식물 성장 LED는 식물의 광합성과 성장을 돕기 위해 특정 파장의 빛을 LED로 대체하는 방법입니다.
인공광원인 만큼 현재까지 광범위하게 사용하는 제품은 아니지만 이런 LED광원으로도 활용을 할 수 있다는 것을 공부하는 차원에서 봐주셨으면 합니다.
1. 식물이 필요로 하는 빛
식물은 태양광의 일부인 특정한 파장의 빛을 흡수하여 성장에 필요한 에너지를 얻습니다. 식물에 가장 중요한 빛의 파장은 주로 **빨간색(RED)**과 파란색(BLUE) 빛입니다.
파란색(Blue, 400~500nm): 파란색 빛은 주로 광합성을 촉진하고, 식물의 잎과 줄기의 생장을 돕습니다. 특히 발아기와 초기 성장 단계에서 중요한 역할을 합니다.
빨간색(Red, 600~700nm): 빨간색 빛은 광합성, 개화(꽃 피우기), 열매 성장을 돕습니다. 식물의 생식 발달과 꽃을 피우는 데 필수적인 역할을 합니다. 특히 개화기와 과일 성장기에서 중요합니다.
녹색(Green): 식물이 녹색 빛을 일부 반사하기 때문에, 광합성에 직접적인 기여는 적습니다. 하지만, 일부 연구에서는 녹색 빛이 하부 잎에 도달하여 간접적으로 도움을 줄 수 있다고 합니다.
2. LED 식물 성장등의 장점
LED 기술은 다양한 파장의 빛을 매우 효율적으로 제공할 수 있습니다. 이는 식물 성장에 필요한 특정 빛의 조합을 맞춤화할 수 있다는 장점을 제공합니다.
에너지 효율성: LED는 상대적으로 적은 전력으로도 높은 광출력을 제공하여 에너지를 절약할 수 있습니다.
긴 수명: LED는 수명이 길어 교체 비용을 절감할 수 있습니다.
열 방출 적음: LED는 다른 전통적인 광원에 비해 적은 열을 방출하기 때문에, 식물에 직접적으로 빛을 비춰도 과열로 인한 손상을 방지할 수 있습니다.
파장 맞춤 가능: 다양한 파장의 LED를 조합하여 식물의 특정 성장 단계에 맞는 맞춤형 빛을 제공할 수 있습니다.
3. LED 조합의 예시
일반적인 식물 성장용 LED 조합은 빨간색과 파란색이지만, 다양한 조건에 따라 다른 파장의 빛을 혼합하기도 합니다. 아래는 몇 가지 예시입니다.
성장기(발아 및 잎 성장기): 파란색 LED가 많이 포함된 조명 (예: 4:1 비율로 파란색 대 빨간색)
개화 및 열매 성장기: 빨간색 LED가 더 많이 포함된 조명 (예: 8:1 비율로 빨간색 대 파란색)
전체 성장 주기: 백색 LED와 함께 빨간색과 파란색을 혼합한 풀 스펙트럼 조명
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12V 식물성장 LED바 /PCB BAR 식물조명 - 그린맥스LED
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4. 최근 식물성장 LED 개발
삼성LED에서도 최근 식물성장 LED 개발 완료하여 LED PKG와 모듈 형태로 판매중이다.
원예조명 솔루션을 가지는 제품으로 LED PKG 제품을 개발하였다.
특정 작물의 특성을 모두 충족을 시키기에는 어려운 부분이 있기에 삼성LED에서 만든 스펙트럼 제품에 관심을 가지는 것을 좋을 듯하다.
위에 설명한 660nm, 440nm 피크파장 스펙트럼으로 보았을때는 특정 파장 영역만 충족을 시키는 역활을 한다.
아래는 그린맥스 식물성장용 LED에서 참고용 자료를 넣었습니다.
위 사진처럼 블루, 레드 영역만 집중을 하게되면 인공 태양의 역할은 부족하다고 생각이된다.
삼성LED 데이터시트도 원예조명 솔루션을 통한 제품 단순 462nm, 668nm 파장만 도드라지지 않고
500~600nm에 대한 수치도 상당히 높게 올라갔음을 확인 해준다.
색온도 3500K, 4000K 영역에서 특히 전체적인 풀스펙트럼의 형태를 보여주게 되는데
이는 LED PKG에 구성하는 형광체 비율에 있어서도 중요한 역할을 한다고 볼수 있다.
예측이지만, 색온도 2700K에서 보면 피크 파장은 660nm 가 높게 형성이된다.
이를 보건건데 LED bare 칩은 460nm 블루 계열의 식물성장 파장과 형광체는 RED 계열을 넣어 스펙트럼 비율을 잡았다고 볼 수 있다.
이는 백색 LED에 RED 칩을 하나 넣게 되면 CRI 올라가는 원리와 비슷한 원리라고 볼수 있다.
삼성LED에서 기존 식물 성장의 부족함을 일부 채울 수 있는 조건으로 통해 사용자 선택을 폭은 더 넓어 졌다고 볼 수 있다. 식물 성장의 경우 기존 조명의 측정 값이 lumen (lm), lux 가 아닌 PPF 혹은 PPE라는 광합성 광자라는 단위로 측정을 해야 한다.
* PPF: 광합성 광자 플럭스 ** PPE: 광합성 광자 효능