3W LED verzus 5W dual chip LED – Prečo viac Watt ani dual neznamená lepšie?

Je 5W LED automaticky výkonnejšia ako 3W LED? Pri terapii červeným a infračerveným svetlom to tak vôbec nemusí byť. Označenie vo wattoch, single chip, dual chip, reálny príkon a skutočná intenzita svetla sú rozdielne veci - a práve ich zámena vytvára ideálne ihrisko pre marketing.

Kde sa končia technické údaje a začína marketing?

S rastúcou popularitou terapie červeným svetlom rastie aj počet LED panelov a výrazov, ktoré majú na prvý pohľad znieť výkonne. Vyššie číslo, viac wattov a slovné spojenie dual chip sa ľahko predávajú. Samy osebe však ešte nehovoria, koľko svetla dopadne na vaše telo.

Niektoré panely sú kvalitné, iné menej a mnohé iba využívajú popularitu tohto trendu. U nás v Mitochondriak® sme sa od začiatku nechceli zastaviť pri predaji. Chceme vás učiť, prečo na svetle, cirkadiánnom rytme a reálnych parametroch záleží. Tí, ktorí ste boli na našej prednáške alebo živom stretnutí, viete, o čom hovoríme.

Preto ukazujeme vlastné merania svetla, flickeru aj EMF. Ak sa chcete pri výbere panelu pozrieť aj na ďalšie parametre, nadviažte naším novším článkom Ako vybrať panel červeného svetla: 5 kritérií, ktoré rozhodujú.

V tomto článku zostaneme pri jednej konkrétnej otázke: Čo znamená údaj 3 W alebo 5 W pri LED dióde, čo je dual chip a prečo viac wattov nemusí znamenať viac použiteľného svetla?

Aký je rozdiel medzi príkonom, výkonom a intenzitou?

Príkon hovorí, koľko elektrickej energie zariadenie odoberá. Svetelný výkon hovorí, koľko žiarivej energie vyžiari. Intenzita ožiarenia vyjadrená v mW/cm² hovorí, koľko tejto energie dopadne na konkrétnu plochu v určitej vzdialenosti.

Práve tieto pojmy sa v marketingu často zmiešajú do jedného čísla. Panel môže mať súčet nominálnych hodnôt LED napríklad 900 W, ale zo zásuvky odoberať iba zlomok. To nemusí byť porucha. LED sa bežne nenapájajú na absolútne maximum a do výsledku vstupuje ovládač, chladenie, optika aj spôsob zapojenia.

Pre používateľa preto nie je najdôležitejšie, aký veľký súčet wattov vznikne vynásobením počtu LED diód údajom na papieri. Dôležitejšie je, aký je reálny príkon celého panelu a akú intenzitu svetla nameriate v rovnakej vzdialenosti.

Väčšie číslo pri LED ešte neznamená, že na pokožku dopadne viac svetelnej energie. Porovnávať treba celý panel ako systém, nie iba nominálny údaj jednej diódy.

Čo znamená single chip a dual chip?

Single chip LED má v jednom puzdre jeden svetelný čip. Dual chip LED má v spoločnom puzdre dva čipy, často určené pre dve rozdielne vlnové dĺžky. V paneli na terapiu červeným svetlom tak môže jedna pozícia obsahovať napríklad červený aj infračervený čip.

Dual chip teda neznamená automaticky dvojnásobnú intenzitu. Ak sú oba čipy v jednom puzdre, delia sa o priestor, napájanie a tepelný manažment. Rozhodujúce je, ako sú zapojené, akým prúdom ich výrobca napája, akú majú účinnosť a čo z panelu reálne nameriate.

Práve tu vzniká časté nedorozumenie. Dva čipy s nominálnou hodnotou približne 2,5 W sa môžu marketingovo spojiť do označenia 5W dual chip. Toto pomenovanie však nehovorí, že každý z oboch čipov pracuje ako samostatná 5W LED ani že panel bude mať vyššiu intenzitu než kvalitne navrhnutý single chip panel.

Prečo vyšší príkon nemusí znamenať vyššiu účinnosť?

Keď sa LED napája vyšším prúdom, jej svetelný výstup síce rastie, ale nerastie vždy rovnako rýchlo ako spotreba. Tento jav sa označuje ako efficiency droop. Zjednodušene povedané, LED môže svietiť viac, no z každého ďalšieho wattu získa menej svetla a viac tepla.

Na tento princíp upozorňuje aj technický materiál amerického Department of Energy. Pri vyššom prúde rastie svetelný výstup, no účinnosť klesá. Zároveň platí, že výslednú účinnosť celého svietidla znižujú aj straty v ovládači, optike a teplotné pomery.

Pôvodný článok uvádzal aj experiment výskumníkov z MIT publikovaný v Physical Review Letters. Veľmi malá LED napájaná výkonom 30 pikowattov vyžiarila 69 pikowattov optického výkonu. Zvyšok energie neobišiel fyzikálne zákony, ale pochádzal z tepla odobratého okoliu. Pre našu tému je podstatná pôvodná myšlienka: účinnosť LED sa nedá odhadnúť iba z veľkého nominálneho čísla vo wattoch.

Pri bežnom infrapaneli preto neplatí jednoduchá rovnica, že 5W dióda musí byť lepšia ako 3W dióda. Vyššie zaťaženie môže priniesť viac svetla, ale aj viac strát, vyššiu teplotu a rýchlejšie opotrebenie. Rozhoduje konkrétna LED, pracovný bod a celý návrh panelu.

Práve preto sa LED v paneloch bežne nepoužívajú na absolútnu maximálnu kapacitu. V našich meraniach sa ich pracovný príkon pohyboval približne okolo 60 až 65 % nominálneho maxima. Výrobca tým obmedzí tvorbu tepla, chráni diódy a predlžuje ich životnosť.

Prečo sa LED pri vysokom zaťažení prehrieva?

Časť elektrickej energie, ktorá sa nepremení na svetlo, skončí ako teplo. Čím vyššia je teplota polovodičového prechodu, tým viac môže klesať účinnosť LED a tým rýchlejšie sa môže znižovať jej svetelný výstup počas životnosti.

Preto LED panely používajú kovové telo, chladiče a ventilátory. Nie je cieľom dostať z jednej diódy každú poslednú desatinu wattu. Cieľom je nájsť pracovný bod, pri ktorom panel poskytne dobrú intenzitu, rozumnú teplotu a dlhodobú stabilitu.

Je to podobné ako s motorom auta. Maximálne otáčky môžu na chvíľu priniesť vyšší výkon, no to ešte neznamená, že sú najefektívnejším alebo najrozumnejším režimom pre každodennú jazdu. Aj LED potrebuje rezervu a dobré odvádzanie tepla.

Preto môže mať panel na štítku alebo v názve uvedený nominálny súčet 900 W, ale zo zásuvky odoberať 245 W. Číslo 900 W v takom prípade nepredstavuje reálnu spotrebu celého panelu. Je to súčet menovitých údajov použitých LED pozícií.

Celkovo sme pri 3W single chip LED videli tri praktické výhody:

• Pri porovnateľnej intenzite sa nemusia prehrievať tak ako viac zaťažené 5W LED.
• Menší výdaj tepla znižuje tepelné namáhanie panelu aj riziko poškodenia.
• Menšie LED puzdrá možno umiestniť bližšie k sebe, čo môže pomôcť rovnomernejšie osvietiť väčšiu plochu.

Čo ukázalo naše porovnanie 3W a 5W panelu?

V pôvodnom teste sme vedľa seba postavili panel Office so 70 kusmi 3W single chip LED a zahraničný panel so 180 kusmi deklarovaných 5W dual chip LED. Zahraničný model niesol označenie 900 W, no pri našom meraní mal spotrebu 245 W.

Office mal menovitý súčet 210 W a pri našom reálnom meraní konkrétneho kusu spotrebu 106 W. Takáto nameraná hodnota sa môže mierne líšiť od tabuľkového príkonu, ako je bežné aj pri iných elektrických zariadeniach. Napriek menšiemu panelu a nižšiemu počtu LED sme z rovnakej vzdialenosti 30 cm namerali solarmetrom TES 1333 intenzitu 102,8 mW/cm². Pri zahraničnom paneli to bolo 64,2 mW/cm².

Spektrometer UPRtek v rovnakom porovnaní ukázal 24 349 luxov pri Office a 11 207 luxov pri zahraničnom paneli. Lux nie je univerzálna jednotka pre hodnotenie červeného a najmä neviditeľného infračerveného svetla, no v rámci rovnakého testu dopĺňa obraz o viditeľnej časti spektra.

Pointa testu zostáva rovnaká: pútavé označenie 5W dual chip ani veľký súčet 900 W nezaručili vyššiu nameranú intenzitu. Pri každodennom výbere preto pozerajte na výsledok celého zariadenia, nie na najväčšie číslo v nadpise.

Nižšie prikladáme aj pôvodné video. Vľavo je starší Mitochondriak® Slim 1.0 a vpravo ten istý zahraničný panel. Video zostáva praktickou ukážkou toho, že označenie 5W LED samo osebe nehovorí, akú intenzitu panel poskytne.

Ako vyzerali naše merania a výpočty?

Najjednoduchší údaj získate zásuvkovým meračom spotreby. Ten ukáže reálny príkon celého zariadenia. V pôvodnom teste sme použili digitálny merač Solight, solarmeter TES 1333 a spektrometer UPRtek.

Zahraničný panel označený ako 900 W

• 180 kusov deklarovaných 5W dual chip LED
• deklarovaný menovitý výkon 900 W
• nameraná spotreba 245 W
• nameraný prúd 1,1 A
• nameraná intenzita z 30 cm 64,2 mW/cm² pomocou TES 1333
• nameraná hodnota 11 207 luxov pomocou UPRtek

V našom prepočte sme 1,1 A vydelili 180 LED pozíciami a dostali 0,0061 A na jednu dual chip pozíciu. Pri napätí 240 V vychádzal príkon jednej pozície približne 1,46 W. Ak tento pracovný príkon predstavoval približne 65 % maxima, vychádzal maximálny výkon použitej dual chip pozície na 2,24 W.

Keďže v jednej dual chip pozícii boli dva čipy, na jeden čip pripadalo približne 0,003 A a príkon 0,73 W. Pri rovnakom 65 % prepočte vychádzal maximálny výkon jedného čipu približne na 1,12 W.

Panel Mitochondriak® Office

• 70 kusov 3W single chip LED
• menovitý výkon 210 W
• nameraná spotreba 106 W
• nameraný prúd 0,44 A
• nameraná intenzita z 30 cm 102,8 mW/cm² pomocou TES 1333
• nameraná hodnota 24 349 luxov pomocou UPRtek

Pri našom prepočte vychádzal príkon jednej LED približne 1,51 W. Ak išlo približne o 65 % maxima, maximálny výkon jednej LED vychádzal na 2,32 W. Čísla ukázali to, čo bolo vidieť aj priamo na meracích prístrojoch: náš menší 3W single chip panel mal v tomto porovnaní vyššiu nameranú intenzitu než deklarovaný 5W dual chip panel.

Je to podobné ako s bryndzou. Veľký nápis „ovčia nepasterizovaná bryndza“ znie výborne, no až zloženie ukáže, koľko je v balení ovčej nepasterizovanej bryndze a koľko pasterizovaného kravského mlieka. Reklamný názov a skutočný obsah nie sú vždy tá istá vec.

Pri paneli sú takýmto „zložením“ reálny príkon, nameraná intenzita, spektrum, vzdialenosť merania, flicker, EMF a kvalita chladenia.

Ako rozoznať single chip a dual chip voľným okom?

Pri vypnutom paneli sa pozrite cez optiku na vnútro LED puzdra. Pri single chip LED zvyčajne uvidíte jeden svetelný čip. Pri dual chip LED uvidíte dva samostatné čipy v jednom puzdre.

Takto viete rozoznať konštrukciu, nie však presný elektrický príkon čipu. Ten voľným okom nezistíte. Rozmer puzdra môže napovedať, no definitívnu odpoveď dá až dokumentácia použitých LED, zapojenie a meranie celého zariadenia.

Druhým rýchlym krokom je štítok panelu. Ak výrobca uvádza napríklad 400 kusov 5W LED a zároveň príkon celého zariadenia 450 W, je zrejmé, že jednotlivé LED nepracujú nepretržite na nominálnych 5 W. To samo osebe nemusí byť zlé. Problém vzniká vtedy, keď sa nominálny súčet prezentuje ako reálna spotreba alebo automatický dôkaz vyššej intenzity.

Čo teda pri výbere infrapanelu rozhoduje?

Na wattoch záleží, ale nie tak, ako naznačuje veľké číslo v reklame. Príkon hovorí o spotrebe, menovitý výkon LED o jej konštrukčnom zaradení a intenzita o tom, koľko svetelnej energie dopadá na plochu v konkrétnej vzdialenosti.

Pri porovnaní panelov sa preto pýtajte:

• Aký je reálny príkon celého zariadenia?
• Aká intenzita bola nameraná a v akej vzdialenosti?
• Bol použitý solarmeter, spektrometer alebo oba prístroje?
• Aké vlnové dĺžky panel obsahuje a ako sú rozložené?
• Ako výrobca rieši chladenie, flicker a EMF?
• Je hodnota 900 W alebo 2000 W reálna spotreba, alebo iba súčet nominálnych LED?

My sa nesnažíme tvrdiť, že máme najvyššie číslo na trhu. Ide nám o kvalitu svetla, reálne merania, vhodné vlnové dĺžky, rovnomerné pokrytie a funkcie, ktoré majú pri používaní zmysel. Aj preto v našich zariadeniach nájdete nastaviteľnú pulzáciu a aktuálne modely pracujú so siedmimi vlnovými dĺžkami.

A prečo si dávame námahu s takýmito technickými vysvetleniami a vlastnými meraniami? Pretože si uvedomujeme, že na svetle záleží.

Najčastejšie otázky o 3W, 5W a dual chip LED

Je 5W LED vždy silnejšia ako 3W LED?

Nie. Ak porovnávate iba nominálne označenie diódy, neviete, akým prúdom ju výrobca reálne napája ani koľko svetla dodá celý panel. Kvalitne navrhnutý panel s 3W LED môže mať v rovnakej vzdialenosti vyššiu intenzitu než panel označený ako 5W dual chip. Presne to ukázalo aj naše meranie.

Čo presne znamená dual chip LED?

Dual chip znamená, že v jednom LED puzdre sú dva samostatné svetelné čipy. V infrapaneloch môžu vyžarovať dve rozdielne vlnové dĺžky. Neznamená to však automaticky dvojnásobnú intenzitu. Oba čipy pracujú v konkrétnom zapojení a delia sa o napájanie aj odvod tepla.

Prečo 900W panel nespotrebúva 900 W?

Číslo 900 W môže byť iba súčtom nominálnych údajov všetkých LED pozícií, napríklad 180 krát 5 W. Reálnu spotrebu celého panelu určuje pracovný prúd, elektronika a zvolený režim. V našom teste mal takto označený panel nameraný príkon 245 W.

Je dôležitejší príkon alebo intenzita v mW/cm²?

Každý údaj hovorí niečo iné. Príkon ukazuje spotrebu elektriny, kým mW/cm² vyjadruje svetelnú energiu dopadajúcu na plochu v určitej vzdialenosti. Ak chcete porovnať dva infrapanely, intenzita meraná rovnakým prístrojom v rovnakej vzdialenosti vám o ich svetelnom výstupe povie viac než nominálny súčet wattov.

Dá sa single chip a dual chip rozoznať voľným okom?

Vo vypnutom paneli často áno. Cez optiku môžete vidieť jeden čip pri single chip LED alebo dva čipy pri dual chip LED. Voľným okom však nezistíte, akým prúdom sú napájané ani aký je ich presný výkon. Na to potrebujete dokumentáciu a meranie.

Ako si môžem údaje panelu overiť doma?

Najjednoduchšie je zapojiť panel cez zásuvkový merač spotreby a porovnať nameraný príkon s údajmi výrobcu. Intenzitu svetla možno orientačne merať solarmetrom, no výsledky porovnávajte vždy v rovnakej vzdialenosti a pri rovnakom nastavení. Presnejší obraz o spektre poskytne spektrometer.

Zdroje a technické podklady

1. Santhanam P., Gray D. J. a Ram R. J. (2012): Thermoelectrically Pumped Light-Emitting Diodes Operating above Unity Efficiency.
2. U.S. Department of Energy (2013): Energy Efficiency of LEDs.
3. U.S. Department of Energy (2022): Investigation of the Long-Term Aging Characteristics of Chip-On-Board LEDs.
4. ENERGY STAR: Learn About LED Lighting.
5. Mitochondriak®: aktuálne parametre infrapanelu Office (new version).