KR200447864Y1 - 광합성, 조명, 일광욕을 위한 태양 조명 장치 - Google Patents

광합성, 조명, 일광욕을 위한 태양 조명 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 저전력으로 용이하게 구동하여 태양과 유사한 광을 동식물에 제공할 수 있는 태양 조명 장치를 제공하고자 하는 것이다. 따라서 본 고안의 태양 조명 장치는 광원과, 동식물에 따른 일조 정보를 저장한 데이터베이스, 상기 데이터베이스로부터의 일조 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 광량 제어부를 구비하는 마이크로프로세서를 구비한다.

Description

광합성, 조명, 일광욕을 위한 태양 조명 장치{Illuminating apparatus like sun}
본 고안은 동식물에 태양과 유사한 광을 제공하는 조명 장치에 관한 것이다.
동,식물의 생활에 있어서 태양광 에너지는 없어서는 안 되는 아주 중요한 것이다. 그러나 이러한 태양광 에너지는 우리의 힘으로 제어가 불가능하다. 따라서 동식물의 환경을 조절할 수 없다. 현재에는, 임의로 제공받는 태양 에너지를 이용하여 동식물을 키우고 있다.
본 고안은 동식물의 일조량을 제어할 수 있는 태양 조명 장치를 제공하고자 한다.
본 고안은 광원과, 동식물에 따른 일조 정보를 저장한 데이터베이스, 상기 데이터베이스로부터의 일조 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 광량 제어부를 구비하는 마이크로프로세서와 이를 구비하는 태양 조명 장치를 제공한다.
본 고안에 관한 태양 조명 장치에 있어서, 상기 일조 정보는 하루 동안의 광량 변화 정보, 낮과 밤의 경계에 따른 광량 변화 정보 및 계절에 따른 광량 변화 정보 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 고안에 관한 태양 조명 장치에 있어서, 상기 일조 정보는 광선의 종류에 따른 광량 정보일 수 있다.
본 고안에 관한 태양 조명 장치에 있어서, 상기 광원은 LED(Light Emitting Diode)를 포함할 수 있다.
본 고안에 관한 태양 조명 장치는 상기 LED에 펄스 형태로 직류 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 구비하고, 상기 광원 제어부는 상기 공급 시간 및 상기 직류 전원의 크기를 조절하여 상기 LED의 광량을 조절할 수 있다.
본 고안에 따르면 동식물에 필요한 일조 정보의 데이터 베이스에 따라 광원 의 광량을 조절함으로써, 상기 동식물의 성장 환경을 조절할 수 있다. 특히 일조량에 관한 환경을 제어할 수 있다.
또한, 본 고안에 따르면 저소비 전력의 LED를 이용하여 태양과 유사한 광을 조사하므로 상기 LED 광원을 포함하는 태양 조명 장치는 저전력 구동이 가능하다.
아울러, 본 고안에 따르면 상기 LED 광원이 교류 전원이 아닌 직류 전원을 전극에 인가하여 발광하므로 광량 조절이 용이하다. 따라서 태양 조명 장치의 구동이 용이하다.
이하, 본 고안에 관한 태양 조명 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 관한 태양 조명 장치를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 태양 조명 장치의 마이크로프로세서를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 상기 본 고안의 일 실시 예에 관한 태양 조명 장치는 상기 태양 조명 장치에 전원을 공급하는 전원 공급부(10), 공급한 전원에 의해 발광하는 광원(20), 사용자 제어 신호를 입력하는 입력부(30), 영상, 오디오 등을 출력하는 출력부(40), 상기 광원(20)의 광량을 제어하는 MPU(Micro processor unit, 50)를 포함한다.
구체적으로 전원 공급부(10)는 전원 입력부(11), SPMS(12)를 구비할 수 있다. 전원 입력부(11)는 가정용 또는 산업용의 전원을 입력한다. SMPS(Switched- mode power supply, 12)는 AC 전압을 정류 필터하여 직류 전원을 생성한다. 소형화 및 경량화를 위하여 입력 전원을 높은 주파수로 발진시킨 후, 원하는 전압을 만들어 정류 필터함으로써 직류 전원을 생성한다. 이렇게 생성된 직류 전원을 광원(20)에 공급할 수 있다.
광원(20)으로서 다양한 발광 소자를 사용할 수 있지만, 바람직하게는 LED(Light emitting diode) 사용할 수 있다. LED는 저 소비전력으로 7000K의 태양과 유사한 밝은 광원을 구현할 수 있다. 또한 교류 전원이 아닌 직류 전원을 전극에 인가하면 발광하는 반도체 소자의 일종이다. 따라서 직류 전원의 공급(ON)/차단(OFF)를 제어하여 광량을 조절할 수 있다. 또한, 광원(20)으로 자외선 광원을 더 포함할 수 있다. 자외선 광원은 살균 효과가 있는바, 상기 자외선 광원의 광량을 조절하여 정화, 소독 등의 목적으로 자외선을 조사할 수 있다. 그 밖에 다양한 색을 구현하기 위하여 광원(20)은 컬러 필터를 더 포함할 수 있다. 이는 전시 컨셉을 더욱 화려하게 하여 사용자 및 관측자로 하여금 심미감을 향상시킬 수 있다.
입력부(30)는 태양 조명 장치의 전원을 제어하거나, 수동으로 광량 조절, 광량 조절 프로그램의 선택 등 사용자의 제어 신호를 입력하는 곳으로, 키보드, 터치 패드, 터치 스크린, 리모트 컨트롤러 등과 같이 사용자가 입력할 수 있는 어떠한 형태로 구현될 수 있다.
출력부(40)는 상기 태양 조명 장치의 동작을 모니터링할 수 있는 영상 출력부(41)를 구비할 수 있다. 특히, 본 고안에 관한 태양 조명 장치는 광원(20)의 광량을 조절하여 동식물의 일조량을 제어하는 것을 특징으로 하는바, 해당 동식물의 생태학적 생태 알고리즘을 상기 영상 출력부(41)에 디스플레이할 수 있다. 예를 들어, 동물의 짝짓기 시기, 알의 부화시기, 식물의 개화 시기, 과일 숙성 시기 등을 디스플레이할 수 있다. 아울러, 온도, 습도, 소리 크기, 풍량 세기 등의 환경 조건을 디스플레이할 수도 있다. 상기 환경 조건을 디스플레이하기 위하여 온도 센서, 습도 센서, 소리 측정부, 풍량계 또는 풍속계를 더 포함할 수 있다.
영상 출력부(41)로는 액정 디스플레이 장치(LCD), 유기 발광 디스플레이 장치(OLED), 전기 영동 디스플레이 장치(EDD) 등을 이용할 수 있다.
상기 출력부(40)로 오디오 출력부(42)를 구비할 수 있다. 오디오 출력부(42)는 동식물의 생태 알고리즘에 따라 필요한 노이즈, 소리 등을 출력한다. 해당 동물이 살기에 더욱 적합한 환경을 만들어 주기 위함이다. 예를 들어, 해당 동물과의 공생 관계의 동물 울음 소리, 풍량에 의한 식물의 마찰 소리, 등을 출력할 수 있다. 상기 소리들은 미리 데이터베이스에 내장되어 있으며, 상기 데이터베이스에 따라 MPU(50)에서 오디오 출력부(42)를 통해 상기 소리들을 출력하도록 제어할 수 있다.
풍량 출력부(43)는 풍량을 출력하는 곳으로, 예를 들어 선풍기와 같은 모듈이 구비되어 상기 선풍기 날개의 회전을 제어하여 풍량을 출력할 수 있다. 상기와 같이 풍량 출력 또한 데이터 베이스에 미리 해당 동물의 생태 알고리즘이 저장되어 있어, 상기 알고리즘에 따라 MPU(50)에서 제어 신호를 생성하고 상기 제어 신호에 따라 풍량 출력부(43)에서 풍량을 생성 및 출력할 수 있다. 풍량 또한 동물의 환경 요소 중 중요한 것이므로, 최대한 자연 환경과 유사한 환경을 구현하고자 풍량을 출력하는 풍량 출력부(43)를 더 구비할 수 있다.
그 밖에 비를 내리는 환경과 유사하도록 강수 출력부를 더 구비할 수도 있다. 상기 알고리즘로부터 해당 동물에 필요한 우기 정보를 도출하고, 이에 따라 강수 출력부에서 비를 내리는 것과 같이 물을 분사할 수 있다.
또한, 상기 태양 조명장치는 동식물의 생태학적 알로리즘에 따라 해당 동식물에 필요한 일조량을 출력하기 위하여 광원(20)의 광량을 제어하는 MPU(50)를 포함한다. MPU(50)는 도 2를 함께 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2에 따르면, MPU(50)는 데이터 베이스(51), 타이머(52), 광량 제어부(53), 소리 제어부(54), 풍량 제어부(55)를 구비할 수 있다.
데이터 베이스(51)에는 적어도 1종 이상의 동식물의 생태학적 알고리즘이 저장되어 있다.
생태학적 알고리즘이라 함은 일조 정보를 포함할 수 있다. 구체적으로, 일조 정보는 하루 동안의 광량 변화 정보, 낮과 밤의 경계에 따른 광량 변화 정보, 또는 봄, 여름, 가을, 겨울의 계절에 따른 광량 변화 정보 등일 수 있다. 낮과 밤의 경계에 따른 광량 변화 정보로 예를 들어 아침에 해가 서서히 뜨고 저녁에 해가 서서히 지는 동작을 구현하는 정보 등이 있을 수 있다. 또한, 상기 일조 정보에 광선의 종류에 따른 광량 정보를 포함할 수도 있다. 또한, 상기 생태학적 알고리즘에는 동식물에 따른 1일 또는 연중 온도 정보, 습도 정보, 풍량 정보, 강수 정보, 소리 정보 변화를 포함할 수 있다.
상기 MPU(50)는 타이머(52)를 포함한다. 타이머(52)는 MPU(50) 외에 포함될 수도 있다. 타이머(52)는 시각 및 날짜 정보를 제공한다. 세팅된 시각으로부터 카운팅하여 현재 시각 및 날짜 정보를 제공할 수 있다. 따라서 타이머(52)로부터 제공된 시각 및 날짜 정보에 대응하는 일조 정보 등을 도출할 수 있다.
광량 제어부(53)는 타이머(52)로부터 제공된 시각 및 날짜 정보에 대응하는 일조 정보를 데이터 베이스(51)로부터 도출하고, 상기 일조 정보에 대응하여 전원 공급부(10)를 제어한다. 전원 공급부(10)에서 펄스 형태의 직류 전원의 크기 및 펄스 폭을 조절하여 LED(20)의 광량을 제어할 수 있다.
소리 제어부(54)는 상기 데이터 베이스(51)로부터 해당 동물의 소리 정보를 도출하고, 소리 측정부에서 측정한 소리와 비교판단하여 필요한 경우 미리 저장된 소리를 오디오 출력부(42)에서 출력하도록 제어할 수 있다.
풍량 제어부(55)도 상기 데이터 베이스(51)로부터 해당 동물의 풍량 정보를 도출하고, 풍량계 또는/및 풍속계에서 측정한 풍량 정보와 비교판단하여 필요한 양의 바람을 풍량 출력부(43)에서 생성 및 출력하도록 제어할 수 있다.
그 밖에, MPU(50)는 온도 제어부를 더 포함하여 온도 센서에서 측정한 온도와 상기 데이터 베이스(51)에 저장된 온도 정보와 비교 판단하여 필요한 경우 히터 또는 냉각기를 동작시키도록 제어할 수 있다. 또한, 강수 제어부 등을 포함하여 습도 센서에 측정한 습도와 데이터 베이스(51)에 미리 저장된 습도 정보와 비교 판단하여 필요한 경우 강수 출력부에서 물을 분사하도록 제어할 수 있다.
도 3a는 본 고안의 일 실시 예에 관한 태양 조명 장치의 광량 제어부 및 광원의 회로도이고, 도 3b는 도 3a의 광량 제어부로부터 광원의 광량을 제어하는 방 법을 나타내는 타이밍도이다.
도 1과 2에서 예시한 태양 조명 장치에서 데이터 베이스(51)에 저장된 일조 정보에 따라 일조량을 조절하는 방법으로, 전원 공급부(10)로부터의 직류 전원을 제어하여 LED(20)의 광량을 조절할 수 있음을 설명한바 있다. 이의 구체적인 예로서, 전원 공급부(10)과 전원 공급부(10)로부터 공급되는 전원에 의해 발광하는 LED(20)를 도 3a와 3b를 참조하여 설명하다.
본 실시 예에서는 전원 공급부(10)에서 LED(20)로 직류 전원을 공급하고, 상기 직류 전원의 크기 및 펄스 폭을 제어한다. 따라서 전원 공급부(10)는 제1 전원(plower) 및 제2 전원(High power) 각각에 제1 트랜지스터(Q1)의 일 단자와 제2 트랜지스터(Q2)의 일 단자 각각을 연결하고, 상기 제1 트랜지스터(Q1)와 제2 트랜지스터(Q2) 각각의 타 단자에 LED(20)를 연결한다. 또한 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 타 단자에는 직류 전원을 유지하는 저항(R)이 연결된다. 그리고 상기 제1 트랜지스터(Q1)의 일 단자와 제2 트랜지스터(Q2)는 각각 A, B 제어 신호에 의해 ON/OFF가 제어되며 상기 A, B 제어 신호에 의해 LED(20)로 공급하는 직류 전원의 크기 및 시간을 조절할 수 있다.
상기 전원 공급부(10)는 A, B 제어 신호의 동작에 의해 도 3b와 같은 타이밍도를 갖는 펄스 파형의 전원을 LED(20)에 공급할 수 있다. 상기 전원 공급부(10)는 제1 트랜지스터(Q1)의 일 단자와 제2 트랜지스터(Q2)의 동작을 제어하여 직류 전원의 공급 및 차단함으로써 펄스 파형의 전원을 LED(20)에 공급할 수 있다. 상기 펄스 파형의 진폭(A) 및 공급 시간(B)를 조절하여 LED(20)의 광량을 조절할 수 있 다.
도 4a와 4b는 본 고안에 관한 태양 조명 장치의 광원의 실시 예들을 도시한 도면이다. 본 실시 예에서는 LED를 예시한다. LED는 사용자에 의해 조립 및 분해를 용이하게 행할 수 있다. 사용자는 설치 환경에 따라 또는 원하는 광량을 나타내기 위하여 LED를 제거 또는 추가할 수 있다. 도 3a에서는 4×4의 LED들이 한 세트로 구성된 광원을 케이블(cable)을 이용하여 복수 개 연결한 것을 나타낸 도면이다. 또한 도 3b에서는 회로 기판에 LED를 장착하고, 상기 회로 기판의 단자를 서로 연결하여 LED의 조립을 도시한 도면이다. 도 3b에서 다이오드가 LED에서 빛을 발산하는 소자이다. 복수의 회로 기판들을 동일한 극성끼리 서로 연결함으로써 LED를 증설할 수 있다.
도 5a와 5b는 본 고안에 관한 태양 조명 장치의 이용의 실시 예들을 설명하기 위한 도면이다. 도 5a에 따르면 채소를 비닐하우스 내에서 재배하는 경우 특정 채소에 필요한 일조 정보가 데이터 베이스에 기록되어 있고, 상기 데이터 베이스의 일조 정보로부터 직류 전원 공급 시간 및 크기를 조절하여 LED의 광량을 조절할 수 있다. 하루 동안의 일조량을 재현하도록 아침에 점점 광량을 증가시켜 정오에 최대의 광량으로 LED는 발광하고, 저녁에 다시 광량이 점점 줄어드는 것으로 제어할 수 있다. 그리고 연중 일조량을 재형하기 위하여 여름에 광량을 증가시키고 겨울에 광량을 감소시키도록 제어할 수 있다. 일조량에 상당한 영향을 받는 과실의 경우, 예측할 수 없는 날씨에만 전적으로 의존하기보다는 날씨 변화에 관계없이 과실이 필요한 광량을 제공할 수 있는 본 고안의 태양 조명 장치를 이용하여 매년 당도가 높 은 과실을 생산하도록 할 수 있다.
도 5b에 따르면 수초 단위의 어항에도 본 고안에 관한 태양 조명 장치를 설치할 수 있다. 본 실시 예에서는 거북이를 키우는데 있어서 실제 태양 에너지를 공급하는 것과 같은 효과를 내기 위하여, LED의 광량을 조절할 수 있다. 특히 거북이의 알을 부화시키위하여 부화에 적합한 일조 정보를 데이터 베이스로부터 제공받아 상기 일조 정보에 대응하도록 LED의 광량을 조절할 수 있다.
그 밖에도 본 고안에 관한 태양 조명 장치는 식물원, 과실 재배, 동물원 등에도 이용할 수 있다.
이상, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 실시 예들에 대해서 설명했으나, 본 고안은 상기 예에 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다. 당업자라면 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 각종 변경 예 또는 수정 예를 생각해낼 수 있는 것은 명백하고, 그것들에 관해서도 당연히 본 고안의 기술적 범위에 속한 것으로 이해된다.
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 관한 태양 조명 장치를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2는 도 1에 도시된 태양 조명 장치의 마이크로프로세서를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3a는 본 고안의 일 실시 예에 관한 태양 조명 장치의 광량 제어부 및 광원의 회로도이다.
도 3b는 도 3a의 광량 제어부로부터 광원의 광량을 제어하는 방법을 나타내는 타이밍도이다.
도 4a은 본 고안에 관한 태양 조명 장치의 광원의 일 실시 예를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 고안에 관한 태양 조명 장치의 광원의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5a는 본 고안에 관한 태양 조명 장치의 이용 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 고안에 관한 태양 조명 장치의 이용의 다른 실시 예를 설명하기 위한 도면이다.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 **
10: 전원 공급부, 20: 광원(LED), 30: 입력부, 40: 출력부, 50: MPU
51: 데이터 베이스, 52: 타이머, 53: 광량 제어부, 54: 소리 제어부, 55: 풍량 제어부

Claims (7)

  1. LED(Light Emitting Diode)　광원;
    제1 전원(Power)과 상기 제1 전원(Power) 보다 더 높은 에너지를 공급하는 제2 전원(High Power), 상기 제1 전원(Power)에 일 단자가 연결되고, 타 단자가 상기 LED 광원에 연결되는 제1 트랜지스터, 상기 제2 전원(High Power)에 일 단자가 연결되고, 타 단자가 상기 LED 광원에 연결되는 제2 트랜지스터, 상기 제1 트랜지스터의 타 단자에 연결되어 직류 전원을 유지하는 저항을 구비하고, 상기 LED 광원에 펄스 형태의 직류 전원을 공급하는 전원 공급부;
    동식물에 따라 아침에 상기 광원을 점진적으로 점등하고, 정오에 최대로 발광하며, 저녁에 점진적으로 소등하는 일조 정보를 저장한 데이터베이스와, 상기 데이터베이스의 일조 정보에 근거하여 상기 제1 트랜지스터 및 상기 제2 트랜지스터 각각에 제어 신호를 공급함으로써 상기 펄스 형태의 직류 전원의 공급 시간 및 상기 직류 전원의 크기를 조절하여 상기 LED 광원의 광량을 제어하는 광량 제어부를 구비하는 마이크로프로세서;를 구비하는 태양 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일조 정보는 하루 동안의 광량 변화 정보, 낮과 밤의 경계에 따른 광량 변화 정보 및 계절에 따른 광량 변화 정보 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양 조명 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 일조 정보는 광선의 종류에 따른 광량 정보인 것을 특징으로 하는 태양 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 데이터베이스는 동식물에 따른 소리 정보를 더 저장하고,
    소리 정보를 측정하는 소리 측정부를 더 구비하고,
    상기 마이크로프로세서는 측정한 소리 정보와 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 해당 동식물의 소리 정보를 비교판단하는 소리 제어부를 더 구비하고,
    상기 소리 제어부의 판단에 따라 소리를 생성 및 출력하는 오디오 출력부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 태양 조명 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 데이터베이스는 동식물에 따른 풍량 정보를 더 저장하고,
    풍량 정보를 측정하는 풍량계 또는 풍속계를 더 구비하고,
    상기 마이크로프로세서는 측정한 풍량 정보와 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 해당 동식물의 풍량 정보를 비교판단하는 풍량 제어부를 더 구비하고,
    상기 풍량 제어부의 판단에 따라 바람을 생성 및 출력하는 충량 출력부를 더 구비하는 태양 조명 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 데이터베이스에 동식물에 따른 온도 정보를 더 저장하 고,
    온도 정보를 측정하는 온도 센서를 더 구비하고,
    상기 마이크로프로세서는 측정한 온도 정보와 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 해당 동식물의 온도 정보를 비교판단하는 온도 제어부를 더 구비하고,
    상기 온도 제어부의 판단에 따라 온도를 조절하는 히터 또는 냉각기를 더 포함하는 태양 조명 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 데이터베이스에 동식물에 따른 습도 정보를 더 저장하고,
    습도 정보를 측정하는 습도 센서를 더 구비하며,
    상기 마이크로프로세서는 측정한 습도 정보와 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 해당 동식물의 습도 정보를 비교판단하는 강수 제어부를 더 구비하고,
    상기 강수 제어부의 판단에 따라 물을 분사하는 강수 출력부를 더 포함하는 태양 조명 장치.
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