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식물등에서 쓰이는 660nm 파장 칩 정리앱에서 작성

ㅇㅇ(180.69) 2022.11.28 01:37:15
조회 1688 추천 19 댓글 12
														

[시리즈] 식물등에 자주 쓰이는 삼성칩 정리
· 식물등에 자주 쓰이는 삼성칩 정리



본문 들어가기전, 저번에 쓴 글에 오류가 있어서 다시 정정한 표를 올립니다.

병렬연결 7개인줄 알았는데 14개였어요.



생각보다 효율이 형편없어요...  홍보한 수치랑 거의 10퍼센트 차이납니다.

칩당 도매가도 추가, 범위로 표기한 이유는 bin 등급에 따른 차이 때문입니다.

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본문 PPE표 요약)

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(단위는 umol/j입니다)






대부분의 식물등 제조사에서 화이트 칩은 표기를 정확하게 해주는 경우가 많은데,

660nm deep red 칩은 안 알려주는 경우가 많아요


사실 좋고 비싼거 쓰면 알기 싫어도 알려줍니다. 좋은점 홍보해서 팔아야죠.

근데 안 그런 것들은 저가의 대만의 epistar나 중국의 sanan에서 나온 칩을 쓰기 때문에 따로 홍보하지 않는 경우가 많아요


그렇다고 눈뜨고 코 베일 수는 없는 판이니 성능이 어느정도 나오고, 가격이 어떤지 파악을 해야 합리적인 소비를 할 수 있겠지요

아래 사진에서 red chip의 형태를 확인하고, 어떤건지 한번 비교해보세요






660nm 독립파장 led 칩의 경우,

Osram > 삼성 > Cree > Epistar/ Sanan 순서대로 효율이 좋습니다.

근데 가격은 이상하게도 Cree > Osram > 삼성 > Epistar/ Sanan 순서대로 높더라구요...


Cree 제품을 쓸 이유가 있는건지 이해가 안갑니다















1. Epistar/sanan 660nm 2835, 3030칩(미표기시 대부분 이 칩을 사용)

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모양은 제조사에 따라 다양하지만 대부분 2835 패키지에 ES-SMBRPN42D led다이가 1~2개 올려져있어요

epistar/epiled 또는 sanan에서는 저 위에 점처럼 조그만 빨간색 led 다이(p, n형 반도체 전극과 금 와이어만 연결된 형태)만 공급하고,

각 제조사에서 직접 2835 또는 3030, 3535 패키지(납땜으로 즉시 사용 가능한 형태)로 만드나봐요


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패키지 재질에 따라 효율이 다른데, 우리가 흔히 쓰는 칩은 PCT(열가소성 수지 재질)인가봅니다.

ppe 범위가 2.8~3.0 umol/j로 넓은데 제일 낮은 2.8이 정확하다고 봅니다.

문제는 저게 led 다이 2개가 붙어있을 때의 얘기라는 거에요.


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위 사진처럼 led 다이가 1개 붙어있는 제품인 경우에는,

alibaba에서 납품하는 제조사가 제공하는 정보로 제가 직접 계산해보니 2835칩 60mA에서 3.8루멘으로 하면, 2.42 umol/j로 계산됩니다.

3W급 3535칩은 700mA에서 약 2.54 umol/j이고요.




여기서 더 큰 문제는 우리 식물등 제조사들은 부족한 광량을 그 싼 epistar led를 많이 달아서 해결하려고 하지 않고,

한 칩에 전력을 더 많이 줘버려서 해결한다는 겁니다.

보통 150 mA를 많이 쓰죠... 


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bin에 따라 다르지만 최대 광량이 5~6 lm이라 하니,

660nm 단일파장 6루멘 = 0.46 umol/s, 5루멘 = 0.38 umol/s

최대 전력: 2.2v × 150mA =0.33W

따라서 150mA에서 실질적인 PPE는 1.15~1.39 umol/j로 추정됩니다.









2. Cree xp-e2, xp-g3 photo red칩

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bin에 따라 효율이 다르지만 우리가 사용하는 제품에 가장 좋은 bin 등급 칩을 사용했을리는 없으니 중간값만 보면 될 것 같습니다.


350mA에서,

XP-E2 : 3.35 umol/j
XP-G3 : 3.93 umol/j










3. 삼성 lh351h deep red 3535칩

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버전에 따라 성능 차이가 많이 납니다.

전류는 신경 안쓰도록 할게요. 애초에 2835, 3030(mid power  0.2~0.5W)와 3535(high power, 1~3W) 패키지는 설계 전력이 달라요.

동일한 기준으로 비교는 불가능하고, 주로 많이 사용되는 전류에서 측정된 값으로 비교하는게 맞는 것 같습니다.


1.5W급, 700mA에서,

lh351h deep red v2 : 3.75 umol/j

lh351h deep red v3 : 3.90 umol/j

lh351h deep red v4 : 4.04 umol/j









4. Osram Oslon Square/ SSL 제품군

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오스람은 같은 제품이더라도 bin 등급에 따라 성능이 천차만별이에요

최고등급 bin의 경우, 성능에 한해서는 타 제조사들이 범접할 수가 없습니다.







led 완제품 제조사에서 제공한 값은 다음과 같습니다.

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최근에 나온 삼성칩은 빠져있어요











+) 알리나 아마존에서 과장광고하는 식물등 스펙 추정하기 팁


알리나 아마존이나 식물등 과장광고 겁나 많이 해요.

100W짜리 1000W라고 한다던가 그런건 한눈에 봐도 알 수 있지만,

우리 식물등 효율은 2.8~2.9 umol/j라니 그렇게 미묘하게 바꾼건 알기 쉽지 않습니다.




괜찮아요. 어렵진 않아요.

계산기만 약간? 돌려보면 우리 셀러가 장난질 하는지 아닌지 대충 견적 나옵니다.

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맨 처음 올린 표에서 노란색으로 색칠한 것이 일반적으로 많이 사용하는 전력에서의 PPE입니다.



대부분의 식물등은 red 칩과 white 칩을 분리하여 다른 회로(저항을 좀 더 거친다던지)를 거치도록 설계해요.

그래서 red칩은 따로 스위칭이 용이합니다.

왜냐하면 red 칩과 white 칩의 최적 효율이 나오는 전압과 전류 구간이 서로 다르기 때문에 같은 회로에 직렬 연결로 설계한다면 2개 칩 모두 최적 효율 구간에 맞출 수는 없기 때문입니다.



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화이트 칩의 효율은 위와 같습니다.

이걸로 아래 제품 스펙이 정말 맞는지 확인해볼게요







예1)

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301h evo를 썼는데도 PPE가 고작 2.424 umol/j 밖에 되지 않습니다.

이유는 바로 효율이 낮은 epistar led가 116개나 들어갔기 때문이에요.



시스템의 전력은 238.6 W,

epistar 660nm red 칩의 전력을 개당 0.33W라 가정시,

0.33 W x 100 = 33 W,

1.15 umol/j x 0.33 j/s(W) x 100 =37.95 umol/s,



epistar 730nm와 uv 칩의 전력을 개당 0.33W라 가정하고,

PPE는 각각 1.0 umol/j, 0.9 umol/j 이라 하면,

0.33 W x 16 = 5.28 W,

1 x 0.33 x 8 = 2.64 umol/s,  0.9 ×0.33 × 8 = 2.376 umol/s




따라서 화이트칩에 인가된 전력은 238.6 - (33 + 5.28) = 200.32 W,

칩 1개당 200.32 ÷ (340+120) = 0.435W이고, 약 150mA의 전류가 흐른다는걸 알 수 있습니다.



위 표에서 150mA 기준으로 lm301h evo를 찾아보면, ppf는

3000k: 2.6 umol/j × 0.435W × 340 = 384.96 umol/s,

5000k: 약 2.86 umol/j × 0.435 × 120 = 149.46 umol/s



이제 모든 추정 ppf를 합치면,

384.97+149.46+ 37.95+ 2.64 + 2.376 = 577.39 umol/s

실제로 측정된 ppf가 578.3 umol/s이니 어느정도 타당한 값이 맞네요.



301h evo를 썼음에도 불구하고, 싸구려 epistar led를 쓰면 이렇게나 효율이 낮아집니다.

따라서 고효율 식물등을 원하신다면 반드시 660nm와 그 외의 독립 파장 led가 어떤건지, 효율은 어떤지 확인하셔야 합니다.


사실 위 제품의 경우, red칩을 독립 회로로 구성해서 65mA로 구동시켰다면 이렇게까지 효율이 떨어지진 않았습니다.

근데 그 조금 원가 절감하겠다고 이렇게 돈버리는 설계의 제품들이 간혹 보이네요








예2)

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Cree xp-g3 660nm 8개와 lm301h칩 252개(3000k와 3500k 비율은 모릅니다)

전력은 120W (118W로 계산하면 될듯)



xp-g3은 700mA에서 1W 전력을 소비하며, 3.75 umol/j의 PPE를 가지므로,

3.75 × 1 × 8 = 30 umol/s



lm301h 칩은 110W의 전력을 소비하므로 칩 1개당,

110 ÷ 252 = 0.4365 W, 따라서 1번 제품과 똑같은 전력이 인가됩니다.



이때 효율은 표에서 lm301h 3500k가 2.55 umol/j이고,
3000k 칩이 섞여있으니 대충 2.53 umol/j이라고 하면,

2.53 × 0.4365 × 252 = 278.29 umol/s



따라서 총 PPF는 30+278.29 = 308.29 umol/s 이고,

이를 전력으로 나누면 PPE는 308.29 ÷ 118 = 2.61 umol/j이 나오네요.

셀러가 표기한 효율(2.50 umol/j)이 더 낮은 이유는 모르겠습니다.



하지만 lm301h evo 제품보다는 효율이 더 좋은건 확실하네요.

660nm 파장 칩의 효율도 상당히 중요합니다.





알리에서 방금 2개 제품 말고 다른거 파는 셀러들은 죄다 거짓말 칩니다.

제대로 측정도 안해봤을 거에요.

저가 아마존 제품도 똑같습니다.



가성비 좋은 식물등을 구매하시려면 281b+가 들어있는 값싼 제품을 사시거나,

(칩의 갯수 × 해당 칩의 효율 x 칩의 전력)의 총합 × led 드라이버의 효율(역률 pf가 아님, efficiency 또는 그리스 문자 에타로 표기된 값) ÷ 제품 가격을 비교 지표로 사용해보세요.

칩의 전력은 정확할 필요는 없습니다.

그냥 가중치의 개념으로 0.2W급, 0.5W급, 1W급, 1.5W급 이렇게 구분만 되면 돼요.






잘못된 게 있을 수 있습니다. 전기 전공은 아니라서 ㅎㅎ..

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