LED光源的技術特性
節能:截至目前,LED以外的人工光源中,電光轉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,可節能30%~80%。
環保:LED光源為半導體固體光源(SSL),是電致發光,不是熱發光,是冷光,光源中不含有毒和有害物;而傳統光源如熒光燈、鈉燈(HID)、汞蒸氣燈、氙氣燈等均含有汞、鈉、鎘等有害物質,其廢棄物對環境會造成污染。一支節能(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,傳統光源廢棄物回收處理成本也極高,而LED光源則不存在對環境造成污染等問題。
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。使用該類產品,如不加防護,均會對使用人員產生光污染。LED燈被稱作21世紀的健康之光。
易于實現智能控制:LED響應快,易于調色(色溫)、調光(光功率)和光的投射方向調節,便于實現智能化,構成智慧型光源。
由于是半導體發光器件,LED瞬態響應僅ns級,可用數十千赫茲到數百千赫茲頻率驅動,不存在導致視覺疲勞的頻閃。正因如此,其易于實現數字化、智能化控制。如其他人工光源難以實現的光源色溫(CCT)連續調節,LED則可輕易實施。這一點對在手術照明、手術清創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是低電壓驅動的光源,安全可靠:LED光源用低電壓驅動,在應急照明時可瞬時轉入電池工作,轉換時間僅零點幾秒,不會造成因停電引發意外。且LED光源轉換快,轉換過程無應急發電機的噪聲。
LED驅動供電裝置可達到醫用器械國際國內標準要求。如EN60601-1-2、UL60950、IEC68-2-29和3C等以及對醫用設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,使用成本(指使用周期內,購置能耗+維修維護+更換等成本之和)最低的光源。
傳統光源的不足
目前,在醫療領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、色溫調控、響應時間、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,供電系統復雜,使用時需加防護,安全性差;功率大時需要用水冷技術散熱,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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