LED在光疗医用照明的应用

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1、LED-LED-医疗领域未来之光医疗领域未来之光上海市光电子行业协会上海市光电子行业协会2012.4.122012.4.12一. 当前医用照明现状n 1. 我国医疗照明产业概况n 我国一目前用于医疗领域(窥测类和光疗类)的照明产品 (办公和病房类功能性照明除外)及生产产业,总体看,技术 水平整体较低,品牌效应不高,大多数医院用的医用照明产 品购自国外,如德国马丁、创乎等品牌,市场几乎被国外公 司垄断。虽然医用照明产品数量不及常用照明,但因价格 昂贵,市值较高,值得关注。n 在我国,医用照明产业,归在医疗器械产业,据2008年统 计约有7300多家企业从事医疗器械生产,但能生产医用照 明产品的仅

2、不到3%,仅数十家,但大多仅生产观片灯之类 低端传统光源产品。直到近年才有LED光源的医用照明产 品,并被应用。n 随着社会进入低碳经济发展阶段,对医疗健康、医疗康 复、绿色环保和节能的重视,从2007年起我国LED医疗照 明开始起步,但由于对产品入门门槛高,技术风险大,大多医 疗器械企业对LED性能、使用技术还不太了解,加上用于 医疗的照明产品的研制涉及医疗机理、光、机、电、热等 复合技术的运用,只有少部份大企业与医疗机构合作才能 问津,因此进展不太理想,与需求不相适应。n 从另一方面看,国内有近3000多家LED企业,其中不少 企业在LED景观照明,功能性照明产品方面有较强的研制 、开发和

3、生产能力,但因不归属医疗器械类企业,缺乏入门 途径,参与不了这一领域,仅在医疗信息、导医、专家介绍 等用的LED显示屏方面介入！n 2.我国医用照明市场规模、产业特殊性筒述n 据卫生部卫生事业发展统计公报,2008年我国有 27.8万家医疗卫生机构,医院2万余家,卫生院6万余家,街 道、社区诊所17余万家,这些单位目前均在使用传统光源 的医用和一般功能性照明装置,市场规模不小,仅从节能耍 求来考虑,值得用LED升级换代。n 但必须知道：医疗照明属于医用器械,有严格的法规耍 求,在技术、安规方面要求极严,与普通功能性照明相比,技 术风险耍大许多！n 为此,对生产企业的准入、许可审核应当更严格,但

4、应不 排斥非医疗器械企业,如LED照明企业进入这一领域！n 3. 当前LED光源的应用正在向医用领域廷 伸n LED照明目前正在从景规照明到功能性照明, 从户外照明向户内照明,从一般照明到特殊照明廷 伸,这是技术进步、社会进步的必然！n LED的特点更适合医疗照明对光源耍求,即： 定点、定向、高亮度、光谱纯、冷光、色温可调 、显色性高和可调可控、高可靠、长寿命的耍求, 它是取代目前卤素灯、汞灯、氙灯的最佳半导体 固体光源！n 2010年起,国产LED手术无影灯己在部分三甲 医院应用,并己向日本、澳大利亚、菲利宾等国家 出口。二二. LED-21. LED-21世纪绿色之光世纪绿色之光n n1.

5、 1. LED-LED-目前人工光源中光效最高目前人工光源中光效最高, ,无有害辐射无有害辐射 和有害物的健康、绿色之光！和有害物的健康、绿色之光！n nLED LED的优越性表现在以下几大优势：的优越性表现在以下几大优势：n n(1). (1). 节能节能n n自一百多年前爱迪生发明电光源自一百多年前爱迪生发明电光源-白炽灯以来白炽灯以来, ,人们一直在人们一直在 为提高光效而努力攻关，到目方前为止为提高光效而努力攻关，到目方前为止,LED,LED以外的人工光源中以外的人工光源中 电电-光转换能效最高的是低压钠灯光转换能效最高的是低压钠灯(LPS),(LPS),约为约为140lm/w,140

6、lm/w,而而 20112011年年, ,美国美国CreeCree公司的功率公司的功率LEDLED光效达光效达203lm/w,2012203lm/w,2012年己年己 达达245lm/w,245lm/w,因而是最节能的人工光源。用因而是最节能的人工光源。用LEDLED光源光源“ “替代替代” ”白炽白炽 灯、荧光灯、纳灯灯、荧光灯、纳灯(HID)(HID)、卤素灯、汞蒸气灯、氙灯等可平均、卤素灯、汞蒸气灯、氙灯等可平均 节能节能3030-80-80。权威机构测算。权威机构测算, ,若我国的所有建筑内、外照若我国的所有建筑内、外照 明均用明均用LEDLED取代取代, ,其节省的电能等于一个半三峡

7、水电站的发电量其节省的电能等于一个半三峡水电站的发电量 ！n n n n(2). (2). 环保环保n nLEDLED光源为半导体固体光源光源为半导体固体光源(SSL),(SSL),是电致是电致 发光发光, ,不是热发光，是冷光不是热发光，是冷光, ,光源中不含有毒、光源中不含有毒、 有害物有害物, ,而传统人工光源如：荧光灯、纳灯而传统人工光源如：荧光灯、纳灯 (HID)(HID)、汞蒸气灯、氙气灯等均含有：汞、钠、汞蒸气灯、氙气灯等均含有：汞、钠 等有害物等有害物, ,其废弃物对环境会造成污染其废弃物对环境会造成污染, ,一支节一支节 能能( (荧光荧光) )灯中含有灯中含有5-10mg5

8、-10mg汞汞, ,一旦破碎一旦破碎, ,会会 对水、土地造成严重污染对水、土地造成严重污染,1mg,1mg汞可污染汞可污染5 5吨吨 水使其超标而不能饮用水使其超标而不能饮用, ,其废弃物回收处理成其废弃物回收处理成 本也极高。而本也极高。而LEDLED光源则不存在对环境造成污光源则不存在对环境造成污 染等问题。染等问题。n n(3). LED(3). LED光源光源-光谱纯光谱纯, ,无有害光谱之光无有害光谱之光n nLEDLED辐射出的光辐射出的光, ,光谱纯光谱纯, ,半波宽仅半波宽仅20nm-20nm- 30nm,30nm,无论红无论红(R)(R)、蓝、蓝(B)(B)、黄、黄(Y)(

9、Y)、绿、绿(G)(G)色单色色单色 光中均不含紫外光光中均不含紫外光(UV)(UV)和红外光和红外光(IR),(UV(IR),(UVLEDLED和和 IRLEDIRLED除外除外),),即使是多色混合光即使是多色混合光, ,如白光如白光(w)(w)或其或其 他宽光谱光色他宽光谱光色, ,光谱中也不含光谱中也不含UVUV和和IRIR等对人眼、等对人眼、 皮肤会造成危害的光辐射。而其他人工光源如白皮肤会造成危害的光辐射。而其他人工光源如白 炽灯、卤素灯的光谱中含炽灯、卤素灯的光谱中含45%-70%45%-70%的的IRIR光光, ,荧荧 光灯光灯, ,纳灯的光谱中均含有纳灯的光谱中均含有1515

10、-25-25IRIR光和光和5 5 -10-10的的UVUV光光, ,不加防护不加防护, ,均会对使用、操作均会对使用、操作 人员产生光污染的危害。故人员产生光污染的危害。故LEDLED被称作被称作2121世紀的世紀的 健康之光。这可从各种光源的光谱上看出。健康之光。这可从各种光源的光谱上看出。自然光、自然光、LEDLED白光、荧光灯的光谱白光、荧光灯的光谱625nm LED 红光光谱图460nm LED 蓝光光谱图6500k(日光色)白色LED光谱图525nm 绿光 LED光谱图n n(4). LED(4). LED响应快响应快, ,无频闪无频闪, ,十分易于调色十分易于调色( ( 色温色温

11、) )、调光、调光( (光功率光功率) )和光的投射方向调节和光的投射方向调节 , ,便于实现智能化便于实现智能化, ,构成智慧型光源！构成智慧型光源！n nLEDLED由于是半导体发光器件由于是半导体发光器件, ,因此瞬态响应因此瞬态响应 仅仅nsns级级, ,可用数十到数百可用数十到数百kHzkHz频率驱动频率驱动, ,因此不因此不 存在导至人眼视觉疲劳的所谓频闪存在导至人眼视觉疲劳的所谓频闪, ,正因如此正因如此, , 它十分易于数码化它十分易于数码化, ,智能化智能化, ,其他人工光源较难其他人工光源较难 实现的光源色温实现的光源色温(CCT)(CCT)连续调节连续调节,LED,LED

12、可轻易可轻易 实施。这对手术照明、手术清创照明中观察不实施。这对手术照明、手术清创照明中观察不 同病灶、不同组织、血液颜色的清晰度十分重同病灶、不同组织、血液颜色的清晰度十分重 耍耍, ,而而LEDLED光源可达到这一耍求。光源可达到这一耍求。n n(5). LED(5). LED是低电压驱动的光源是低电压驱动的光源, ,十分安全十分安全n nLEDLED光源可用低电压工作光源可用低电压工作, ,在应急照明时可瞬在应急照明时可瞬 即转入电池工作即转入电池工作, ,应急转换时间仅零点几秒应急转换时间仅零点几秒, ,不会不会 造成因仃电造成因仃电, ,引发事故引发事故, ,且转换快且转换快, ,转

13、换过程无应急转换过程无应急 发电机的噪声的优点！发电机的噪声的优点！n nLEDLED驱动供电装置完全可达到对医用器械规驱动供电装置完全可达到对医用器械规 定必须达到的国际、国内标准定必须达到的国际、国内标准, ,如如EN60601-1-2EN60601-1-2 、UL60950UL60950、IEC68-2-29IEC68-2-29和和3C3C等和对医用设备等和对医用设备 电气安全和电磁干扰的认证耍求。电气安全和电磁干扰的认证耍求。n n(6). LED(6). LED是可靠性高与寿命时间长的光是可靠性高与寿命时间长的光 源源n nLEDLED是固体光源是固体光源, ,是高可靠、长寿命的电子

14、器是高可靠、长寿命的电子器 件件, ,其其30%30%光哀的时间大于光哀的时间大于35000hrs(35000hrs(即寿命判即寿命判 定值时间定值时间) ) 在在-30-30-+55-+55环境温度下工作环境温度下工作, ,寿寿 命时间可达命时间可达30,000Hrs-50,000Hrs,30,000Hrs-50,000Hrs,是目前人是目前人 工光源中寿命最长的光源。工光源中寿命最长的光源。( (白炽灯灯丝的寿命约白炽灯灯丝的寿命约 2 2000Hrs,000Hrs,荧光灯荧光灯8000Hrs,8000Hrs,钠灯与汞蒸气灯等也钠灯与汞蒸气灯等也 仅仅约为仅仅约为10000Hrs)1000

15、0Hrs)。n nLEDLED是目前在光源生命周期内是目前在光源生命周期内, ,使用成本使用成本( (指使指使 用基期内用基期内, ,购置购置+能耗能耗+维修维修+更换等成本之和更换等成本之和) )最最 低的光源。低的光源。n n2. 2. 常用传统光源的不足常用传统光源的不足n n目前在医疗领域中常用的人工光源若与目前在医疗领域中常用的人工光源若与 LEDLED光源作比较光源作比较, ,存在一些不足与问题存在一些不足与问题, ,除上除上 面提到的能效、光谱纯度、色温调控、响面提到的能效、光谱纯度、色温调控、响 应时间、频闪、可靠性、寿命时间以及生应时间、频闪、可靠性、寿命时间以及生 命基期成

16、本等方面比不上命基期成本等方面比不上LEDLED光源外光源外, ,归纳归纳 起来还有以下一些不足。起来还有以下一些不足。n n在医疗领域中应用的传统光源大至可归在医疗领域中应用的传统光源大至可归 纳为：纳为：n n（三三. .目前医疗系统光源应用的现狀目前医疗系统光源应用的现狀n n1. 1. 在医疗领域照明光源应用的分类在医疗领域照明光源应用的分类n n光源在医疗领域的应用大致可分为：光源在医疗领域的应用大致可分为：n n(1). (1). 医院建筑内、外功能性照明医院建筑内、外功能性照明n n指除医疗资源、导医等信息显示指除医疗资源、导医等信息显示( (指已普遍在使指已普遍在使 用的用的LEDLED显示屏显示屏) )以外的功能性照明以外的功能性照明, ,大多使用荧大多使用荧 光日光灯光日光灯, ,格栅灯格栅灯, ,吸顶灯吸顶灯