제품소개

3-5 LED Bar

* 총론

카스트에서 생산되는 식물 재배용 LED 조명에는 2종류가 있습니다.

하나는 일반용이고, 다른 하나는 연구소, 시험실용입니다.

일반용이란, 모든 식물공장, 또는 식물 재배상에서 사용되는 조명 시스템으로, 이미 일반 식물의 성장에 가장 좋은 적색과 청색 빛의 혼합이 잘 되어 있는 LED 바를 말합니다.

그러나 필요에 따라 백색, 적외선, 녹색, 또는 자외선 등  다른 빛을 포함하고자 할 때는 LED 바를 따로 만들수도 있습니다..

이에 비해 연구소, 시험실용 LED 바는 적색과 청색의 비율을  컨트롤러에서 임의 조절할 수 있어서 연구소, 시험실에서 빛의 Spectrum 에 따른 식물의 성장과 반응을 시험, 연구하는데 사용하기에 적합합니다.


1, KAST 가 생산하는 LED 바의 종류


1-1, 일반용: Controller 모델 SF-6030T, 또는 SF- 6030TS 와 함께 사용

1-1-1, 모델:   KLB-40-2 : 40W 타입: 길이 2m.(실제소비전력: 40.32W , 실제길이 198cm)
1-1-2, 모델:   KLB-20-1 :20W 타입: 길이 1m (실제소비전력 20.18W, 실제길이 99 cm)
1-1-3, 모델:   KLB-10-0.5 : 10 W 타입: 길이 0.5m (실제소비전력 10.09W, 실제길이 49cm)


1-2, 연구소, 시험실용: Controller 모델 SF-6030TC 와 함께 사용

1-2-1 모델; KLB-40-2C : 40W 타입, 길이 2m( 실제소비전력 40.32W, 실제길이 198cm)
1-2-2, 모델, KLB-20-1C: 20W 타입: 길이 1m (실제소비전력 20.18W, 실제길이 99cm)
1-2-3, 모델: KLB-10-0.5C: 10W 타입: 길이 0.5 m (실제소비전력 10.09W, 실제길이 49cm)

(사진 1) 설명: 아래의 사진에는 카스트가 생산하는 길이 2m 짜리, 1m 짜리, 0.5m 짜리 LED 바를 각각 5개씩 배열해 놓은 장면을 보여줍니다.

그러나 이렇듯 사진으로만 보아서는 일반용 이거나 특수용 LED 바의 모양은 구별이 가지 않습니다.




위의 (사진 1)에서는 각 LED 램프에 최대 정격전류의 1% 만을 통전했을때의 점등 밝기를 모여줍니다.



(사진 2) 설명: 아래 사진에서는 LED 램프의 최대 정격전류의 10% 만의 전류를 통전했을 때의 밝기를 보여줍니다.





(사진 3) 설명: 아래 사진에서는 LED 램프에 쵀대 정격전류의 20% 전류만을 통전시켰을 때의 밝기를 보여줍니다.





(사진 4) 설명: 아래의 사진에서는 LED 램프의 최대 정격전류의 40%를 통전했을 때의 밝기를 보여줍니다.





(사진 5) 설명: 아래의 사진에서는 LED 램프에 최대 정격전류의 70%를 통전했을때의 밝기를 보여줍니다.





(사진 6) 설명: 아래 사진은 LED 램프에 최대 정격전류를 통전했을 때의 밝기를 보여줍니다.




저희 카스트가 제작하는 LED 바는 50cm 짜리가 1개당 최대 정격전류는 240 mA (소비전력 10W)이므로 1 m 짜리 LED 바의 최대 정격전류는 480mA (소비전력 20W) 가 되고, 2m 짜리 LED 바의 최대 정격전류는 960mA (40W)가 됩니다.






2, 일반용  LED 바의 빛 스팩트럼.

일반용 KAST  LED 바의 빛 스팩트럼은 기본적으로 아래 (그래프 1)과 같습니다.

이런 형태의 빛 스팩트럼을 가지는 조명은 녹색식물(엽록소를 가잔 식물) 에서의 광합성 효율이 매우 높아 90%가 좀 넘습니다.

이는, 고압나트륨등의 광합성 효율이 25%, 메탈 할라이드 등이 28% 부근인 점에 비교해 보면 아주 높은 것입니다.

이 빛은  특히 엽채류의 광합성에는 아주 효과적이라는 것이 많은 시험을 거쳐 확인됐고, 저희 카스트 역시 이와 같은 빛 스팩트럼을 가지는 LED 바를 이용해 직접 식물을 재배하고 있습니다.


.

위의 빛에는 655~660 nm 파장대의 적색(암적색) 빛이 100, 450~455nm 파장대의 청색(암청색) 빛이 50, 나머지 등색, 황색, 녹색 빛이 3~5의 비율로 섞여 있는 스팩트럼임을 알 수 있습니다.

이 빛은 사람의 눈에는 적색과 보라색이 섞여 있는 빛으로 보입니다.

카스트에서는 물론 이런 빛 외에도 특수 목적에 따라 어떤 스팩트럼대의 빛을 내는  LED 조명등도 만들 수 있습니다.


아래 (그래프 2)는 적색 100, 청색 40의 비율에 525 nm 파장대의 초록색 빛을 15의 양만큼 섞은 빛 스팩트럼입니다.

 이 빛은 특수한 목적의 식물을 시험재배하는데 사용되기도 합니다.





(그래프 3) 아래의 스팩트럼 그래프는 Red 100, Blue 30의 세기에 740 nm 파장대의 적외선(Infra Red) 빛을
10의 양만큼 섞은 빛 스팩트럼입니다.

이 빛은 수박, 참외, 호박, 멜런 등을 재배할 때, 태양광을 주 광원으로 하고, 보조광으로 사용해서 수확량을 증대하고자 할때 사용하는 빛입니다.

이런 예에서와 같이, 여기 소개되는 LED 바는 필요에 따라 어떤 빛도 LED 소자를 적절히 배열하므로써 원하는 빛 스팩트럼을 만들 수 있다는 예를 보인 것입니다.







3, 연구소, 시험실용  LED 바의 빛 스팩트럼.

이 LED 바는, 한번 결정된 적, 청색의 빛의 혼합비율을 변경할 수 없는 것이 아니라, 컨트롤러의 볼륨을 돌려 적, 청색 빛의 혼합비율을 임의로 조절할 수 있는 방식입니다.




4, LED 바의 설치 수에 따른 빛의 밝기.

카스트의 LED 바는 일정한 폭, 예를 들어 1m 의 넓이 안에 몇개를 설치하느냐에 따라 빛의 세기를 바꿀 수 있습니다.

당연히 1m 의 폭 안에 병렬로 3개(3列,  3 in row)를 설치하는 것 보다는 4개,  5개, 8 개 등으로 설치 수량을 늘이면 빛을 내리쬐는 세기(Intensity of Light)는 더 강해진다는  얘깁니다.

아래는 저희 카스트의 LED 바를 설치하는 갯수에 따라 빛의 강도가 어떻게 달라지는지를 보여줍니다.



아래 (도면 1) 은 위에서 본 그림으로, 재배상 위에, 1m 폭에 LED 바를 3줄 설치했을 때, 그 LED 바의 50cm 아래 지점 a,b,c,d,e,f,g,h,i 의 9 개 지점에서  빛의 세기를 측정하는 방법을 나타낸 도면입니다.

이 때 실측한 밫의 세기는 아래 (도표 1) 에 나타냈습니다.







이렇듯 빛을 받는 재배상의 모양이 직사각형이 되는 경우에, 전체 넓이에서 받는 빛의 양을 측정할 때는, 전체 LED 가 비춰주는 면적의 1/4 부분에서만 빛의 세기를 을 측정해 보아도 충분한데, 이는 나머지 측정하지 않은 3/4 부분도 모두 이와 똑같을 것이기 때문에 생략하는 것입니다.

(도표 1) 이 도표는  위의 (도면 1) 에 표시된 것과 같이, LED 바의 50cm 아래의 9개 지점에서 측정한 빛의 세기를 나타낸 데이터입니다.

식물의 광합성에 필요한  빛의 세기는 PPFD(광합성 광양자 밀도: Photosynthetic Photon Flux Density,)로 나타내고,  그 단위로는 μ mol/ ㎡ s 를 씁니다.

한편 사람의 시각에 비취지는 빛의 밝기는 lx 로, 내리쬐는 빛 에너지의 총량을 나타내는 단위로는 W를 씁니다.
 

* 참고: 어떤 경우에도 빛의 세기와 효율을 동시에 나타내려면, 빛의 세기 뿐만 아니라 그 때 소모되는 전기 에너지의 양도 함께 표시해 주어야 합니다.

그런데 아직까지도 소비전력은 표시하지 않은채 PPFD 만을 나타내는 경우가 많아 안타깝습니다. 이는 에너지 개념을 모르거나  에너지 절약의 의지가 없기 때문입니다.




(도표 1) 아래는 1 m 폭에 LED 바를 3줄 설치했을 때의 소비전력, 빛(PPFD)의 세기, 빛의 총량을 계산해서 에너지 효율까지 추정할 수 있도록 하는 표시 방법으로 나타낸 도표입니다.

이런 방법의 표시에서는 꼭 면적 분포를 추정하고 계산할 수 있도록 측정개소가 최소한 9개는 되어야 합니다.





                                Intensity Test Result of KAST's LED Bar

 

Number of LED Bars:              3ea                                                      Date: July 7, 2013
 

Distance between LED Bars: 50cm                                               Tested under the authority of

Measured point under LEDBars:      50cm                                               KAST Eng.
 
Temperature :                          22˚ C                                            Tester: Park Changmin
 

Total Power Consumption:     120.96W                                             Tell: 82-54-474-6490
 

    measured point

    PPFD( μ mol/ ㎡ s )

    Luminance (lx)

          W/㎡

    a

      58.37

     1096.19

            8.63

    b

    57.42

     1078.34

            8.49

    c

     37.53

     704.81

             5.55

    d

     53.24

     999.84

             7.87

    e

     52.40

     984.07

             7.75

    f

    34.31

     644.34

             5,07

    g

     49.74

     934.12

             7.36

    h

     48.78

     916.08

             7.21

    i

    29.36

     551.38

             4.34

       average

     46.79

     878.71

              6.92




* 참고: 위의 도표에서 PPFD는 식물의 광합성량의 지표가 되고, Luminance 는 사람의 시각으로 느끼는 빛의 밝기 지표가 되고, W 는 빛의 전체 에너지, 태양광 발전량, 빛이 가지는 열량 등을 나타내는 지표라고 생각하면 됩니다.



아래 (도면 2) 는 폭 1 m 의 넓이에 LED 바를 4줄 병렬로 설치했을 때, 그 50cm 떨어진 아래 지점 9곳에서 빛의 세기를 측정한 값입니다. 아울러 이 때의 LED 바 4개에서 소비되는 전력량도 함께 표시되어 있습니다.







아래 (도표 2) 는 위의 (도면 2) 에서와 같은 방법으로, LED 바의 50 cm 아래  a~i 의 9개 지점에서 측정한 빛의 세기를 나타낸 데이터입니다.


                                    Intensity Test Result of KAST's LED Bar


Number of LED Bars:              4ea    
                                                                                                              Date: July 7, 2013

Distance between LED Bars: 33.3cm    
                                                                                                            Tested under the authority of
Measured point under LEDBars:      50cm  
                                                                                                             KAST Eng.

Temperature :                          22˚ C                                              Tester: Changmin Park
 

Total Power Consumption:     161.28W                                              Tell: 82-54-474-6490
 

Measured point

PPFD( μ mol/ ㎡ s )

Luminance (lx)

W/㎡

a

86.87

1631.42

12.84

b

85.59

1607.38

12.66

c

54.78

1028.77

8.10

d

83.83

1574.33

12.39

e

82.75

1554.04

12.24

f

54.54

1024.26

8.06

g

72,13

1354.60

10.67

h

70.51

1324.18

10.43

i

43.38

814.67

6.42

average

70.47

1323.43

10.42





아래 (도면 3) 은 1m 넓이에 LED 바 5개를 병렬로 설치했을때, 그 50 cm  아래의 9개 지점에서  PPFD와 lx, W 의 값을 실측하는 위치를 나타내 줍니다.  그리고 이때 LED 5개에서 소비되는 전력량도 함께 나타냈습니다.








아래(도표 3)은 위의 (도면 3) 에서와 같은 9개 지점에서 실측한 빛의 세기를 나타낸 데이터입니다.



                                   Intensity Test Result of KAST's LED Bar

Number of LED Bars:                           5ea                                                          Date: July 7, 2013

Distance between LED Bars:             25cm                                                     Tested under the authority of

Measured point under LED Bars:       50cm                                                     KAST Eng.

Temperature :                                         22˚ C                                                   Tester: Changmin Park

Total Power Consumption:                 201.6W                                                  Tell: 82-54-474-6490



Measured point

PPFD( μ mol/ ㎡ s )

Luminance (lx)

W/㎡

a

108.93

2043.82

16.11

b

107.53

2019.41

15.90

c

68.84

1292.81

10.18

d

101.38

1903.92

14.99

e

99.67

1871.80

14.74

f

64.17

1205.11

9.49

g

84.68

1590.29

12.52

h

82.69

1552.92

12.23

i

50.97

957.22

7.54

average

85.42

1604.19

12.63






아래 (도면 4) 는  LED 바 6개를 폭 1m 가 되는 넓이에 병렬로 설치해 놓은 후 그 50cm 아래 a~i의 9개 지점에서
PPFD와 lx, W 를 측정하는 위치를 나타내 주고 있습니다.







아래 (도표 4)는 위의 (도면 4) 에서 표시된 위치,  a~i 의 9개 지점에서 실측한 빛의 세기에 대한 데이터입니다.


                                    Intensity Test Result of KAST's LED Bar
 

       Number of LED Bars:                   6ea                                  Date: July 7, 2013

       Distance between LED Bars:     20cm                              Tested under the authority of

       Measured point under LEDBars:          50cm                               KAST Eng.

       Temperature :                                22˚ C                              Tester: Changmin Park

       Total Power Consumption:          241.92W                       Tell: 82-54-474-6490









아래 (도면  5) 는 제베상의 위 50cm 되는 위치에 LED 바 8개를 폭 1 m 에 설치해 놓은 후, 그 50 cm 아래의 a~i 9개 지점에서 빛의 세기를 측정해야 할 위치를 나타내 주고 있습니다.

그리고 이 9개 지점에서 측정한 빛의 세기에 대한 데이더는 아래 (도표 5)에 나타냈습니다. 






이 도표는 LED 바 8개를 1m 폭에 병렬로 설치해 놓았을때, 그 50cm 아래 지점의 9곳 위치에서 빛의 세기를 측정한 값입니다. 

이때 LED 바 8개에 투입된 총 전력은 322.56W   입니다.



아래 (도표 5)는 위의 (도면 5)에서 표시해 놓은 a~i 의 9개 지점에서 빛의 세기를 실측한 값입니다.