Одночиповые, двухчиповые и многочиповые светодиоды в панелях для терапии красным светом: что действительно важно?

Обновлено: 5 августа 2026 г. | Время чтения: 12 минут

В большинстве панелей для терапии красным светом количество светодиодов указывается в качестве основной характеристики, но это число само по себе не может сказать, сколько света достигает обрабатываемой области, насколько равномерно оно распределяется или остается ли выходная мощность стабильной на протяжении всего сеанса.

Термины «однокристальный», «двухкристальный» и «многокристальный» описывают количество полупроводниковых излучателей, или кристаллов, размещенных внутри одного светодиодного корпуса. Архитектура корпуса может влиять на электрическую разводку, локальную плотность тепла, оптическую схему и сложность производства. Сама по себе она не определяет угол луча, интенсивность излучения, соотношение длин волн или возможность одновременной работы различных длин волн.

Эти результаты зависят от всей системы в целом: корпуса светодиода и линзы, вторичной оптики, расстояния между диодами, тока управления, архитектуры канала, источника питания, пути тепловыделения, расстояния обработки и программного обеспечения управления. В этом руководстве объясняется, как оценить эти факторы, не считая какую-либо архитектуру чипа автоматически лучшей.

Большинство покупателей сразу же неправильно понимают количество чипов.

Схема конфигурации светодиодов панели для светотерапии красным светом: одночиповая, двухчиповая или многочиповая.

В однокристальном корпусе находится один светоизлучающий кристалл. В двухкристальном корпусе — два кристалла, а в многокристальном — три и более. Таким образом, количество кристаллов в корпусе и количество излучателей — это разные характеристики.

Например, поставщик, указавший «300 светодиодов», должен уточнить, имеется ли в виду 300 физических корпусов, 300 отдельных излучателей или 300 корпусов, содержащих по два или более излучателей в каждом. Это различие важно для понимания спецификации материалов, но оно все еще не раскрывает фактическую интенсивность излучения панели.

Две панели с одинаковым количеством видимых светодиодных линз могут демонстрировать разные характеристики, поскольку в них могут использоваться разные:

• токи привода и коэффициенты заполнения;
• Распределение длин волн;
• Конфигурации линз и угла луча;
• Расстояние между диодами и размеры панели;
• радиаторы, подложки, вентиляторы и материалы корпуса;
• Расстояния лечения и методы измерения.

Сравнения имеют смысл только при контролируемых условиях эксплуатации. Интенсивность излучения следует сравнивать на одном и том же расстоянии, после определенного периода прогрева, при одинаковых длинах волн и настройках интенсивности. Спектральную мощность и пространственную однородность также следует измерять, а не выводить из количества пакетов.

Прежде чем оценивать работу комиссии, задайте себе пять основных вопросов:

1. Указанное количество светодиодов относится к корпусам или к отдельным излучателям?
2. Какие длины волн установлены, и можно ли управлять каждым каналом независимо?
3. Могут ли все заданные длины волн работать одновременно, и с какой измеренной выходной мощностью?
4. Каковы средние, минимальные и максимальные значения интенсивности излучения на предполагаемом расстоянии лечения?
5. Насколько стабильны спектральная интенсивность излучения и температура после достижения панелью теплового равновесия?

Физика упаковки микросхем: тепло, спектр и оптика.

Схема поперечного сечения теплоотвода одночипового и многочипового светодиода

Тепловое поведение зависит от всего пути передачи тепла.

Каждый работающий светодиод преобразует часть потребляемого электрического тока в оптическое излучение, а остальную часть — в тепло. Упрощенная зависимость температуры перехода выглядит следующим образом:

Tj = Ts + RθJS × Pheat

где Tj — температура перехода, Ts — температура в указанной точке измерения припоя или корпуса, RθJS — тепловое сопротивление перехода к припою, а Pheat — количество тепла, которое необходимо отвести.

Увеличение количества эмиттеров в одном корпусе может привести к увеличению локальной плотности тепла, если при этом увеличится и общая мощность корпуса. Однако количество эмиттеров само по себе не определяет температуру перехода. Правильно спроектированный многокристальный корпус, работающий ниже своего максимального номинального значения, может иметь лучшие тепловые характеристики, чем перегруженный однокристальный корпус на некачественной печатной плате.

К полезным тепловизионным данным относятся:

• Данные о тепловом сопротивлении, предоставленные производителем светодиодов;
• фактический ток привода и электрический входной ток на канал;
• Материал печатной платы или подложки и конструкция теплопроводящего интерфейса;
• измерения температуры после прогрева и во время непрерывной работы;
• Стабильность оптического выходного сигнала в течение заданной продолжительности сеанса.

Количество вентиляторов и материал корпуса дают полезную информацию, но они не заменяют измерения температуры и оптической стабильности.

Сдвиг длины волны необходимо измерять, а не предполагать.

Пиковая длина волны светодиода может смещаться при изменении температуры перехода, а излучаемая мощность может снижаться по мере нагревания устройства. Величину и направление необходимо брать из технической документации конкретного излучателя или измерять на готовой панели. Нельзя просто обобщить это, назвав излучатель красным или ближним инфракрасным.

Светодиоды также излучают в широком спектральном диапазоне, а не на одной бесконечно узкой длине волны. Поэтому в отчете следует указать спектральное распределение мощности, пиковую или центроидную длину волны и полную ширину на половине максимума (FWHM), а также рабочую температуру и условия управления.

Для количественной оценки термического дрейфа можно сравнить спектр холодного запуска и стабилизированный спектр. Небольшое смещение пика не следует автоматически описывать как перемещение светодиода «за пределы» терапевтического окна поглощения; биологический ответ не определяется единым универсальным порогом на уровне 660 нм или 850 нм.

Угол луча — это, прежде всего, оптическая характеристика.

Угол луча определяется главным образом геометрией корпуса светодиода, первичной линзой, вторичной оптикой, положением излучателя и преломляющими материалами. Как однокристальные, так и многокристальные корпуса могут иметь узкую или широкую диаграмму направленности.

Более узкая линза может увеличить интенсивность излучения вблизи оптической оси, в то время как более широкая линза может улучшить охват за счет снижения пиковой интенсивности в центре. Ни одна из этих характеристик не является автоматически лучшей. Подходящая конструкция зависит от расстояния до цели, целевой области, требований к равномерности облучения и предполагаемой дозы.

Один реальный пример продукта

ОнRDPRO 1500-ULTRA В описании продукта представлена ​​двухволновая матрица с длинами волн 660 нм и 850 нм, 300 светодиодами, четырьмя активными вентиляторами охлаждения, стальным корпусом SPCC и интенсивностью излучения выше 200 мВт/см² на расстоянии 6 дюймов. Эти характеристики описывают конфигурацию продукта и заявленную дальность действия.

Эти данные не следует интерпретировать как доказательство того, что архитектура чипа сама по себе обеспечивает такую ​​интенсивность излучения или что выходная мощность остается неизменной на протяжении всего сеанса. Полная проверка должна включать измерительный прибор, включенные каналы, время прогрева, расположение элементов сетки, среднюю и минимальную интенсивность излучения, а также стабилизированную выходную мощность в течение предполагаемого периода работы.

Распространенное заблуждение: двухчиповые панели всегда излучают обе длины волн одновременно и равномерно.

Тепловая карта интенсивности излучения, сравнивающая равномерное и неравномерное распределение длин волн по поверхности панели.

В: Если в упаковке содержатся излучатели с длиной волны 660 нм и 850 нм, гарантирует ли это соотношение длин волн 1:1 на обрабатываемой поверхности?

Нет. Соотношение излучателей 1:1 не обязательно означает соотношение оптической мощности 1:1. Излучатели красного и ближнего инфракрасного диапазона могут иметь разную эффективность излучения, прямое напряжение, управляющий ток, спектральную ширину полосы пропускания и температурную чувствительность. Соотношение в плоскости лечения должно измеряться как спектральная освещенность.

Возможность одновременной работы двух длин волн определяется конфигурацией выводов, топологией драйвера, микропрограммой и пользовательскими настройками. Двухкристальный корпус может обеспечивать отдельные электрические соединения для каждого излучателя, в то время как отдельные однокристальные корпуса также могут переключаться между собой. Архитектура корпуса не определяет режим излучения.

Эффект от регулировки яркости также зависит от схемы:

• При ШИМ-диммировании регулируемый импульсный ток может оставаться постоянным при изменении коэффициента заполнения.
• При аналоговом диммировании ток управления изменяется напрямую.
• Независимые каналы постоянного тока позволяют осуществлять раздельное управление каждой длиной волны.
• Неправильно спроектированные цепи с общим или параллельным подключением могут привести к дисбалансу тока, но этот результат необходимо продемонстрировать, а не предполагать.

Как проверить баланс длин волн

Для измерения используйте калиброванный спектрорадиометр или систему спектрального излучения:

1. каждый канал длины волны отдельно;
2. все необходимые каналы работают совместно;
3. выходной сигнал на заданном расстоянии обработки;
4. выходной сигнал после достижения устройством теплового равновесия;
5. в нескольких точках по всей плоскости лечения, а не только в центре.

Полезный отчет включает в себя модель прибора, состояние калибровки, геометрию измерения, расстояние, настройки панели, время прогрева, спектральное распределение мощности, пиковую длину волны, ширину на половине максимума (FWHM), а также информацию о неопределенности или воспроизводимости. Независимые лабораторные испытания повышают уверенность, но правильно откалиброванные и прослеживаемые внутренние испытания также могут предоставить достоверные инженерные данные.

Однородность и удобство эксплуатации — это свойства системного уровня.

В светодиодных матрицах конечного размера характерно изменение интенсивности излучения от центра к краю, поскольку свет от большего количества излучателей перекрывается вблизи центра, в то время как на краях вклад от окружающих источников уменьшается. На этот эффект влияют угол наклона линзы, расстояние между диодами, расстояние до элемента, размеры панели и конструкция рассеивателя.

Тепловые и оптические горячие точки следует оценивать отдельно. Одна проблема связана с распределением температуры, другая — с распределением освещенности.

Ремонтопригодность также зависит от конструкции печатной платы, наличия корпусов, модульной конструкции и процесса ремонта, используемого производителем. Как для однокристальных, так и для многокристальных SMD-корпусов обычно требуется замена на уровне корпуса в случае выхода из строя внутреннего эмиттера. Покупателям следует уточнять информацию о замене модулей, наличии запасных частей, условиях гарантии и ожидаемом времени простоя, вместо того чтобы предполагать, что какая-либо архитектура по своей природе проще в ремонте.

Влияет ли архитектура чипа на результаты лечения?

Человек, использующий панель для терапии красным светом всего тела в условиях клинической реабилитации.

Архитектура чипа может влиять на то, как производитель реализует панель, но сама по себе она не является клиническим параметром дозы. Пользователь получает свет от готовой системы, а не от изолированной спецификации корпуса.

Не существует универсального правила, согласно которому мощность панели должна превышать 100 мВт/см² на расстоянии 15 см для обеспечения адекватного воздействия фотобиомодуляции. Опубликованные параметры ФБМ варьируются в зависимости от показаний, целевой ткани, длины волны, области лечения, графика лечения и метода измерения. Более высокая интенсивность излучения может сократить время, необходимое для достижения заданной плотности падающей энергии, но это не обязательно улучшает биологический ответ.

При постоянной непрерывной мощности излучения расчетная величина падающей лучистой экспозиции выглядит следующим образом:

Доза (Дж/см²) = Интенсивность излучения (мВт/см²) × Время (секунды) ÷ 1000

Например, воздействие интенсивности 100 мВт/см² в течение 300 секунд приводит к падающему излучению в 30 Дж/см² в плоскости измерения. Если в расчет включена площадь обрабатываемой области, то произведение интенсивности излучения на площадь и время дает общую энергию излучения в джоулях, а не плотность энергии в Дж/см².

Этот расчет описывает энергию, падающую на поверхность. Он не указывает, сколько энергии достигает определенной глубины внутри ткани. Поглощение, рассеяние, отражение в ткани, анатомические особенности, длина волны, условия контакта и расстояние — все это влияет на дозу, доставляемую в биологическую мишень.

Поэтому наиболее полезный вопрос не в том, "Какой тип чипа лучше?", а в следующем:

Какое из готовых устройств обеспечивает необходимую спектральную интенсивность излучения, равномерность, охват и стабильность на заданном расстоянии лечения, при наличии соответствующей документации по безопасности и соответствию стандартам?

Как оценить панель перед покупкой

Сравнительный контрольный список для покупателей светодиодных панелей с одним, двумя и несколькими чипами.

Независимо от того, являетесь ли вы поставщиком для клиники, оздоровительного бизнеса, дистрибьютора или бренда, выпускающего продукцию под собственной торговой маркой, запрашивайте подтверждающие документы, описывающие готовый продукт, а не полагайтесь на этикетки на упаковке.

1. Определение корпуса и излучателя

В спецификации следует различать физические корпуса светодиодов и отдельные полупроводниковые излучатели. Также следует указать распределение длин волн и возможность адресации излучателей по отдельности.

2. Отчет о спектральной освещенности

Запросите спектры для каждого канала и для стандартного комбинированного режима работы. В отчете должны быть указаны пиковая или центроидная длина волны, ширина на половине максимума (FWHM), расстояние измерения, рабочие настройки, время прогрева и калибровка прибора.

3. Карта распределения освещенности

Карту следует измерять на плоскости лечения на заданном расстоянии. Сетка 3 × 3 или 5 × 5 более информативна, чем измерение в одной центральной точке. Полезные сводные значения включают среднее значение, минимум, максимум, коэффициент вариации и коэффициент однородности.

4. Испытание стабилизированного выходного сигнала

Сравните показания, полученные при холодном запуске, с показаниями, полученными через 10–20 минут или после достижения максимальной предполагаемой продолжительности сеанса. Запишите оптический выходной сигнал и соответствующие температуры при одинаковых условиях эксплуатации.

5. Архитектура драйвера и управления

Уточните, используются ли в каналах независимые драйверы с постоянным током, как реализовано затемнение, какие длины волн могут работать одновременно и изменяет ли импульсный режим среднюю освещенность.

6. Фотобиологическая безопасность

Запросите соответствующую оценку по стандарту IEC 62471 или другую необходимую документацию по оптической безопасности. В отчете должны быть указаны испытанная конфигурация, расстояние до объекта воздействия, условия измерения и классификация риска. Отчет о безопасности не подтверждает эффективность лечения, но помогает оценить опасность воздействия на глаза и кожу.

7. Доказательства соответствия по категориям

Разные документы отвечают на разные вопросы:

Соответствие CE не всегда предполагает присвоение номера сертификата третьей стороне. В качестве подтверждения соответствия могут выступать Декларация соответствия ЕС, применимое законодательство и стандарты, техническая документация и — при необходимости — информация от уполномоченного органа.

Соответствие требованиям FCC может обеспечиваться процедурами сертификации или декларацией соответствия поставщика (SDoC). Продукты, соответствующие требованиям SDoC, не обязательно имеют идентификатор FCC. Проверка должна соответствовать применимому способу авторизации продукта.

Информация о регистрации предприятия в FDA всегда должна быть точной. FDA заявляет, что регистрация и включение в список не означают одобрения, разрешения или авторизации предприятия или его устройств.

Для подтверждения соответствия требованиям ETL проверьте точный производитель, модель, применимый стандарт и информацию об управлении в каталоге Intertek. Номер лабораторного отчета не должен автоматически отображаться как номер публичного сертификата.

Как разбираться с претензиями производителя: тревожные сигналы и достоверные доказательства

Таблица с данными об интенсивности излучения, содержащая информацию о подтвержденных и неподтвержденных утверждениях о терапии красным светом.

Тревожный сигнал 1: "Светодиоды мощностью 5 Вт" представлены как оптический выход.

Маркировка "5W LED" обычно обозначает класс мощности компонента или максимальную электрическую мощность, а не пять ватт излучаемого терапевтического излучения. Готовая панель может работать с компонентом при мощности ниже этой. Мощность от сети, фактическое электрическое потребление светодиода, КПД преобразования электроэнергии в излучение, оптические потери и интенсивность излучения — это разные показатели.

Достоверным сравнением является не номинальная мощность светодиода, а измеренная спектральная освещенность на заданном расстоянии и при заданных условиях, подтвержденная результатами испытаний.

Тревожный сигнал 2: "660 + 850 нм" без подробностей о режиме излучения.

На этикетке, указывающей на двухволновое излучение, должно быть указано, работают ли каналы раздельно, одновременно или в выбираемых режимах. Доза должна рассчитываться на основе измеренной интенсивности излучения и фактического времени работы для каждого канала.

Одновременное излучение не приводит к автоматическому удвоению плотности энергии, а попеременная работа не приводит к автоматическому её уменьшению вдвое. Результат зависит от спектральной освещённости каждого канала, уровня возбуждения, коэффициента заполнения и времени экспозиции.

Тревожный сигнал 3: освещенность без указания расстояния или метода картирования.

Интенсивность излучения обычно меняется с расстоянием, но большая панель не является идеальным точечным источником и не должна оцениваться с помощью простого предположения об обратном квадрате для всех расстояний. В достоверных отчетах указываются расстояние, тип датчика, метод сетки, настройки панели, время прогрева, а также является ли опубликованное значение пиковым, средним или минимальным.

Шесть дюймов, или приблизительно 15 см, — это распространенное расстояние для измерения эффективности коммерческих панелей, но оно не является универсальным клиническим стандартом. Значение выше 200 мВт/см² на этом расстоянии является показателем эффективности, а не автоматическим доказательством «медицинского» или клинически превосходного лечения.

Четвертый тревожный сигнал: сертификаты, используемые в качестве доказательства эффективности.

Стандарты ISO 13485 и MDSAP касаются требований к системам качества и аудиту регулирующих органов в рамках определенной области. Сертификаты CE, FCC, ETL, IEC 62471 и регистрация предприятий FDA касаются различных вопросов регулирования или безопасности. Ни один из них не должен использоваться в качестве замены данных о спектральных характеристиках или клинических данных, специфичных для конкретного показания.

Сбалансированное сравнение архитектур

Ни одна из категорий автоматически не является победителем. Лучшая архитектура — это та, которая соответствует требуемым оптическим, тепловым, электрическим параметрам, требованиям безопасности, обслуживания и стоимости, а также имеет поддающиеся проверке данные для готового устройства.

Основные выводы

Термины «одночиповый», «двухчиповый» и «многочиповый» описывают конструкцию излучателя, а не эффективность лечения. Архитектура корпуса может влиять на проектирование панели, но угол луча, соотношение длин волн, одновременная работа, интенсивность излучения и термическая стабильность должны быть проверены на готовом устройстве.

Покупателям следует расставить приоритеты:

• Четко определенное количество корпусов и излучателей;
• калиброванные спектры в стабилизированном режиме работы;
• средняя и минимальная интенсивность излучения на заданном расстоянии;
• Карты равномерности плоскости обработки;
• независимая информация о каналах и затемнении;
• Документация по оптической и электрической безопасности;
• Документы, подтверждающие соответствие требованиям, точно соответствуют модели и рынку.

Количество светодиодов и номинальная мощность являются полезной информацией в спецификации материалов. Они не заменяют дозиметрию или тестирование производительности.

FAQ

Какой вид терапии красным светом наиболее эффективен?

Не существует универсальной, наиболее эффективной комбинации длин волн или архитектуры чипа для каждой цели. Красные и ближние инфракрасные длины волн в более широком диапазоне исследований изучались для различных тканей и показаний. Широко используемая комбинация 660 нм и 850 нм может обеспечить облучение красным и ближним инфракрасным излучением, но ее пригодность, соотношение и дозу следует оценивать для предполагаемого применения, а не рассматривать как универсальный стандарт.

Имеет ли значение, какой именно прибор для терапии красным светом вы используете?

Да. Устройства могут существенно различаться по спектральной мощности, интенсивности излучения, площади обработки, равномерности, элементам управления, термической стабильности, оценке безопасности и соответствию стандартам. Сравнивайте измерения, проведенные в определенных и сопоставимых условиях, а не полагайтесь на количество светодиодов, тип корпуса или номинальную электрическую мощность.

Какова наиболее эффективная доза терапии красным светом?

Не существует единой дозы, подходящей для всех устройств, областей тела или предполагаемых применений. При непрерывном облучении падающее излучение можно рассчитать исходя из интенсивности излучения и времени, но также важны длина волны, условия импульса, площадь, глубина проникновения в ткани, график и инструкции к устройству. Пользователям следует следовать инструкциям для конкретной модели и обращаться за квалифицированной клинической консультацией при использовании фотобиомодуляции для лечения какого-либо заболевания.

Можно ли передозировать терапию красным светом для лица?

Чрезмерное облучение может усилить нагрев или раздражение и привести к снижению биологического эффекта. Поскольку одинаковая продолжительность сеанса может обеспечивать совершенно разные дозы на устройствах с разной интенсивностью излучения, универсальная рекомендация «10–15 минут» для лица нецелесообразна. Следуйте указанным в инструкции к устройству расстоянию, интенсивности, времени сеанса, требованиям к защите глаз и противопоказаниям, указанным при тестировании.

Связанные руководства

Полезные руководства по архитектуре микросхем и выбору устройств для терапии красным светом.

Какие еще темы следует изучить параллельно с этим руководством по архитектуре микросхем?

Архитектура чипа становится более полезной, когда ее оценивают в совокупности с выбором длины волны, измерением интенсивности излучения, расчетом дозы, оптической однородностью, термической стабильностью, фотобиологической безопасностью и соответствием требованиям конкретного рынка.

В соответствующих руководствах должно быть объяснено, как:

• интерпретировать пиковую длину волны, центроидную длину волны и ширину на половине максимума (FWHM);
• рассчитать падающее лучистое облучение на основе измеренной интенсивности излучения;
• сравнить данные центральной точки со средними значениями по сетке и минимальными значениями;
• различать тестирование продукции, сертификацию системы менеджмента качества, регистрацию предприятия и разрешение на продажу;
• Проверить режимы одновременной, независимой и импульсной длины волны.

Где я могу найти реальные сравнения?

Отзывы пользователей могут выявить практические проблемы, такие как шум вентилятора, нагрев, элементы управления, монтаж и удобство использования, но они редко влияют на расстояние измерения или точность прибора. Рассматривайте их как дополнительные наблюдения и сравнивайте с калиброванными спектрами, картами освещенности, тестами со стабилизированным выходным сигналом и прослеживаемыми записями о соответствии стандартам.

Ссылки

• Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Важные напоминания о регистрации и размещении объявлений. .
• Евросоюз. Маркировка CE — требования ЕС .
• Федеральная комиссия по связи. Авторизация оборудования .
• Международная организация по стандартизации. ISO 13485:2016 — Системы управления качеством медицинских изделий .
• Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. Программа единого аудита медицинских изделий .
• Интертек. Каталог зарегистрированных товарных знаков ETL .
• Международная электротехническая комиссия. IEC 62471 — Фотобиологическая безопасность ламп и ламповых систем .
• Зейн, Р., Селтинг, В., и Хэмблин, М.Р. Обзор параметров освещения и эффективности фотобиомодуляции Фотомедицина и лазерная хирургия, 2018.
• Хадис, МА и др. Темное искусство измерения света: точная радиометрия для низкоинтенсивной светотерапии Лазеры в медицинской науке, 2016.
• Хэмблин, МР Механизмы и области применения противовоспалительных эффектов фотобиомодуляции AIMS Биофизика, 2017.
• ams OSRAM. Техническое описание многоэмиттерного светодиода SFH 7050A .
• REDDOT LED. Технические характеристики изделия RDPRO 1500-ULTRA .