KR20210051970A - 토마토 육묘 전용 ict 융복합 led 조명장치 - Google Patents

토마토 육묘 전용 ict 융복합 led 조명장치 Download PDF

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KR20210051970A
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박노준
이강화
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Abstract

본 발명은 토마토 육묘용 LED 조명장치에 관한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치는, 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제1 발광부와 상기 적색영역 파장 방사 LED 및 적외선영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제2 발광부로 구성된 발광유닛; 및 상기 발광 유닛을 제어하여 토마토 육묘를 관리하되, 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부에 포함된 각각의 LED가 미리 설정된 육묘 모드에 기초하여 온/오프되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

토마토 육묘 전용 ICT 융복합 LED 조명장치{ICT convergence LED lighting device for dedicated seedling of tomato}
본 발명은 토마토 육묘용 LED 조명장치에 관한 것으로, 상세하게는 청색 파장, 적색 파장 및 적외선 파장을 방사하는 LED를 이용하여 각각의 육묘 단계별로 적정 LED를 구동시켜 토마토의 조기 수확량을 증대시킬 수 있도록 하는 토마토 육묘 전용 ICT 융복합 LED 조명장치에 관한 것이다.
토마토는 기관의 구조나 형태가 고추, 가지 등의 다른 가지과(Solanaceae) 식물들과 유사하다. 고추나 가지가 홑꽃을 피우는 데 비하여 토마토는 화방(花房)에 꽃이 달리는데, 화방은 총상화서(總狀花序)로서 단화방(單花房) 또는 복화방(複花房)으로 된다. 화방은 줄기 선단에 착생하는데, 바로 밑에서 발생한 곁가지가 계속 성장하므로 외관상으로는 측화방이 생기는 것처럼 보인다. 외관상으로 첫 화방이 7~10마디에 달린 후 2~3마디를 건너뛰면서 화방이 하나씩 달려 나아가는데 제일 처음의 화방부터 1화방, 2화방 및 3화방으로 불린다. 꽃은 양성화(兩性花)로서 선단이 5~6로 쪼개진 합변화관(合弁花冠)으로 되어 있지만, 기형화로 되는 것도 있다.
토마토 생육을 위해서는 온도, 광, 탄산가스, 토양이 관리되어야하고, 특히 토마토는 육묘에 상당한 시간과 노력이 투입되며, 토마토 재배 활성화를 위해서는 우량묘 육묘가 필수적으로 이뤄져야 한다.
육묘(raising seedling)는 종자나 영양체로 파종 등의 방법으로 일정 기간 동안 길러 정식으로 심기에 가장 적합한 양질의 묘를 키우는 제반 작업 또는 그러한 작업을 통해 길러진 묘를 나타낸다.
토마토 육묘의 최대 목표는 원하는 시간에 고르고 좋은 묘를 많이 확보하는 것이다.
토마토는 다른 작물보다 햇볕에 대한 반응이 예민하며 강한 광선을 좋아한다. 농촌진흥청에서 발간한 스마트 온실환경관리 가이드라인(2017)을 참조하면 도1과 같이 광포화점(光飽和點)은 약 1,400μmol··이고 광보상점(光補償點)은 약 20μmol··이며, 시설 내의 광투과율은 유리온실의 경우 80%이고, 비닐하우스의 경우 70% 이하가 많으므로 겨울에는 광포화점에 미달되는 때가 많다.
역시, 농촌진흥청에서 발간한 스마트 온실환경관리 가이드라인(2017)을 참조하면 도2와 같이 낙화에 미치는 광도의 영향을 확인 할 수 있고, 저광도 하에서는 웃자람이 되기 쉽고 개화수가 적게 되며, 영양불량에 의한 낙화나 낙과가 일어나며, 과일의 비대가 억제될 뿐만 아니라 각종 생리장해나 병해발생도 많아지게 된다.
토마토 육묘 및 재배시 온도관리는 일사량을 고려하여 설정할 필요가 있다. 즉 낮에 일사량이 좋을 때는 밤에 온도를 높여 관리하는 것이 좋고 낮에 일사량이 부족하여 광합성이 불충분한 경우에는 밤에 온도를 약간 낮게 관리하여 양분 소비를 적게 하도록 해야 한다.
토마토 육묘와 관련한 종래기술의 일예로, 대한민국 공개특허 제10-2013-0051846호의 "LED 광을 이용한 식물 성장 조절방법 및 항산화효소 증대 방법"이 있다.
상기 종래기술은 청색광, 녹색광 또는 적색광의 LED 광을 선택하여, 식물의 성장을 조절하는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기 종래기술은 청색광, 녹색광 또는 적색광의 LED 광을 선택하여, 식물의 성장을 조절하는 것을 특징으로 하는 LED 광을 이용한 식물 성장 조절방법을 제공하고 있으나, 청색, 녹색, 적색 각각의 구체적인 파장이 명시가 되어 있지 않으며, 작물의 생육모델에 따른 파장의 변화를 줄 수 없다는 문제가 있다.
특히 토마토 육묘의 경우 씨앗의 발아에서 정식까지의 기간에는 청색 파장의 비율이 적색 파장에 비하여 높아야 하며 광환경 외에 온습도와 이산화탄소 제어등이 복합적으로 작용해야 웃자람을 예방할 수 있는데, 종래의 기술로는 생육 모델 시기별 제어가 불가능하다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0051846호
본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 청색 파장, 적색 파장 및 적외선 파장을 방사하는 LED를 이용하여 각각의 육묘 단계별로 적정 LED를 구동시켜 생장조절제 없이도 토마토의 조기 수확량을 증대시킬 수 있도록 하는 토마토 육묘 전용 ICT 융복합 LED 조명장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치는 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제1 발광부와 상기 적색영역 파장 방사 LED 및 적외선영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제2 발광부로 구성된 발광 유닛; 및 상기 발광 유닛을 제어하여 토마토 육묘를 관리하되, 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부에 포함된 각각의 LED가 미리 설정된 육묘 모드에 기초하여 온/오프되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 본 발명에서, 제1 발광부와 제2 발광부의 광원은 각각 phosphor conversion 방식의 적색, 청색 LED 패키지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 제1 발광부와 제2 발광부의 패키지는 SMD 타입, COB 타입등 blue pumping 광원과 phosphor가 결합된 phosphor conversion 방식인 것을 특징으로하며, 각각의 청색 및 적색 광원의 emission 파장은 두 광원에 공급되는 current를 PWM 방식으로 제어함으로써 디밍하여 조합되는 전체 파장의 청색과 적색 파장의 비율을 제어할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 미리 설정된 육묘 모드는 청색 우세 모드 또는 적색 우세 모드 중 어느 하나로 이뤄지며, 상기 모드는 상기 제1 발광부 및 제2발광부의 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍되도록 제어되거나 상기 제2 발광부의 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부의 각각의 LeD 광원은 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 제어되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 발광 유닛은 2 이상의 제1 발광부를 포함하며, 각각의 제1 발광부의 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED는 하나의 청색영역 파장 방사 LED에 각각 서로 다른 양의 적색 형광체를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 토마토 육묘의 상태를 촬영하여 이미지를 수집하는 카메라 모듈;을 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 카메라 모듈에서 수집한 토마토 육묘의 상태 이미지에 기초하여 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 상기 발광 유닛에서 방사되는 빛의 파장을 검출하는 파장 검출 센서;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 파장 검출 센서에서 검출된 빛의 파장에 따라 상기 카메라 모듈에서 수집한 육묘의 상태 이미지를 보정하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 토마토 육묘 재배 공간의 온도를 측정하는 온도 센서;를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 상기 발광 유닛의 방사측 단부에 상기 제1 발광부 및 제2 발광부에서 방사되는 빛이 토마토 육묘 재배 범위내로만 도달하도록 하는 집광렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 육묘단계에서 안정적인 자묘 생육을 확보 할 수 있으며, 본토에 정식한 경우에도 적절한 꽃눈(화아, 花芽)분화 유도를 통해 균일한 1화방 출현을 도모함으로써 조기 수확량을 증대시킬 수 있도록 하는 장점이 있다.
또한 본 발명은 좁은 면적에 우수한 자묘를 확보함으로써 본토에 정식 후 효과를 극대화시킬 수 있으며, 성장의 극대화 및 병해충 방지 효과를 동시에 얻을 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치를 이용한 토마토 육묘방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 발광부 및 제2 발광부에 대한 PWM 제어를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛의 모식도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치를 나타낸 모식도이다.
도 7은 농촌진흥청에서 발간한 스마트 온실환경관리 가이드라인(2017)에 수록된 토마토의 광포화 곡선이다.
도 8은 농촌진흥청에서 발간한 스마트 온실환경관리 가이드라인(2017)에 수록된 낙화에 미치는 광도의 영향 분석표이다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명을 설명함에 있어 공지의 구성을 구체적으로 설명함으로 인하여 본 발명의 기술적 사상을 흐리게 하거나 불명료하게 하는 경우에는 위 공지의 구성에 관하여는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치를 나타낸 모식도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치의 구성도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치를 이용한 토마토 육묘방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)는 발광 유닛(120), 제어부(140)를 포함하며 케이싱 내부에 상기 발광 유닛(120) 및 회로기판에 실장된 형태로 구성되는 제어부(140)가 배치된다.
상기 발광 유닛(120)은 상기 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제1 발광부(122)와 상기 적색영역 파장 방사 LED 및 적외선영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제2 발광부(124)로 구성된다.
도 1, 도 3 및 후술하는 도 6에서는 하나의 적색영역 파장 방사 LED가 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)에 동시에 포함되어 있는 것으로 표현하였으나, 서로 다른 적색영역 파장 방사 LED가 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)에 각각 포함되도록 구성될 수도 있다(도 5 참조).
상기 제어부(140)는 상기 발광 유닛(120)을 제어하여 토마토 육묘를 관리하되, 상기 제1 발광부(122) 또는 제2 발광부(124)에 포함된 각각의 LED가 미리 설정된 육묘 모드에 기초하여 온/오프/디밍되도록 제어한다.
상기 제어부(140)는 상기 발광 유닛(120)의 제어기능, 후술하는 카메라 모듈 및 각각의 센서의 제어기능 및 수집된 이미지의 분석기능을 수행할 수 있도록 구성되며, 수집된 이미지 및 일반적인 토마토 육묘 이미지를 저장하는 저장공간을 포함하여 이뤄질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)에서, 상기 미리 설정된 육묘 모드는 사용자가 선택할 수 있도록 이뤄진다.
상기 육묘 모드는 토마토 육묘 과정에서 빛(조명)을 필요로 하는 서로 다른 상황에 따라 LED가 서로 다른 방법으로 방사(조사)하도록 하여 빠른 생장 및 개화가 이뤄지도록 하는 것으로, 사용자가 지정하는 서로 다른 방법으로 각각의 LED의 방사가 이뤄진다.
일예로, 상기 모드는 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)의 모든 LED가 동시에 온/오프되도록 제어될 수 있다.
본 특허발명의 출원인은 토마토 육묘에 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)의 온/오프/디밍 제어를 통해, 상기 제1 발광부(122)에 포함된 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED와 상기 제2 발광부(124)에 포함된 적색영역 파장 방사 LED 및 적외선영역 파장 방사 LED가 동시에 조합되어 사용되는 경우 토마토 육묘 발생량을 증가시킬 수 있다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 토대로 상기 모드를 선택하는 경우, 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)의 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍 제어되도록 구성된다.
다만 상기 제1 발광부(122)에 포함된 각각의 LED와 상기 제2 발광부(124)에 포함된 각각의 LED의 출력이 반드시 상호 동일하도록 제어되는 것은 아니며, 토마토 육묘의 상태 갯수에 따라 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124) 각각의 LED의 출력이 적절히 제어되는 것이 바람직하다.
다른 일예로, 상기 모드는 상기 제2 발광부(124)의 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍되도록 제어될 수 있다.
후술하는 꽃눈의 이미지 분석을 통해 꽃눈 분화가 완료되면 포장에 정식하여 꽃눈의 발육을 촉진시키며, 정식이 빠를수록 꽃눈 발육이 촉진되어 수확기를 빨라지게 된다.
본 특허발명의 출원인은 본 실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)를 이용하여 각각의 LED의 개별적 구동이나 제1 및/또는 2 발광부의 구동에 따른 생육을 실험하였으며, 제2 발광부(124)에 포함된 적색영역 파장 방사 LED와 적외선영역 파장 방사 LED가 동시에 구동되는 경우 및 디밍제어 되는 경우의 결과를 토대로 상기 모드를 선택하는 경우, 상기 제2 발광부(124)의 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍 제어되도록 구성된다.
다만 전술한 모드의 경우와 유사하게 상기 모드에서 제2 발광부(124)에 포함된 각각의 LED의 출력이 반드시 상호 동일하도록 제어되는 것은 아니며, 생육 상태에 따라 각각의 LED의 출력이 적절히 제어되도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 발광부 및 제2 발광부에 대한 PWM 제어를 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 제1 발광부(122) 또는 제2 발광부(124)는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 제어된다.
PWM(Pulse Width Modulation) 제어는 펄스의 폭을 조절하여 각각의 LED에 전달되는 전력의 크기 및 시간을 조절함으로써 발광 유닛(120)의 온/오프가 용이하게 이뤄지도록 하는 것이다.
본 실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)에서 PWM 제어를 이용함으로써 토마토 육묘 관리자가 LED 조명장치(100)를 수동으로 온/오프/디밍 제어하지 않고도 프로그래밍에 의해 자동적으로 각각의 LED, 더욱 바람직하게 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)가 자동적으로 온/오프/디밍 제어되도록 한다.
일예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 모드에서 상기 제어부(140)는 PWM 방식에 의해 제1 발광부(122)에 포함된 각각의 LED가 2만큼의 (상대적) 출력을 갖도록 제어되고, 제2 발광부(124)에 포함된 각각의 LED가 1만큼의 (상대적) 출력을 갖도록 제어될 수 있으며, 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)에 포함된 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍 제어되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 발광 유닛(120)에서, 상기 적색영역 파장 방사 LED, 청색영역 파장 방사 LED 및 적외선 파장 방사 LED는 각각 하나의 표면실장형(Surface Mount Device, SMD) 칩(chip) 형태로 이뤄질 수 있으며, 다수개의 칩이 띠 형상을 갖는 하나의 LED 모듈을 형성하는 형태로 구성될 수도 있다. 또한 상기 각각의 LED는 볼 전구 타입 또는 모듈 타입으로 이뤄질 수도 있다.
예를 들어, 상기 청색영역 파장 방사 LED는 450 nm에서 최대값을 갖는 파장을 방사하도록 구성되며, 상기 적색영역 파장 방사 LED는 660 nm에서 최대값을 갖는 파장을 방사하도록 구성된다. 실험결과 660 nm 파장의 적색 LED는 식물의 광합성 촉진을 최대로 하고 발아작용에 중요한 효과를 나타내며, 450 nm 파장의 청색 LED는 엽록체 형성 발달 과정에서 중요한 효과를 나타냈다. 녹색과 노란색의 파장은 식물의 성장에 도움을 주지 못하고 반사되거나 흡수율이 미미한 것으로 알려져 있다.
일예로, 상기 청색영역 파장 방사 LED 및 적색영역 파장 방사 LED는 각각 청색 LED와 적색 LED를 이용하여 구현될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 유닛의 모식도이다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명에서, 상기 발광 유닛(120)은 2 이상의 제1 발광부(122a, 122b, 122c)를 포함하며, 각각의 제1 발광부(122a, 122b, 122c)의 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED는 하나의 청색영역 파장 방사 LED에 각각 서로 다른 양의 적색 형광체를 도포하여 형성된다.
일예로, 상기 청색영역 파장 방사 LED는 청색 LED 또는 청색 LED에 소량의 적색 발광 형광체를 도포하여 구현될 수 있으며, 상기 적색영역 파장 방사 LED는 청색 LED에 일정량 이상의 적색 발광 형광체를 도포하여 구현될 수 있다.
상기 형광체는 LED로부터 방사(방출)된 광을 흡수하여 다른 파장의 빛으로 방출(발광)하는 역할을 하는 물질이다.
예를 들어, 청색 LED에 적색 형광체를 도포하는 경우, 청색 LED에서 방사되는 청색영역 파장의 빛과 이에 의해 여기된 형광 물질이 방출하는 적색영역 파장의 빛이 조합되어 다른 파장의 청색이나 또 다른 색(예, 백색, 적색 등)을 만들어낼 수 있게 된다.
상기 형광체는 광학적으로 활성화된 요소를 도핑한 무기물 수용체 물질로 구성된 무기화합물로서 1 내지 수십 ㎛의 크기를 갖는 분말입자로 이뤄진다.
본 발명의 일실시예에 따른 적색 형광체는 여러 공지의 적색 발광형광체 중 어느 하나로 이뤄질 수 있으며, 일예로 SiO2, KMnO4, HF, H2O2 화합물을 사용하여 합성한 K2SiF6:Mn4+ 또는 M2Si5N8(M=Ca, Sr, Ba), (Ca, Sr)AlSiN3:Eu2+ 등의 무기물계 형광체일 수 있다. 이때 상기 적색 형광체가 도포되는 청색영역 파장 방사 LED는 공지의 청색광 LED일 수 있으며, 일예로 청색광을 방사하는 GaN LED일 수 있다.
상기 청색영역 파장 방사 LED에 각각 다른 양의 적색 형광체를 도포함으로써 각각 다른 파장을 갖는 청색영역 파장 방사 LED 및 적색영역 파장 방사 LED를 형성할 수 있으며, 이러한 다양한 파장을 갖는 LED를 PWM 구동에 의해 발광하도록 함으로써 각각의 육묘 단계에서 시기에 적합한 최적의 광스펙트럼을 제공할 수 있게 된다.
상기 형광체의 도포는 가장 널리 이용되는 Slurry 방식이나 LED 모든 표면을 균일하게 도포하는 conformal 방식 또는 Remote 방식 등에 의해 이뤄질 수 있다.
또 다른 예로, 상기 청색영역 파장 방사 LED 또는 적색영역 파장 방사 LED는 근자외선 파장(예, 320 내지 390 nm)을 방사하는 UV LED에 각각 청색 형광체 또는 적색 형광체를 도포하거나 청색 형광체, 적색 형광체 및 녹색 형광체를 서로 다른 비율로 조합하여 도포함으로써 형성될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 토마토 육묘의 상태를 촬영하여 이미지를 수집하는 카메라 모듈(160)을 더 포함한다.
상기 제어부(140)는 상기 카메라 모듈(160)에서 수집한 토마토 육묘의 상태 이미지에 기초하여 상기 제1 발광부(122) 또는 제2 발광부(124)를 제어한다.
일예로, 상기 카메라 모듈(160)은 토마토 묘를 중심으로 성장(생장)상태를 촬영하여 이미지를 수집한다.
상기 제어부(140)는 상기 카메라 모듈(160)로부터 수집된 이미지를 분석하여 토마토 육묘의 성장 상태를 판단할 수 있으며, 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)를 온/오프제어하여 적절한 파장의 빛이 방사되도록 함으로써 묘 생산량이 증가되도록 한다.
다른 예로, 상기 카메라 모듈(160)이 토마토 육묘의 성장(생장)상태를 촬영하여 이미지를 수집하는 경우, 상기 제어부(140)는 수집된 이미지를 분석하여 생육 상태를 판단할 수 있으며, 상기 제2 발광부(124)를 온/오프/디밍 제어하여 웃자람 제어 및 조직이 촘촘해지도록 한다.
상기 카메라 모듈(160)의 토마토 육묘의 상태 촬영에 의한 이미지 수집은 일정 주기(예, 매 시간마다)별로 자동으로 이뤄질 수 있으며, 토마토 육묘 관리자가 이미지 수집 시기를 설정할 수도 있다.
다른 예로, 상기 카메라 모듈(160)은 토마토 육묘의 잎사귀들을 중심으로 질병이나 해충의 침입 여부를 촬영하여 이미지를 수집한다.
상기 제어부(140)는 미리 저장된 토마토 육묘의 상태 이미지들 및 상기 수집된 잎사귀들의 이미지를 분석하여 질병이나 해충 여부를 판단하게 되며, 예를 들어 해충이 침입한 것으로 판단되는 경우 상기 제2 발광부(124)에 포함된 적색영역 파장 방사 LED 및 적외선영역 파장 방사 LED 또는 620nm 대역의 파장을 방출하는 LED를 켜서 해충이 회피하도록 한다.
대체로 해충은 400 내지 450 nm 파장 대역의 빛을 선호하며, 주로 580 내지 650 nm 파장 대역의 빛을 회피하려는 특성이 있다.
이러한 특성을 이용하여 황색광에 가까운 590 nm 영역의 파장을 방사하는 LED와 적색광에 가까운 630 nm 영역의 파장을 방사하는 LED가 주기적으로 발광하도록 함으로써 해충이 접근하는 것을 방지할 수 있다. 이러한 각각의 파장의 방사는 전술한 적색 형광체를 적절히 도포하여 형성된 LED를 통해 이뤄질 수 있다.
또 다른 예로, 해충 퇴치를 위해 해당 영역의 파장을 방사하는 별도의 LED가 상기 각각의 발광 유닛(120)의 외측에 구비되어 상기 발광 유닛(120)에서 방사되는 각각의 LED 조사 영역의 외측으로 해당 파장의 빛을 방사하도록 구성될 수도 있다. 이러한 별도의 LED에 의한 해충이 회피하는 영역의 파장 방사는 육묘 단계에서 생장을 돕기 위해 방사되는 제1 발광부(122)의 청색영역 파장을 선호하여 토마토 묘목으로 접근하려는 해충의 접근을 사전에 차단하는 효과가 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 발광 유닛(120)에서 방사되는 빛의 파장을 검출하는 파장 검출 센서(170)를 더 포함한다.
상기 제어부(140)는 상기 파장 검출 센서(170)에서 검출된 빛의 파장에 따라 상기 카메라 모듈(160)에서 수집한 육묘의 상태 이미지를 보정한다.
본 발명의 각각의 실시예에 따른 발광 유닛(120)은 백색광이 아닌 특정한 색을 갖는 파장이 토마토 육묘에 방사되므로, 상기 카메라 모듈(160)에 의해 촬영되고 수집된 이미지가 토마토 육묘의 정확한 상태를 나타내지 못하게 된다.
따라서 상기 파장 검출 센서(170)에서 검출된 빛의 파장에 따라 상기 카메라 모듈(160)에서 수집한 육묘의 상태 이미지를 보정하게 되면, 보정된 이미지를 통해 실제 토마토 육묘의 상태를 정확하게 파악할 수 있게 되며, 토마토 육묘의 상태에 따른 적절한 발광 유닛(120)의 제어가 이뤄질 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 토마토 육묘 재배 공간의 온도를 측정하는 온도 센서(180)를 더 포함한다.
상기 제어부(140)는 상기 온도 센서(180)에서 측정된 온도에 기초하여 상기 제1 발광부(122) 또는 제2 발광부(124)를 제어한다.
따라서 본 발명의 일실시예에 따른 제2 발광부(124)의 구동 제어시 내부 온도와 연동되어 제어되도록 하는 것이 바람직하며, 온도가 25도 이내에서 광조사시간을 조절하도록 구성된다.
본 실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치(100)의 제2 발광부(124)를 이용하는 경우, 발광 시간이 누적되더라도 내부 온도를 크게 상승시키지 않으므로 온도 조절을 위한 별도의 시설을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다.
상기 카메라 모듈(160), 파장 검출 센서(170) 및 온도 센서(180)에 의한 센싱과 제어부(140)에 의한 토마토 육묘의 상태에 따른 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)의 제어가 자동적으로 이뤄질 수 있으므로, 최소한의 노동력 투입을 통한 정확하면서도 안정적인 토마토 육묘 과정이 이뤄지게 된다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 토마토 육묘용 LED 조명장치를 나타낸 모식도이다.
또 다른 실시예에 따른 본 발명은, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 발광 유닛(120)의 방사측 단부에 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)에서 방사되는 파장(빛)이 토마토 육묘 재배 범위내로만 도달하도록 하는 집광렌즈(190)를 더 포함한다.
상기 집광렌즈(190)는 토마토 육묘 베드의 형태에 따라 형태가 변경될 수 있으며, 일예로 토마토 육묘 베드의 일반적인 형태의 직사각형 형태에 맞게 구성하여 상기 제1 발광부(122) 및 제2 발광부(124)에서 방사되는 빛이 육묘 베드 내부로만 방사되도록 제어된다.
이상에서 본 발명은 구체적인 실시예를 참조하여 상세히 설명하였으나, 상기 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽도록 하기 위한 예시에 불과한 것이므로, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환, 부가 및 변형된 실시 형태들 역시 하기의 청구범위에 의하여 정해지는 본 발명의 보호범위에 속한다고 할 것이다.
100: 토마토 육묘용 LED 조명장치 120: 발광 유닛
122: 제1 발광부 124: 제2 발광부
140: 제어부 160: 카메라 모듈
170: 파장 검출 센서 180: 온도 센서
190: 집광렌즈

Claims (8)

  1. 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제1 발광부와 상기 적색영역 파장 방사 LED 및 적외선영역 파장 방사 LED로 이뤄지는 제2 발광부로 구성된 발광 유닛; 및
    상기 발광 유닛을 제어하여 토마토 육묘를 관리하되, 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부에 포함된 각각의 LED가 미리 설정된 육묘 모드에 기초하여 온/오프/디밍되도록 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 육묘 모드는 사용자가 직접 프로그램으로 자동 제어하여 이뤄지며,
    상기 모드는 상기 제1 발광부 및 제2 발광부의 모든 LED가 동시에 온/오프/디밍되도록 제어되거나,
    상기 제2 발광부의 모든 LED가 동시에 온/오프/제어되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 발광부 또는 제2 발광부는 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 제어되는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발광 유닛은 2 이상의 제1 발광부를 포함하며,
    각각의 제1 발광부의 적색영역 파장 방사 LED 및 청색영역 파장 방사 LED는 하나의 청색영역 파장 방사 LED에 각각 서로 다른 양의 적색 형광체를 도포하여 형성되는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  5. 제1항에 있어서,
    토마토 육묘의 상태를 촬영하여 이미지를 수집하는 카메라 모듈;을 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 카메라 모듈에서 수집한 토마토 육묘의 상태 이미지에 기초하여 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부를 제어하는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 발광 유닛에서 방사되는 빛의 파장을 검출하는 파장 검출 센서;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 파장 검출 센서에서 검출된 빛의 파장에 따라 상기 카메라 모듈에서 수집한 육묘의 상태 이미지를 보정하는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  7. 제1항에 있어서,
    토마토 육묘 재배 공간의 온도를 측정하는 온도 센서;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 온도에 기초하여 상기 제1 발광부 또는 제2 발광부를 제어하는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발광 유닛의 방사측 단부에 상기 제1 발광부 및 제2 발광부에서 방사되는 빛이 토마토 육묘 재배 범위내로만 도달하도록 하는 집광렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토마토 육묘용 LED 조명장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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