Abstract
This study determined the characteristics of LED illumination and photosynthetically active radiation flux density (PPFD) for LED lighting design in an indoor plant factory. This was done based on the light wavelength and PPFD intensity required for plant growth. It has been found that the wavelength and intensity are decreased according to the measuring distance, and green light has an important role in illumination characteristics, while blue light has an important role in the PPFD characteristics. Considering only the photosynthetic properties of plants, the effective order of photosynthesis was blue>red>white>green. When the measurement distance was 30 [cm], it was found that reduction levels of 60 [cm], 90 [cm], and 120 [cm] decreased to about 36 [%], 18 [%], and 10 [%], respectively. As a result of the characteristics of mixed light (red:blue=2:1, 3:1, 4:1) and the measurement distance, when the measured value at 30 [cm] is 100%, the measured value at 120 [cm] is 10-11 [%]. From the obtained results, an optimal structure was proposed for maximizing the light efficiency of an indoor greenhouse for future research.
본 연구에서는 식물생장에 필요한 빛의 파장과 세기, 광합성 광자속밀도에 대한 정확한 이해를 위해 LED의 광변화를 통해 단색광과 혼합광에 조건변화에 따른 광합성 광량자자속밀도와 조도특성 파악하였다. LED의 조도와 광합성 광자속밀도의 특성을 파악하여 LED 조명설계시 도움을 주고자 한다. 조도와 광합성 광자속밀도는 거리에 반비례하는 특성을 보이며, 조도의 특성을 기준할 때는 Green광이 중요하며, 광합성을 위한 광합성 광자속밀도는 Blue광이 중요함을 알게 되었다. 식물의 광합성 특성만을 고려할 때, 영향도는 Blue > Red > white > Green 순서로 나타내었으며, 측정거리 30[cm]을 기준으로 60[cm], 90[cm], 120[cm]의 감소수준은 각각 약 36[%], 18[%], 10[%]의 수준으로 감소됨을 알았다. Red:Blue광원의 혼합광원의 특성을 본 결과, 혼합 Red;Blue) LED 광원 비율(2:1, 3:1, 4:1)과 측정거리에 따른 값은 30[cm]에서의 측정값을 100%라 가정할 때 120[cm]에서의 측정값은 10~11[%]수준임을 확인하였다. 얻어진 결과를 통해 실내 온실의 광효율 극대화를 위한 최적 구조를 제안하고 향후 연구의 진행 방향 설정에 기여하고자 하였다.
