나의 기판, 적어도 하나의 생장 광원 및 적어도 하나의 보조 광원을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 생장 광원 및 상기 적어도 하나의 보조 광원은 상기 적어도 하나의 기판에 배치될 수 있다. 상기 생장 광원은 식물의 생장을 위한 생장용 광을 방출할 수 있다. 또한, 상기 보조 광원은 식물의 유용물질의 함량을 향상시키는 자외선인 보조 광을 방출할 수 있다. 상기 생장용 광은 백색광일 수 있다. 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.

Description

식물 재배용 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치
본 발명은 식물 재배용 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배장치에 관한 것이다.
식물은 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하는 광합성 작용을 한다. 식물은 광합성 작용으로 얻어진 유기물의 화학 에너지를 생장 등을 위한 영양분으로 사용하고 있다.
식물은 목적하는 대상에 효력을 갖는 유용물질을 포함하고 있다. 식물은 성장 및 환경에 따라 함유하는 유용물질의 함량이 달라진다. 예를 들어, 식물은 스트레스로 인한 손상을 방어하기 위해서 항산화 물질을 생성하여 스스로를 보호한다.
최근에서는 식물의 유용물질 향상을 위해서 식물에 자외선 처리를 수행하여 스트레스를 주는 재배 방식이 이용되고 있다.
식물의 종류에 따라 함유하고 있는 유용물질의 종류는 달라질 수 있다. 또한, 유용물질은 종류 별로 다양한 기능을 갖는다.
그러나 일반적으로 식물이 종류 및 유용물질의 종류를 고려하지 않고 식물에 자외선 처리가 수행된다.
이 경우, 식물에 자외선 처리를 수행하더라도 효율적인 특정 유용물질에 대한 함량 증가를 기대할 수 없다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 식물에 자외선을 제공하여 식물의 유용물질의 함량을 효율적으로 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 식물의 특정 유용물질 함량을 효율적으로 향상시킬 수 있는 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈은 적어도 하나의 기판, 적어도 하나의 생장 광원 및 적어도 하나의 보조 광원을 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 생장 광원 및 상기 적어도 하나의 보조 광원은 상기 적어도 하나의 기판에 배치될 수 있다.
상기 생장 광원은 식물의 생장을 위한 생장용 광을 방출할 수 있다.
또한, 상기 보조 광원은 식물의 유용물질의 함량을 향상시키는 자외선인 보조 광을 방출할 수 있다.
상기 생장용 광은 백색광일 수 있다.
또한, 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.
상기 유용물질은 총 페놀, 항산화, 루토나린(Rutonarin) 및 사포나린(Saponarin) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 1.3 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만 또는 2.7 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.
이때, 상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 총 페놀의 함량을 향상시킬 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만 또는 4 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.
이때, 상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 항산화도를 향상시킬 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 1.34 KJ/㎡ 미만 또는 4 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.
이때, 상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 루토나린 함량을 향상시킬 수 있다.
또 다른 실시 예에 따르면, 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.
이때, 상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 사포나린 함량을 향상시킬 수 있다.
상기 적어도 하나의 생장 광원은 상기 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제1 생장 광원 및 적어도 하나의 추가 생장 광원을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 적어도 하나의 추가 생장 광원은 적색광을 방출하는 적어도 하나의 제2 생장 광원 및 청색광을 방출하는 적어도 하나의 상기 제3 생장 광원 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보조 광원은 280nm 내지 320nm 범위의 파장대에서 피크(peak) 파장을 갖는 자외선일 수 있다.
상기 식물은 새싹보리일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배 장치는 상기 식물이 재배되는 공간을 제공할 수 있다.
또한, 상기 식물 재배 장치는 상기 기판, 상기 적어도 하나의 생장 광원 및 상기 적어도 하나의 보조 광원을 포함하는 본 발명의 실시 예에 따른 상기 광원 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 식물 재배 장치는 재배 기간동안 상기 식물을 지지하는 트레이, 상기 식물에 수분을 공급하는 수분 공급부 및 상기 광원 모듈의 동작을 제어하는 제어부 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배 시스템은 적어도 하나의 기판, 상기 적어도 하나의 기판에 배치되는 적어도 하나의 생장 광원 및 적어도 하나의 보조 광원을 포함할 수 있다. 상기 생장 광원은 식물의 생장을 위한 생장용 광을 방출할 수 있다. 상기 보조 광원은 식물의 유용물질의 함량을 향상시키는 자외선인 보조 광을 방출할 수 있다. 예를 들어, 상기 생장용 광은 백색광일 수 있다. 또한, 상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치는 식물에 자외선을 제공하여 식물의 유용물질의 함량을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 광원 모듈 및 그것을 포함하는 식물 재배 장치는 식물에 제공되는 자외선의 누적 에너지량을 조절하여 특정 유용물질의 함량을 효율적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 보조 광의 누적 에너지량에 따라 새싹보리의 건물중을 측정하는 실험 1의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 보조 광의 누적 에너지량에 따라 새싹보리의 건물중을 측정하는 실험 2의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 3은 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 손상을 확인할 수 있는 도면이다.
도 4는 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 총 페놀 함량을 측정한 실험 3의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 총 페놀 함량을 측정한 실험 4의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 항산화도를 측정한 실험 5의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 항산화도를 측정한 실험 6의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 루토나린 함량을 측정한 실험 7의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 루토나린 함량을 측정한 실험 8의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 사포나린 함량을 측정한 실험 9의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 사포나린 함량을 측정한 실험 10의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 식물 재배 장치를 나타낸 예시도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 14는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광원 모듈의 예시도를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 21은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 25는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 26은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 27은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 28은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 29는 본 발명의 제9 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출하는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 30은 본 발명의 제9 실시 예에 따른 광원 모듈이 방출하는 광 스펙트럼을 나타낸 예시도다.
도 31은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 32은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 33은 제10 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예시로써 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타내고 유사한 참조번호는 대응하는 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대해서 설명하도록 한다.
자외선인 보조 광 처리에 따른 식물의 성장 및 유용물질 함량 변화를 확인하기 위한 실험을 수행하였다.
자세히는 생장용 광 또는 생장용 광과 보조 광이 제공되는 환경하에서 재배된 식물들의 성장 및 유용물질 함량을 측정하였다.
본 실험에 사용된 식물은 새싹보리이다.
또한, 본 실험에 식물에 조사된 생장용 광은 식물의 생장을 돕는 가시광이다.
또한, 본 실험에서 식물에 조사된 보조 광은 식물의 유용물질의 함량을 증가시키기 위한 자외선이다.
우선, 새싹보리의 종자를 소독한 후 트레이에 옮겨 심고, 종자에 물을 분무한 후, 암조건에 3일을 두어 발아시켰다.
발아된 새싹보리에 생장용 광을 조사하거나 생장용 광과 보조 광을 같이 조사하여 7일동안 새싹보리를 재배하였다.
이때, 새싹보리는 7일의 재배 기간동안 16시간의 명주기와 8시간의 암주기가 반복되는 환경하에서 재배되었다.
생장용 광과 보조 광은 명주기 동안 새싹보리에 제공되었다.
생장용 광은 7일의 재배기간동안 총 약 60μ㏖/㎡s의 광량으로 새싹보리에 제공되었다.
보조 광은 7일의 재배기간동안 복수의 새싹보리 그룹에 서로 다른 누적 에너지량으로 제공되었다. 이때, 새싹보리에 제공된 보조 광은 280nm 내지 320nm 파장대에 피크(peak) 파장을 갖는 자외선이다.
모든 실험에서, 대조군(대조군 1 내지 대조군 3)은 보조 광 처리 없이 생장용 광이 제공되는 환경에서 재배된 새싹보리 그룹이다.
또한, 실험군은 생장용 광과 보조 광이 모두 제공되는 환경에서 재배된 새싹보리 그룹이다.
자세히는, 실험군 1은 실험군 1은 약 0.3 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 실험군 2는 약 0.7 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 또한, 실험군 3은 약 1.3 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 실험군 4는 약 2.7 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 실험군 5는 약 4 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 실험군 6은 약 8.1 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 실험군 7은 약 13.4 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 실험군 8은 약 20.2 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다. 또한, 실험군 9는 약 40.3 KJ/㎡의 누적 에너지량의 보조 광이 제공된 새싹보리 그룹이다.
여기서, 새싹보리에 제공된 보조 광의 누적 에너지량은 광원이 새싹보리가 재배되는 공간으로 방출한 보조 광의 누적 에너지량이다.
실험 1
실험 1은 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 생장을 확인하는 실험이다.
실험 1은 보조 광의 누적 에너지량에 따라 새싹보리의 건물중을 측정한 것이다.
실험 1에서 대조군 1, 실험군 1 내지 실험군 3, 실험군 8 및 실험군 9의 새싹 그룹을 재배한 후 건물중을 측정하는 방식으로 수행되었다.
도 1은 보조 광의 누적 에너지량에 따라 새싹보리의 건물중을 측정하는 실험 1의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 1을 참고하면, 실험군 1 내지 실험군 3의 건물중은 대조군 1의 건물중과 유의미한 차이가 없다.
실험군 2 및 실험군 3은 대조군 1보다 건물중이 높다.
더 자세히는, 실험군 2 및 실험군 3의 건물중은 대조군 1의 건물중 보다 높지만, 유사한 수준의 오차 그룹 내에 포함된다.
또한, 실험군 1의 건물중은 대조군 1의 건물중보다 낮지만, 유사한 수준의 오차 그룹 내에 포함된다.
즉, 실험군 1 내지 실험군 3은 대조군 1과 비슷한 수준으로 성장하였다.
그러나 실험군 8 및 실험군 9의 건물중은 대조군 1의 건물중보다 유의미한 차이로 낮다.
실험군이 대조군에 비해 건물중이 낮다는 것은 보조 광에 의해서 정상적으로 성장하지 못했다는 의미이다.
즉, 실험 1을 통해서 20.2 KJ/㎡ 이상의 누적 에너지량의 보조 광이 새싹보리에 조사되면, 성장 효율이 감소한다는 것을 알 수 있다.
실험 2
실험 2는 실험 1과 마찬가지로 보조 광의 누적 에너지량에 따라 새싹보리의 건물중을 측정하여 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 생장을 확인하는 실험이다.
실험 2에서는 새싹보리의 일부 그룹에 실험 1과 다른 누적 에너지량의 보조 광을 새싹보리에 제공하였다.
실험 2에서 대조군 2, 실험군 4 내지 실험군 8의 새싹 그룹을 재배한 후 건물중을 측정하였다.
도 2는 보조 광의 누적 에너지량에 따라 새싹보리의 건물중을 측정하는 실험 2의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참고하면, 실험군 4 내지 실험군 7의 건물중은 대조군 2의 건물중과 유의미한 차이가 없다.
그러나 실험군 8의 건물중은 대조군 2의 건물중보다 유의미하게 낮다.
이 결과를 통해서, 실험군 8의 경우 보조 광에 의해서 성장에 피해가 발생했다는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 실험군 8의 경우 보조 광을 조사하지 않은 경우보다 성장이 감소하거나 손상이 발생한 것일 수 있다.
실험 2를 통해서, 약 20.2 KJ/㎡ 이상의 누적 에너지량의 보조 광이 새싹보리에 조사되면, 성장 효율이 감소한다는 것을 알 수 있다.
도 3은 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 손상을 확인할 수 있는 도면이다.
도 3은 대조군 3, 실험군 1, 실험군 7 내지 실험군 8에 해당하는 새싹보리 그룹을 나타낸다.
도 3을 참고하면, 대조군 3, 실험군 1 및 실험군 7의 경우 새싹보리에 손상이 발생하지 않고 정상적으로 성장한 것을 확인할 수 있다.
그러나 실험군 8 및 실험군 9의 경우 새싹보리에 황화 현상 또는 반점이 나타난 것을 알 수 있다.
즉, 20.2 KJ/㎡ 이상의 누적 에너지량의 보조 광이 새싹보리에 조사되면, 새싹보리가 손상된다는 것을 알 수 있다.
실험 1, 실험 2 및 도 1 내지 도 3을 통해서 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량이 20.2 KJ/㎡ 이상일 때, 새싹보리가 손상된다는 것을 알 수 있다.
즉, 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 보조 광은 새싹보리의 성장에 피해를 주지 않는다는 것을 알 수 있다. 더 나아가 새싹보리의 성장에 피해를 주지 않는 보조 광의 누적 에너지량은 13.4 KJ/㎡ 이하이다.
실험 3
실험 3은 새싹보리에 제공된 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 총 페놀 함량을 측정한 첫번째 실험이다.
실험 3에서 대조군 1, 실험군 1, 실험군 2, 실험군 3, 실험군 6, 실험군 8 및 실험군 9에 해당하는 새싹 그룹의 총 페놀 함량을 측정하였다.
도 4는 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 총 페놀 함량을 측정한 실험 3의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4를 참고하면, 실험군 1 내지 실험군 3은 대조군 1보다 총 페놀 함량은 높았지만, 그 차이가 유의미한 정도는 아니다
그러나 실험군 6, 실험군 8 및 실험군 9는 대조군 1보다 총 페놀 함량이 유의미하게 높은 값을 갖는다.
실험 3을 통해서, 새싹보리에 제공된 보조 광의 누적 에너지량이 1.3 KJ/㎡를 초과할 때, 새싹보리의 총 페놀 함량이 증가한다는 것을 알 수 있다. 더 나아가, 새싹보리에 제공된 보조 광의 누적 에너지량이 8.1 KJ/㎡ 이상일 때, 새싹보리의 총 페놀 함량이 증가한다는 것을 알 수 있다.
실험 4
실험 4는 새싹보리에 제공된 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 총 페놀 함량을 측정한 두번째 실험이다.
실험 4에서 대조군 2, 실험군 4, 실험군 5, 실험군 6, 실험군 7 및 실험군 8에 해당하는 새싹 그룹이 총 페놀 함량을 측정하였다.
도 5는 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 총 페놀 함량을 측정한 실험 4의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5를 참고하면, 실험군 4 내지 실험군 8은 모두 대조군 2보다 총 페놀 함량이 유의미하게 높은 값을 갖는다.
즉, 실험 4의 결과를 통해서, 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량이 2.7 KJ/㎡ 이상일 때, 새싹보리의 총 페놀 함량이 유의미하게 증가한다는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 실험 3 및 실험 4의 결과를 종합하면, 새싹보리의 총 페놀 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량 범위는 1.3 KJ/㎡ 초과임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 3 및 실험 4를 통해서 새싹보리의 총 페놀 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 2.7 KJ/㎡ 이상임을 도출할 수 있다.
이때, 새싹보리의 정상적인 생장을 고려하는 경우, 새싹보리의 총 페놀 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 1.3 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만일 수 있다. 더 나아가 새싹보리의 정상적인 생장과 총 페놀 함량의 증가를 모두 만족할 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 2.7 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하일 수 있다.
실험 5
실험 5는 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 항산화도를 측정한 첫번째 실험이다.
실험 5에서 대조군 1, 실험군 1, 실험군 2, 실험군 3, 실험군 6, 실험군 8 및 실험군 9의 항산화도를 측정하였다.
도 6은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 항산화도를 측정한 실험 5의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6을 참고하면, 실험군 1, 실험군 6, 실험군 8 및 실험군 9의 항산화도는 대조군 1의 항산화도보다 유의미한 차이로 높게 나왔다.
그러나 실험군 1보다 높은 누적 에너지량의 보조 광을 제공받은 실험군 2 및 실험군 3의 경우 항산화도가 유의미한 증가를 보이지 않는다.
즉, 실험 5를 통해서 새싹보리의 항산화도를 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 1.3 KJ/㎡ 초과임을 알 수 있다. 더 나아가, 새싹보리의 항산화도를 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위를 8.1 KJ/㎡ 이상임을 알 수 있다.
실험 6
실험 6은 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 항산화도를 측정한 두번째 실험이다.
실험 6에서 대조군 2, 실험군 4 내지 실험군 8의 항산화도를 측정하였다.
도 7은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 항산화도를 측정한 실험 6의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7을 참고하면, 실험군 4의 항산화도는 대조군 2의 항산화도와 유의미한 차이가 없었다.
그러나 실험군 5 내지 실험군 8의 항산화도는 대조군 2의 항산화도보다 유의미한 차이로 높았다.
즉, 실험 6을 통해서, 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량이 2.7 KJ/㎡를 초과할 때, 새싹보리의 항산화도가 증가한다는 것을 알 수 있다. 더 나아가 실험 6을 통해서 새싹보리의 항산화도를 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 4 KJ/㎡이상임을 알 수 있다.
이와 같이, 실험 5 및 실험 6의 결과를 종합하면, 새싹보리의 항산화도를 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량 범위는 2.7 KJ/㎡ 초과임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 5 및 실험 6을 통해서 새싹보리의 항산화도를 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 4 KJ/㎡ 이상임을 도출할 수 있다.
또한, 새싹보리의 정상적인 생장을 고려하는 경우, 새싹보리의 항산화도를 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 2.7 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만일 수 있다. 더 나아가 새싹보리의 정상적인 생장과 항산화도 증가를 모두 만족할 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 4 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하일 수 있다.
이하, 실험 7 내지 실험 10은 보조 광 처리에 따른 특정 유용물질의 함량을 측정한 실험이다.
실험 7 내지 실험 10에서 측정된 특정 유용물질은 폴리페놀 계열의 루토나린(Lutonarin)과 사포나린(Saponarin)이다.
루토나린 및 사포나린은 미백, 항산화, 함암, 함염증의 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, 루토나린 및 사포나린은 숙취 해소와 알코올성 지방간 개선의 효과를 갖는 것으로 알려져 있다. 또한, 사포나린은 항당뇨에도 효과적이라고 알려져 있다.
실험 7
실험 7은 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 루토나린 함량을 측정한 첫번째 실험이다.
실험 7에서 대조군 1, 실험군 1, 실험군 2, 실험군 3, 실험군 6, 실험군 8 및 실험군 9의 루토나린 함량을 측정하였다.
도 8은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 루토나린 함량을 측정한 실험 7의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8을 참고하면, 실험군 1, 실험군 2, 실험군 8 및 실험군 9의 루토나린 함량은 대조군 1의 루토나린 함량과 비슷한 수준이다.
다만, 실험군 3 및 실험군 6의 루토나린 함량은 대조군 1의 루토나린 함량보다 유의미한 차이로 높게 나타났다.
즉, 실험 7을 통해서 새싹보리의 루토나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 0.7 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 7에 의해서 새싹보리의 루토나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 1.3 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하임을 알 수 있다.
실험 8
실험 8은 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 로투나린 함량을 측정한 두번째 실험이다.
실험 8을 통해서 대조군 2, 실험군 4 내지 실험군 8의 루토나린 함량을 측정하였다.
도 9는 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 루토나린 함량을 측정한 실험 8의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9를 참고하면, 실험군 4 내지 실험군 8은 모두 대조군 2보다 루토나린 함량이 높게 나왔다.
여기서, 실험군 4, 실험군 7 및 실험군 8은 루토나린 함량이 대조군 2와 유사한 수준이다.
그러나 실험군 5 및 실험군 6은 대조군 2보다 유의미한 차이로 높은 루토나린 함량을 갖는다.
즉, 실험 8을 통해서 새싹보리의 루토나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 2.7 KJ/㎡ 초과 13.4 KJ/㎡ 미만임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 8에 의해서 새싹보리의 루토나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 4 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하임을 알 수 있다.
이와 같이, 실험 7 및 실험 8의 결과를 종합하면, 새싹보리의 루토나린 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량 범위는 2.7 KJ/㎡ 초과 13.4 KJ/㎡ 미만임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 7 및 실험 8을 통해서 새싹보리의 루토나린 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 4 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하임을 도출할 수 있다.
이와 같은 루토나린 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 새싹보리의 정상적인 생장이 가능한 보조 광의 누적 에너지량의 범위에 포함된다.
실험 9
실험 9는 보리 새싹에 제공되는 보조 광의 누적 에너지량에 따른 새싹보리의 사포나린 함량을 측정한 첫번째 실험이다.
실험 9에서 대조군 1, 실험군 1, 실험군 2, 실험군 3, 실험군 6, 실험군 8 및 실험군 9의 사포나린 함량을 측정하였다.
도 10은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 사포나린 함량을 측정한 실험 9의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10을 참고하면, 실험군 1, 실험군 2, 실험군 3 및 실험군 6의 사포나린 함량은 대조군 1의 사포나린 함량보다 유의미하게 높다.
그러나 실험군 8 및 실험군 9의 사포나린 함량은 대조군 1과 비슷하거나 낮다.
즉, 실험 9를 통해서 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 9에 의해서 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 0.3 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하임을 알 수 있다.
실험 10
실험 10은 새싹보리에 제공되는 보조 광의 누적 에너리량에 따른 새싹보리의 사포나린 함량을 측정한 두번째 실험이다.
실험 10에서 대조군 2 및 실험군 4 내지 실험군 8의 사포나린 함량을 측정하였다.
도 11은 보조 광 처리에 따른 새싹보리의 사포나린 함량을 측정한 실험 10의 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11을 참고하면, 실험군 4 내지 실험군 8의 사포나린 함량은 대조군 2의 사포나린 함량보다 유의미한 차이로 높게 나타났다.
즉, 실험 10을 통해서 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 2.7 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 이하임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 10에 의해서 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시키는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 2.7 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하임을 알 수 있다.
이와 같이, 실험 9 및 실험 10의 결과를 종합하면, 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량 범위는 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만임을 알 수 있다. 더 나아가 실험 9 및 실험 10을 통해서 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 0.3 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하임을 도출할 수 있다.
이때, 새싹보리의 정상적인 생장을 고려하는 경우, 새싹보리의 사포나린 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만일 수 있다. 더 나아가 새싹보리의 정상적인 생장과 사포나린 함량의 증가를 모두 만족할 수 있는 보조 광의 누적 에너지량의 범위는 0.3 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 식물 재배 장치를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 실시 예의 식물 재배 장치(1)를 간략하게 도시한 단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배 장치(1)는 식물이 재배되는 공간을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면 식물 재배 장치(1)를 통해서 유용물질 함량이 향상된 식물을 재배할 수 있다. 여기서, 식물은 새싹보리일 수 있다.
본 실시 예의 식물 재배 장치(1)는 트레이(3), 수분 공급부(2), 광원 모듈(10) 및 제어부(4)를 포함할 수 있다.
트레이(3)는 새싹보리의 종자를 발아시키고, 새싹보리를 세워 뿌리에 수분이 공급되도록 새싹보리를 지지하는 역할을 한다.
수분 공급부(2)는 트레이(3)에서 재배되고 있는 새싹보리에 수분을 공급한다.
예를 들어, 수분 공급부(2)는 트레이(3)에 하부에 위치하며, 물과 같이 새싹보리에 수분을 공급할 수 있는 물질(5)이 저장되어 있을 수 있다. 또는 수분 공급부(2)에는 새싹보리에 영양분을 공급할 수 있는 배양액이 저장되어 있을 수 있다.
트레이(3)에 고정된 새싹보리의 뿌리 부분이 수분 공급부(2)에 저장된 물 또는 배양액에 담궈져, 새싹보리에 수분 및 영양분이 제공될 수 있다.
광원 모듈(10)은 생장용 광과 보조 광을 식물에 제공할 수 있다.
여기서, 광원 모듈(10)은 생장용 광과 보조 광을 식물이 재배되는 공간에 방출하여, 생장용 광과 보조 광을 식물에 제공할 수 있다. 즉, 식물에 제공되는 광의 누적 에너지량은 광원 모듈(10)이 식물 재배 공간으로 방출하는 광의 누적 에너지량이다.
생장용 광은 새싹보리의 생장을 위해 새싹보리에 제공되는 광이다. 또한, 보조 광은 새싹보리의 유용물질 함량의 증가를 위해서 새싹보리에 제공되는 광이다.
예를 들어, 광원 모듈(10)은 약 60㏖/㎡s의 광량의 생장용 광을 식물 재배 기간동안 새싹보리에 조사할 수 있다.
또한, 광원 모듈(10)은 식물 재배 기간동안 보조 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
광원 모듈(10)은 생장용 광 및 보조 광을 명주기에 새싹보리에 동시에 제공할 수 있다. 예를 들어, 새싹보리에 광을 제공하는 명주기는 16시간이며 새싹보리에 광을 제공하지 않는 암주기는 8시간이다. 재배 기간동안 명주기와 암주기는 교대로 진행된다.
광원 모듈(10)은 기판(130), 생장용 광을 방출하는 생장 광원(110) 및 보조 광을 방출하는 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
생장 광원(110)과 보조 광은 동시에 동작할 수도 있으며, 개별적으로 동작할 수도 있다.
도 12에 도시된 식물 재배 장치(1)는 하나의 광원 모듈(10)을 포함한다. 그러나 식물 재배 장치(1)에 포함되는 광원 모듈(10)의 개수는 변경될 수 있다.
본 발명의 실시 예의 식물 재배 장치(1)는 새싹보리를 재배하는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 보조 광을 새싹보리에 제공하여, 새싹보리의 유용물질의 함량을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 식물 재배 장치(1)는 목적에 따라 새싹보리에 제공하는 보조 광의 누적 에너지량을 변경할 수 있다. 즉, 식물 재배 장치(1)는 광원 모듈(10)에서 방출되는 보조 광의 누적 에너지량을 조절하여 원하는 특정 유용물질의 함량을 증가시킬 수 있다.
예를 들어, 광원 모듈(10)은 새싹보리의 총 페놀 함량의 향상을 위해서 식물 재배 기간동안 1.3 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 보조 광을 새싹보리에 조사할 수 있다. 더 나아가 광원 모듈(10)은 총 페놀 함량의 향상을 위해 재배 기간동안 새싹보리에 2.7 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 보조 광을 제공할 수 있다.
또한, 광원 모듈(10)은 새싹보리의 항산화도의 향상을 위해서 식물 재배 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 2.02 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 보조 광을 새싹보리에 조사할 수 있다. 더 나아가 광원 모듈(10)은 항산화도의 향상을 위해 재배 기간동안 새싹보리에 4 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 보조 광을 제공할 수 있다.
또한, 광원 모듈(10)은 새싹보리의 사포나린 함량의 향상을 위해 식물 재배 기간동안 0.3KJ/㎡ 이상 2.02 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 보조 광을 새싹보리에 조사할 수 있다. 더 나아가 광원 모듈(10)은 사포나린 함량의 향상을 위해 재배 기간동안 새싹보리에 0.3 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 보조 광을 제공할 수 있다.
또한, 광원 모듈(10)은 새싹보리의 루토나린 함량의 향상을 위해 식물 재배 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 2.02 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 보조 광을 새싹보리에 조사할 수 있다. 더 나아가 광원 모듈(10)은 루토나린 함량의 향상을 위해 재배 기간동안 새싹보리에 4 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 보조 광을 제공할 수 있다.
제어부(4)는 외부에서 입력된 신호 또는 미리 저장된 데이터에 따라 광원 모듈(10)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 외부에서 입력된 신호 또는 미리 저장된 데이터는 함량 증가 대상이 되는 유용물질의 종류에 대한 정보, 특정 유용물질의 종류에 대응하는 누적 에너지량 범위에 대한 정보, 명주기 및 암주기에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
제어부(4)는 외부 신호 또는 미리 저장된 데이터에 따라 광원 모듈(10)의 동작 주기, 생장용 광의 광량 및 보조 광의 광량을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(4)는 동작하는 생장 광원(110)의 개수 및 보조 광원(120)의 개수를 조절하여 생장용 광 및 보조 광의 광량을 제어할 수 있다.
또한, 제어부(4)는 생장 광원(110) 및 보조 광원(120)에 공급되는 전압 또는 전류의 크기를 조절하여 생장용 광 및 보조 광의 광량을 제어할 수 있다.
이와 같이, 제어부(4)는 광원 모듈(10)의 광량 및 동작 시간 등을 제어하여 식물에 제공되는 생장용 광 및 보조 광의 누적 에너지량을 조절할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면 제어부(4)와 광원 모듈(10)은 독립적인 구성부로 식물 재배 장치(1)에 제공된다.
그러나 본 발명의 실시 예의 식물 재배 장치(1)의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 광원 모듈(10)의 기판(130)이 제어부(4)의 역할을 수행할 수도 있다.
도 12의 식물 재배 장치(1)는 유용물질 함량이 증가하도록 새싹보리를 재배할 수 있는 광원 모듈(10)이 적용된 일 예시일 뿐이다.
즉, 본 발명의 실시 예의 광원 모듈(10)은 새싹보리 재배를 위한 어떠한 장치 및 재배 공간에도 설치되어, 유용물질의 함량이 증가된 새싹보리가 재배되도록 할 수 있다.
도 13 내지 도 33은 새싹보리의 생장 및 유용물질 함량을 향상시키기 위한 다양한 실시 예의 식물 재배용 광원 모듈에 관한 것이다.
도 13 내지 도 33을 통해서 도 12의 식물 재배 장치(1)에 적용되는 광원 모듈 및 광원 모듈이 새싹보리에 제공하는 광에 대한 다양한 실시 예를 설명한다. 여기서, 광에 대한 다양한 실시 예를 설명하기 위한 광 스펙트럼에서 x축은 광의 파장대(wavelength)를 나타내며, y축은 광도(light intensity)를 나타낸다. 또한, y축인 광도는 광에 포함된 파장들 간의 크기를 상대적으로 비교한 값이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광원 모듈(11)을 나타낸 예시도이다. 도 14는 제1 실시 예에 따른 광원 모듈(11)의 생장 광원(110)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 또한, 도 15는 제1 실시 예에 따른 광원 모듈(11)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 13을 참고하면, 제1 실시 예의 광원 모듈(11)은 기판(130), 생장 광원(110) 및 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
생장 광원(110)은 식물의 생장에 도움을 주는 생장용 광을 식물에 제공한다.
보조 광원(120)은 식물의 유용물질 함량을 증가시킬 수 있는 보조 광을 식물에 제공한다.
생장 광원(110) 및 보조 광원(120)은 기판(130) 상에 실장될 수 있다.
또한, 기판(130)은 생장 광원(110) 및 보조 광원(120)으로 전원을 공급하도록 생장 광원(110) 및 보조 광원(120)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 13을 참고하면, 기판(130) 상에 복수의 생장 광원(110)과 복수의 보조 광원(120)이 실장된다. 또한, 보조 광원(120)은 생장 광원(110)들 사이 사이에 배치된다.
그러나 광원 모듈(11)의 생장 광원(110) 및 보조 광원(120)의 개수 및 배치 구조가 이에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있다.
복수의 생장 광원(110)과 복수의 보조 광원(120)은 동시에 동작할 수 있다. 즉, 복수의 생장 광원(110)과 복수의 보조 광원(120)은 모두 점등과 소등이 동시에 이루어질 수 있다.
또는 복수의 생장 광원(110)과 복수의 보조 광원(120)은 서로 독립적으로 동작할 수 있다. 즉, 복수의 생장 광원(110)으로 이루어진 생장 광원(110) 그룹과 복수의 보조 광원(120)으로 이루어진 보조 광원(120) 그룹은 서로 독립적으로 동작할 수도 있다
또는 모든 광원은 독립적적으로도 동작할 수도 있다.
본 실시 예의 광원 모듈(11)의 생장 광원(110)은 생장용 광인 백색광을 방출할 수 있다.
도 14를 참고하면, 생장 광원(110)에서 방출되는 생장용 광은 태양광과 유사한 스펙트럼을 갖는 백색광일 수 있다.
생장 광원(110)에서 방출된 광의 스펙트럼은 적어도 4개의 피크(peak) 파장을 포함할 수 있다.
예를 들어, 생장 광원(110)에서 방출되어 식물에 조사되는 광은 약 430nm 이하, 약 440nm 내지 460nm, 약 510nm 내지 530nm 및 약 600nm 내지 630nm의 파장대에서 각각 피크 파장을 갖는 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
본 실시 예의 광원 모듈(11)의 보조 광원(120)은 보조 광인 자외선을 방출할 수 있다.
보조 광원(120)에서 방출되는 보조 광은 식물의 유용물질의 함량을 증가시킬 수 있다면 어떤 종류의 자외선도 될 수 있다. 예를 들어, 보조 광원(120)의 보조 광은 280nm 내지 320nm 사이에 피크 파장을 갖는 자외선일 수 있다.
이후에 설명하는 다른 실시 예의 광원 모듈의 보조 광원도 제1 실시 예의 광원 모듈(11)의 보조 광원과 동일하다.
본 실시 예의 광원 모듈(11)에서 방출되는 광은 생장 광원(110)에서 방출되는 생장용 광과 보조 광원(120)에서 방출되는 보조 광을 포함한다.
따라서, 제1 실시 예의 광원 모듈(11)은 도 15에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 식물에 제공할 수 있다.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 광원 모듈(12)을 나타낸 예시도이다. 도 17은 제2 실시 예에 따른 광원 모듈(12)의 생장 광원(115)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 또한, 도 18은 제2 실시 예에 따른 광원 모듈(12)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 16을 참고하면, 제2 실시 예의 광원 모듈(12)은 기판(130), 생장 광원(115) 및 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
본 실시 예의 광원 모듈(12)의 생장 광원(115)에서 방출되는 생장용 광은 백색광일 수 있다.
이때, 본 실시 예의 광원 모듈(12)의 생장 광원(115)에서 방출되는 생장용 광은 제1 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원에서 방출하는 생장용 광과 다른 스펙트럼 특성을 가질 수 있다.
도 17을 참고하면, 제2 실시 예에 따르면, 생장 광원(115)은 400nm 내지 500nm에서 최대 피크 파장을 갖는 백색광을 방출할 수 있다.
또한, 본 실시 예의 광원 모듈(12)의 보조 광원(120)은 제1 실시 예의 광원 모듈의 보조 광원과 동일하다.
제2 실시 예의 광원 모듈(12)은 도 18에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 방출할 수 있다.
도 19는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 광원 모듈의 예시도를 나타낸다.
도 13 및 도 16을 참고하면, 제1 실시 예 및 제2 실시 예의 광원 모듈은 생장 광원과 보조 광원이 모두 동일한 기판에 실장된다.
그러나 제3 실시 예의 광원 모듈(13)은 생장 광원(110)과 보조 광원(120)이 서로 다른 기판에 배치되는 구조를 갖는다.
도 19를 참고하면, 본 실시 예의 광원 모듈(13)은 제1 광원 모듈(301) 및 제2 광원 모듈(302)을 포함할 수 있다.
제1 광원 모듈(301)은 제1 기판(331) 및 생장 광원(110)을 포함할 수 있다.
본 실시 예에서 생장 광원(110)은 제1 실시 예 또는 제2 실시예의 광원 모듈의 생장 광원과 동일할 수 있다.
즉, 제1 광원 모듈(301)은 도 14 또는 도 17에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 생장용 광을 방출할 수 있다.
제2 광원 모듈(302)은 제2 기판(332) 및 자외선인 보조 광을 방출하는 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
제3 실시 예의 광원 모듈(13)은 제1 실시 예 또는 제2 실시 예의 광원 모듈이 포함하는 광원들의 구성은 동일하고 광원들의 배치만 다르다. 따라서, 제3 실시 예의 광원 모듈(13)은 제1 실시 예 또는 제2 실시 예의 광원 모듈과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 광을 방출한다.
따라서, 제3 실시 예의 광원 모듈(13)은 도 15 또는 도 18에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광원 모듈의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 20은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 광원 모듈(14)을 나타낸 예시도이다. 도 21은 제4 실시 예에 따른 광원 모듈(14)의 생장 광원(410)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 또한, 도 22는 제4 실시 예에 따른 광원 모듈(14)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
도 20을 참고하면, 제4 실시 예의 광원 모듈(14)은 기판(130), 생장 광원(410) 및 보조 광원(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 생장 광원(410)은 제1 생장 광원(411) 및 제2 생장 광원(412)을 포함할 수 있다.
제1 생장 광원(411)은 백색광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 제1 생장 광원(411)은 제1 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 백색광을 방출할 수 있다.
또한, 제2 생장 광원(412)은 600nm 내지 700nm 파장대에서 피크 파장을 갖는 적색광을 방출할 수 있다.
따라서, 본 실시 예의 광원 모듈(14)의 생장 광원(410)은 제1 생장 광원(411)에서 방출하는 광과 제2 생장 광원(412)에서 방출하는 광이 혼합된 생장용 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 본 실시 예의 광원 모듈(14)의 생장 광원(410)은 도 21에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 생장용 광을 방출할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예의 광원 모듈(14)은 백색광과 적색광이 혼합된 생장용 광과 자외선인 보조 광이 혼합된 광을 방출할 수 있다.
예를 들어, 본 실시 예의 광원 모듈(14)은 도 22에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 20을 참고하면, 제4 실시 예의 광원 모듈(14)은 하나의 기판(130)에 제1 생장 광원(411), 제2 생장 광원(412) 및 보조 광원(120)이 모두 실장된 구조를 가질 수 있다.
또한, 제2 생장 광원(412)은 제1 생장 광원(411)들 사이에 배치될 수 있다.
또한, 보조 광원(120)은 제2 생장 광원(412)들 사이에 배치될 수 있다.
그러나 제1 생장 광원(411), 제2 생장 광원(412) 및 보조 광원(120)의 개수 및 배치 구조가 도 20에 도시된 구조로 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변경될 수 있다.
도 23은 본 발명의 제5 실시 예에 따른 광원 모듈에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 도면이다.
제5 실시 예의 광원 모듈의 제2 생장 광원(412) 및 보조 광원에서 방출하는 광은 제4 실시 예의 광원 모듈의 제2 생장 광원 및 보조 광원에서 방출하는 광과 동일할 수 있다.
그러나 제5 실시 예의 광원 모듈의 제1 생장 광원에서 방출하는 광은 제4 실시 예의 광원 모듈에서 방출하는 광과 다를 수 있다.
예를 들어, 제5 실시 예의 광원 모듈의 제1 생장 광원은 제2 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 백색광을 방출할 수 있다.
따라서, 제5 실시 예의 광원 모듈은 도 23에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 24는 본 발명의 제6 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 24를 참고하면, 제6 실시 예에 따른 광원 모듈(16)은 제1 광원 모듈(601) 및 제2 광원 모듈(602)을 포함할 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 제1 광원 모듈(601)은 제1 기판(631) 및 제1 기판(631)에 실장된 생장 광원(610)을 포함할 수 있다.
또한, 생장 광원(610)은 제1 생장 광원(611) 및 제2 생장 광원(612)을 포함할 수 있다.
제2 광원 모듈(602)은 제2 기판(632) 및 제2 기판(632)에 실장된 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
제6 실시 예의 광원 모듈(16)의 제1 생장 광원(611), 제2 생장 광원(612) 및 보조 광원(120)은 제4 실시 예 및 제5 실시 예의 광원 모듈의 제1 생장 광원, 제2 생장 광원 및 보조 광원과 동일할 수 있다.
제4 실시 예 및 제5 실시 예의 광원 모듈은 하나의 기판에 모든 광원이 실장되는 구조이지만, 본 실시 예의 광원 모듈(16)은 생장 광원(610)과 보조 광원(120)이 서로 다른 기판에 실장되는 구조를 갖는다.
즉, 본 실시 예에 따르면, 제1 기판(631)에는 제1 생장 광원(611)과 제2 생장 광원(612)이 실장되며, 제2 기판(632)에는 보조 광원(120)이 실장된다.
이와 같이, 제6 실시 예의 광원 모듈(16)은 제4 실시 예 및 제5 실시 예의 광원 모듈과 다른 구조를 갖지만, 도 22 또는 도 23과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 25는 본 발명의 제7 실시 예에 따른 광원 모듈을 나타낸 예시도이다.
도 25를 참고하면, 제7 실시 예에 따른 광원 모듈(17)은 제1 광원 모듈(701), 제2 광원 모듈(702) 및 제3 광원 모듈(703)을 포함할 수 있다.
제1 광원 모듈(701)은 제1 기판(731) 및 제1 기판(731)에 실장된 제1 생장 광원(711)을 포함한다.
제2 광원 모듈(702)은 제2 기판(732) 및 제2 기판(732)에 실장된 제2 생장 광원(712)을 포함한다.
또한, 제3 광원 모듈(703)은 제3 기판(733) 및 제3 기판(733)에 실장된 보조 광원(120)을 포함한다.
즉, 도 25에 도시된 바와 같이, 본 실시 예의 광원 모듈(17)은 광원의 종류 별로 서로 다른 기판에 실장된다.
여기서, 제1 생장 광원(711) 제2 생장 광원(712) 및 보조 광원(120)은 제4 실시 예 및 제5 실시 예의 광원 모듈의 제1 생장 광원 제2 생장 광원 및 보조 광원과 동일하다.
따라서, 제7 실시 예의 광원 모듈(17)은 제4 실시 예 및 제5 실시 예의 광원 모듈과 구조가 다르지만, 도 22 또는 도 23과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 26 내지 도 28은 제8 실시 예에 따른 광원 모듈의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 26은 본 발명의 제8 실시 예에 따른 광원 모듈(18)을 나타낸 예시도이다. 도 27은 제8 실시 예에 따른 광원 모듈(18)의 생장 광원(810)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다. 또한, 도 28은 제8 실시 예에 따른 광원 모듈(18)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 26을 참고하면, 제8 실시 예의 광원 모듈(18)은 기판(130), 생장 광원(810) 및 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
여기서, 생장 광원(810)은 백색광을 방출하는 제1 생장 광원(811), 적색광을 방출하는 제2 생장 광원(812) 및 청색광을 방출하는 제3 생장 광원(813)을 포함할 수 있다.
본 실시 예의 광원 모듈(18)은 도 26에 도시된 바와 같이 생장 광원(810)과 보조 광원(120)이 동일한 기판(130) 상에 실장되는 구조를 가질 수 있다. 또는 본 실시 예의 광원 모듈(18)은 생장 광원(810)과 보조 광원(120)이 서로 다른 기판 상에 실장된 구조를 가질 수도 있다. 또는 본 실시 예의 광원 모듈(18)은 제1 생장 광원(811), 제2 생장 광원(812), 제3 생장 광원(813) 및 보조 광원(120)이 모두 서로 다른 기판에 실장된 구조를 가질 수도 있다.
즉, 제1 생장 광원(811), 제2 생장 광원(812), 제3 생장 광원(813) 및 보조 광원(120)의 개수 및 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시 예에 따르면, 제1 생장 광원(811)은 백색광을 방출할 수 있다.
또한, 제2 생장 광원(812)은 600nm 내지 700nm 파장대에서 피크 파장을 갖는 적색광을 방출할 수 있다.
또한, 제3 생장 광원(813)은 400nm 내지 500nm 파장대에서 피크 파장을 갖는 청색광을 방출할 수 있다.
즉, 본 실시 예에 따르면, 생장 광원(810)은 백색광, 적색광 및 청색광이 혼합된 생장용 광을 방출할 수 있다. 여기서, 백색광은 제1 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 백색광과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 백색광일 수 있다.
따라서, 본 실시 예의 생장 광원(810)은 도 27에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 가시광을 방출할 수 있다.
그 결과, 제8 실시 예의 광원 모듈(18)은 도 28에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 29 및 도 30은 본 발명의 제9 실시 예에 따른 광원 모듈의 광의 스펙트럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 29는 제9 실시 예에 따른 광원 모듈의 생장 광원에서 방출하는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다. 또한, 도 30은 제9 실시 예에 따른 광원 모듈이 방출하는 광 스펙트럼을 나타낸 예시도다.
제9 실시 예의 광원 모듈은 제8 실시 예의 광원 모듈과 제1 생장 광원을 제외한 다른 구성부는 동일하다.
예를 들어, 본 실시 예의 광원 모듈의 제1 생장 광원은 제2 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 백색광을 방출한다.
따라서, 본 실시 예의 생장 광원은 적색광, 청색광 및 제2 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 백색광이 혼합된 가시광인 생장용 광을 방출할 수 있다.
즉, 본 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원은 도 29에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 생장용 광을 방출할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예의 광원 모듈은 도 30에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
도 31 내지 도 33은 제10 실시 예에 따른 광원 모듈의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 31은 본 발명의 제10 실시 예에 따른 광원 모듈(20)을 나타낸 예시도이다. 도 32은 제10 실시 예에 따른 광원 모듈(20)의 생장 광원(210)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다. 또한, 도 33은 제10 실시 예에 따른 광원 모듈(20)에서 방출되는 광의 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 31을 참고하면, 제10 실시 예의 광원 모듈(20)은 기판(130), 생장 광원(210) 및 보조 광원(120)을 포함할 수 있다.
여기서, 생장 광원(210)은 백색광을 방출하는 제1 생장 광원(211) 및 청색광을 방출하는 제3 생장 광원(213)을 포함할 수 있다.
본 실시 예의 광원 모듈(20)은 도 31에 도시된 바와 같이 생장 광원(210)과 보조 광원(120)이 동일한 기판(130) 상에 실장되는 구조를 가질 수 있다. 또는 본 실시 예의 광원 모듈(20)은 생장 광원(210)과 보조 광원(120)이 서로 다른 기판 상에 실장된 구조를 가질 수도 있다. 또는 본 실시 예의 광원 모듈(20)은 제1 생장 광원(211), 제3 생장 광원(213) 및 보조 광원(120)이 모두 서로 다른 기판에 실장된 구조를 가질 수도 있다. 이와 같이, 제1 생장 광원(211), 제3 생장 광원(213) 및 보조 광원(120)의 개수 및 배치 구조는 다양하게 변경될 수 있다.
본 실시 예의 제1 생장 광원(211)은 백색광을 방출할 수 있다.
또한, 본 실시 예의 제3 생장 광원(213)은 400nm 내지 500nm 파장대에서 피크 파장을 갖는 청색광을 방출할 수 있다.
즉, 본 실시 예의 생장 광원(210)은 백색광 및 청색광이 혼합된 생장용 광을 방출할 수 있다. 여기서, 백색광은 제1 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 백색광과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 백색광일 수 있다.
따라서, 본 실시 예의 생장 광원(210)은 도 32에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 가시광을 방출할 수 있다.
그 결과, 제10 실시 예의 광원 모듈(20)은 도 33에 도시된 스펙트럼 특성을 갖는 광을 새싹보리에 제공할 수 있다.
또는 다른 실시 예로 제1 생장 광원(211)은 제2 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원에서 방출되는 백색광과 동일한 스펙트럼 특성을 갖는 백색광을 방출할 수 있다.
이 경우, 제10 실시 예의 광원 모듈(20)의 생장 광원(210)에서 방출되는 생장용 광은 청색광과 제2 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원의 백색광이 혼합된 광일 수 있다.
또한, 광원 모듈(20)에서 방출되는 광 역시 자외선인 보조 광, 청색광 및 제2 실시 예의 광원 모듈의 생장 광원의 백색광이 혼합된 광일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 식물 재배 장치는 상술한 다양한 실시 예의 광원 모듈이 적용되어, 식물의 유용물질의 함량이 향상된 식물을 재배할 수 있다.
또한, 본 실시 예에 따른 식물 재배 장치 및 광원 모듈은 식물에 조사되는 누적 에너지량을 조절하여, 식물이 정상적으로 생장하도록 재배하는 동시에 특정 유용물질의 함량이 향상되도록 할 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이 본 발명에 대한 자세한 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시 예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시 예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이므로, 본 발명이 상기 실시 예에만 국한되는 것으로 이해돼서는 안 되며, 본 발명의 권리 범위는 후술하는 청구범위 및 그 등가개념으로 이해되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 광원 모듈에 있어서,
    적어도 하나의 기판; 및
    상기 적어도 하나의 기판에 배치되는 적어도 하나의 생장 광원 및 적어도 하나의 보조 광원을 포함하며,
    상기 생장 광원은 식물의 생장을 위한 생장용 광을 방출하고,
    상기 보조 광원은 식물의 유용물질의 함량을 향상시키는 자외선인 보조 광을 방출하며,
    상기 생장용 광은 백색광이고,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하는 광원 모듈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유용물질은 총 페놀, 항산화, 루토나린(Rutonarin) 및 사포나린(Saponarin) 중 적어도 하나를 포함하는 광원 모듈.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 1.3 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만 또는 2.7 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 총 페놀의 함량을 향상시키는 광원 모듈.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만 또는 4 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 항산화도를 향상시키는 광원 모듈.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 1.34 KJ/㎡ 미만 또는 4 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 루토나린 함량을 향상시키는 광원 모듈.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 사포나린 함량을 향상시키는 광원 모듈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 생장 광원은,
    상기 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제1 생장 광원; 및
    적어도 하나의 추가 생장 광원;을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 추가 생장 광원은 적색광을 방출하는 적어도 하나의 제2 생장 광원 및 청색광을 방출하는 적어도 하나의 상기 제3 생장 광원 중 적어도 하나를 포함하는 광원 모듈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 보조 광원은 280nm 내지 320nm 범위의 파장대에서 피크(peak) 파장을 갖는 자외선인 광원 모듈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 식물은 새싹보리인 광원 모듈.
  10. 식물 재배 장치에 있어서,
    식물이 재배되는 공간을 제공하며, 상기 식물이 재배되는 공간에 생장용 광 및 보조 광을 방출하는 광원 모듈을 포함하고,
    상기 광원 모듈은,
    적어도 하나의 기판; 및
    상기 적어도 하나의 기판에 배치되는 적어도 하나의 생장 광원 및 적어도 하나의 보조 광원을 포함하며,
    상기 생장 광원은 식물의 생장을 위한 생장용 광을 방출하고,
    상기 보조 광원은 식물의 유용물질의 함량을 향상시키는 자외선인 보조 광을 방출하며,
    상기 생장용 광은 백색광이고,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하는 식물 재배 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    재배 기간동안 상기 식물을 지지하는 트레이, 상기 식물에 수분을 공급하는 수분 공급부 및 상기 광원 모듈의 동작을 제어하는 제어부 중 적어도 하나를 더 포함하는 식물 재배 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 유용물질은 총 페놀, 항산화, 루토나린(Rutonarin) 및 사포나린(Saponarin) 중 적어도 하나를 포함하는 식물 재배 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 1.3 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만 또는 2.7 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 총 페놀의 함량을 향상시키는 식물 재배 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 20.2 KJ/㎡ 미만 또는 4 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 항산화도를 향상시키는 식물 재배 장치.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 2.7 KJ/㎡ 초과 1.34 KJ/㎡ 미만 또는 4 KJ/㎡ 이상 8.1 KJ/㎡ 이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 루토나린 함량을 향상시키는 식물 재배 장치.
  16. 청구항 12에 있어서,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 13.4 KJ/㎡이하의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하며,
    상기 보조 광원에서 방출된 상기 보조 광은 상기 식물의 상기 사포나린 함량을 향상시키는 식물 재배 장치.
  17. 청구항 10에 있어서,
    상기 적어도 하나의 생장 광원은,
    상기 백색광을 방출하는 적어도 하나의 제1 생장 광원; 및
    적어도 하나의 추가 생장 광원;을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 추가 생장 광원은 적색광을 방출하는 적어도 하나의 제2 생장 광원 및 청색광을 방출하는 적어도 하나의 상기 제3 생장 광원 중 적어도 하나를 포함하는 식물 재배 장치.
  18. 청구항 10에 있어서,
    상기 보조 광원은 280nm 내지 320nm 범위의 파장대에서 피크 파장을 갖는 자외선인 식물 재배 장치.
  19. 청구항 10에 있어서,
    상기 식물은 새싹보리인 식물 재배 장치.
  20. 적어도 하나의 기판; 및
    상기 적어도 하나의 기판에 배치되는 적어도 하나의 생장 광원 및 적어도 하나의 보조 광원을 포함하며,
    상기 생장 광원은 식물의 생장을 위한 생장용 광을 방출하고,
    상기 보조 광원은 식물의 유용물질의 함량을 향상시키는 자외선인 보조 광을 방출하며,
    상기 생장용 광은 백색광이고,
    상기 보조 광원은 상기 식물이 재배되는 기간동안 0.3 KJ/㎡ 이상 20.2 KJ/㎡ 미만의 누적 에너지량의 상기 보조 광을 상기 식물을 향해 방출하는 식물 재배 시스템.
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