LED光源的技術(shù)特性
節(jié)能:截至目前,LED以外的人工光源中,電光轉(zhuǎn)換能效最高的是低壓鈉燈(LPS),約為140lm/W。2011年,功率型LED光效實驗室水平已達到203lm/W。LED是最節(jié)能的人工光源,用LED光源“替代”白熾燈、熒光燈、鈉燈(HID)、鹵素燈、汞蒸氣燈、氙燈,可節(jié)能30%~80%。
環(huán)保:LED光源為半導體固體光源(SSL),是電致發(fā)光,不是熱發(fā)光,是冷光,光源中不含有毒和有害物;而傳統(tǒng)光源如熒光燈、鈉燈(HID)、汞蒸氣燈、氙氣燈等均含有汞、鈉、鎘等有害物質(zhì),其廢棄物對環(huán)境會造成污染。一支節(jié)能(熒光)燈中含有5mg~10mg汞,一旦破碎,會對水、土地造成嚴重污染。1mg汞可污染5噸水。而且,傳統(tǒng)光源廢棄物回收處理成本也極高,而LED光源則不存在對環(huán)境造成污染等問題。
光譜純,無有害光譜:Ⅲ- Ⅴ族半導體電致發(fā)光,使得LED輻射光譜純,半波寬僅20nm~30nm。紅(R)、藍(B)、黃(Y)、綠(G)等單色光中均不含紫外光(UV)和紅外光(IR)(UVLED和IRLED除外)。即使是多色混合光,如白光(R或其他寬光譜光色,其光譜中也不含UV和IR等對人眼、皮膚造成危害的光輻射。對比其他人工光源,如白熾燈、鹵素燈的光譜中含45%~70%的IR光;熒光燈、鈉燈的光譜中均含有15%~25%UV光。使用該類產(chǎn)品,如不加防護,均會對使用人員產(chǎn)生光污染。LED燈被稱作21世紀的健康之光。
易于實現(xiàn)智能控制:LED響應(yīng)快,易于調(diào)色(色溫)、調(diào)光(光功率)和光的投射方向調(diào)節(jié),便于實現(xiàn)智能化,構(gòu)成智慧型光源。
由于是半導體發(fā)光器件,LED瞬態(tài)響應(yīng)僅ns級,可用數(shù)十千赫茲到數(shù)百千赫茲頻率驅(qū)動,不存在導致視覺疲勞的頻閃。正因如此,其易于實現(xiàn)數(shù)字化、智能化控制。如其他人工光源難以實現(xiàn)的光源色溫(CCT)連續(xù)調(diào)節(jié),LED則可輕易實施。這一點對在手術(shù)照明、手術(shù)清創(chuàng)照明中觀察不同病灶、不同組織、血液顏色的清晰度十分重要。
LED是低電壓驅(qū)動的光源,安全可靠:LED光源用低電壓驅(qū)動,在應(yīng)急照明時可瞬時轉(zhuǎn)入電池工作,轉(zhuǎn)換時間僅零點幾秒,不會造成因停電引發(fā)意外。且LED光源轉(zhuǎn)換快,轉(zhuǎn)換過程無應(yīng)急發(fā)電機的噪聲。
LED驅(qū)動供電裝置可達到醫(yī)用器械國際國內(nèi)標準要求。如EN60601-1-2、UL60950、IEC68-2-29和3C等以及對醫(yī)用設(shè)備電器安全和電磁干擾的認證要求。
LED是可靠性高與壽命周期長的光源:LED是固體光源,可靠性高、壽命長,其30%光衰的時間(即壽命判定值時間)可以在-30℃~+55℃環(huán)境溫度下工作,壽命時間可達30000小時~50000小時,是目前人工光源中壽命最長的光源。(白熾燈燈絲的壽命約2000小時,熒光燈為8000小時,鈉燈與汞蒸氣燈等也僅僅約為10000小時)。
LED是目前在光源壽命周期內(nèi),使用成本(指使用周期內(nèi),購置能耗+維修維護+更換等成本之和)最低的光源。
傳統(tǒng)光源的不足
目前,在醫(yī)療領(lǐng)域中常用的人工光源與LED光源,除上面提到的能效、光譜純度、色溫調(diào)控、響應(yīng)時間、可靠性、壽命時間以及生命周期成本等基本特點,歸納起來還有以下一些不足。
汞蒸氣放電型光源——蒸氣藍燈等:
需用高電壓供電,響應(yīng)慢,含UV和IR光輻射;是熱光源,會引起被照面升溫,使用時須防護;含汞,不利于廢棄物的處理。
固體激光光源——He-Ne激光器等:
成本高,供電系統(tǒng)復雜,使用時需加防護,安全性差;功率大時需要用水冷技術(shù)散熱,安全性差。
鹵素燈、氙燈等:
含有IR輻射,是熱光源;在必要場合需要設(shè)置濾除IR的透鏡,或在反光鏡上涂IR吸收膜等,生命周期使用成本高。
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