led照明设计实例：基于LED光源的手术室空间照明指标设计选型参考
led照明设计实例：基于LED光源的手术室空间照明指标设计选型参考上世纪二十年代，爱迪生发明白炽灯。这时，我们离开了人拿手撑马照明的时代，开始用上电能照明，实现人光分离。手术室照明进入第二代照明时期。NO.2手术室照明经历了四次大的演进，每次演进都是因为技术的推动而完成。从最早开始的没有任何洁净防护时的马灯油灯照明，我们称之为第一代照明，只是补充自然光的不足。NO.1从最早开始的没有任何洁净防护的马灯油灯照明，我们称之为第一代照明，只是补充自然光的不足。
手术室在现代医院的建设和医疗任务中越来越重要，手术室业务能力是一个医院业务水平的重要体现之一，围绕手术室建设，促进医患人文关怀，增强手术作业的精确和保障成为每个医院建设者的头等大事。
手术室照明
基于以上，手术室如何照明也显得更加重要，良好的手术室照明可以更好的保证医护人员健康、稳定的情绪及任务需要。通过对环境的改善减少医护人员在作业时的失误，提升其作业的精准性，确保手术的完美实施。
一、手术室照明的演进
手术室照明经历了四次大的演进，每次演进都是因为技术的推动而完成。从最早开始的没有任何洁净防护时的马灯油灯照明，我们称之为第一代照明，只是补充自然光的不足。
NO.1
从最早开始的没有任何洁净防护的马灯油灯照明，我们称之为第一代照明，只是补充自然光的不足。
NO.2
上世纪二十年代，爱迪生发明白炽灯。这时，我们离开了人拿手撑马照明的时代，开始用上电能照明，实现人光分离。手术室照明进入第二代照明时期。
NO.3
到了上世纪六十时代，更为节能和高效的节能灯替代了白炽灯成为照明的主流。这时，彩色照明开始出现，照明已不再只是照亮。通过对三基色荧光粉的调配，变成各种色彩光以配合周边场所进行设计，照明进入了色彩的时代。此时，主要以单灯彩色为主不具备灯具色彩可调性视为第三代照明。
NO.4
上世纪末开始，LED固体照明开始运用，成为当前的照明主体光源。我们称之为第四代照明光源。
现代 LED 照明以其可以实现对光谱，色温，色彩，亮暗的自由调节且其发光和小体积特征让LED 照明成为一种装饰配件和具有生物效应的产品，丰富着我们的日常生活。
二、基于 LED 光源的手术室空间照明参数指标设计选型
手术室照明灯光参数的设计已有很多的相关研究文献，但主要还是集中于传统的第二代或第三代照明光源，第四代LED固体照明光源的设计运用目前的权威研究资料和文献则较少，且也也是在简单的照度等方面，其他如色温选择，色彩的运用，光生物效应，空间照明的亮暗分布对比分析等则还处于空白。
在今天现有的技术下，LED 照明领域照度其实已成为一个非常基本的指标之一，2020 年开始，受深圳市计量质量院委托就医疗LED照明参数效果评价项目与国内多家三甲医院联合进行了LED手术室及一系列科室照明的健康环境参数选型安装试验，得出了一系列的光照影响评价，现就选型参数做部分分享：
01
结构选型：
手术室照明应选用符合洁净室用灯具技术规范GB24461—2009 的灯具。手术室灯具造型应简洁，宜采用不易积尘，便于清洁的密闭型灯具。灯具用料应选用防火阻燃，耐腐的材料，表面作防腐和静电处理，采用喷粉工艺时应达到百格测试标准，整灯不底于 IP50 的设计防护等级。灯具不应采用悬吊安装，宜为吸顶明装。
02
照度参数：
依据国标建筑照明设计标准 GB50034-2020，综合医院建筑设计规划 GB51039 和 GB50333-2013 医院洁净手术部建筑技术规范，国内的手术室照明照度要求为离地址 0.75m 水平面不低于 500LX，一般新建医院照度设计在 750-1500LX，有高照度要求的手术室照度则更高，室内照度均匀值 为 0.7，垂直照度不低于水平照度的一半。
03
功率密度密度：
国标《建筑照明设计标准》GB50034-2020，《综合医院建筑设计规范 ( 版 )》GB51039 和 GB50333-2013《医院洁净手术部建筑技术规范》等的规定手术室功率密度限值为；现行值30W/m²，目标值 30W/m²，这是针对荧光节能灯的功率密度限制。
根据我们在项目中的实验照光适宜度测试中，我们建议手术室的功率密度调整为 20-25W/m²（选用 Ra90 显指的高光效光源）。笔者认为这只是简单的照度参数数值，实际的参数选型应综合其现代人因照明立场出发进行更多的健康照明设计考虑，同时还应考虑在手术室可以实现一定的亮暗对比设计手法，在远离中心手术位置的四周区域照度值是可以呈阶梯式的适当降低。形成一种亮暗对比的空间，以舒缓医护人员在长时间手术作业时的临眺视觉疲劳。这个值不能差太大以免影响到整体照明需要。同时，照度的需求并不是一层不变的。不同的手术内容甚至时间我们需要不同的亮度，因此建议手术室照明照度可调。这时，可能就需要增加手术室的照度要求。而光源的高健康性和显色性和光效是反比，选用高品的光源时则需要增加室内的功率密度值。
04
色温参数：
目前业界对手术室照明色温没有明确或权威的规定，大致色温范围在 4000-6500K之间可选，有建议用低色温也有建议选用高色温的。我们结合 ISO 国际标准化组织的结论及在项目手术室不同的色温安装后综合其观察任务结果，非视觉效应，光色显示结果等多方面的数据分析对比，总结出较优的色温选择。
较低的色温其观察显色指数会偏低，较高的色温显色指数高但光生物及 COI指标不易达标，在以观察为主要任务考量的场景里我们推荐手术室照明选用 D65 或 D60 系光源也就是在 6000-6500K 色温。如果需要考虑到 COI 指标时（有血液观察任务），选用 D50-55 系列光源为佳，不建议选 D50 以下如 A/B 系列光源作为手术室照明色温。
同时，我们在国际标准色温模拟中得知，中国南方的太阳光谱测定色温 6000-6500K，北方的太阳光谱测定色温为 5000-5500k 。因此，南北方在室内照明的色温选择也可以根据这个数据来做适当调整。
05
显色指数指标：
手术室照明显色指数应不低于Ra90，接近自然光 (Ra=100)，以使医生能清楚地辨明各种组织和器官的实际状态，正确判断手术部位是否病变。
Pa 值是一般显色指数，良好的医疗观察及手术室照明除了对 Ra 值的要求外，还对 R9( 深色艳红 ) 及R15（黄种人肤色指数）的指标数值有要求。但目前，在国内医疗照明指标中，这二项还是空白应该在后面的研究中会给予完善和规定。
我们结合 ISO 国际标准化组织和项目实验数据得出：R9 和 R15 值应越大越好，R9 ＞ 0，R15 ≥ 63。
06
眩光指标：
眩光与发光体的亮度、视角、出现的位置和眼睛的亮度适应水平有关。所以，眩光的限制应分别从光源、灯具、照明方式等方面进行控制。手术室照明目前执行的是国标建筑照明设计标准 GB50034-2020，规定手术室眩光为UGR ≤ 19。
手术室是一个高照度低空间低特殊场所，较低的空间与较高的照度导致整个空间的眩光指数增加，增加医护工作人员的不舒适感和视觉疲劳。因此，有必要对手术室的眩光限制提高一个档次UGR ≤ 16 为佳，同时灯具在安装分布时应进行室形光学模拟，以得出最佳的室形及安装分布资料，灯具及工作位的安装照射角度控制在15°～ 45°为佳。
手术室照明要求选用面光源照明灯具，增加发光面积降低单位面积光强。手术室装修材料在选择时尽量选用低反射系数的材料，反射系数宜在0.3-0.5 间。
07
频闪指标：
手术室照明应严禁频闪效应。因为手术过程中，手术医生和助手往往长时间在较暗的视野下紧张作业，若手术灯有频闪，会增加作业者的视力负担，引起视力疲劳，易使工作中的医护人员产生错觉而带来不良后果，手术室照明应严格执行对照明产品的频闪限制极别要求。
笔者建议手术室照明可以执行我国关于教育照明要求的关于频闪的限制级别要求，其规定频闪指数在 0.3 以下。
08
发绀观察指数 COI：
发绀观察指数是由深圳市医院管理者协会联合深圳市计量质量研究院、南方医科大学、中元设计集团及数十家全国三甲医院、设计院和相关企业专家一起就在医学血氧饱和度观察及表皮组织任务课题后提出的一项重要医学照明指标，主要通过光源对物体的忠实显色和效果显色二个指标来表达，COI指标为≤ 3.2。
09
光生物安全及蓝光危害指标：
手术室医护人员经常需要长时间且高强度的在手术室里工作，灯光的生物安全与特性对医护人员有很大的影响。健康优质的术室内照明即是对手术作业的精准高效的保证，也是对医护人员人文关怀的体现。手术室照明要求其光源应符合 IEC/EN 62471 标准要求，选用照明光源的各峰值光谱和光能量应对人员无法产生光伤害，手术室照明蓝光危害等级严格执行 RG0豁免级。
10
电磁干扰：
手术室里有较多精密的手术仪器设备，灯具应严格执行和符合电磁兼容EMC/ 电磁干扰 EMI/ESD 标准。因其涉及到一系列的参数指标 在这里就不一一讲述，以灯具供应商提供相关权威机构检测检验报告为准并与报告相符。
手术室照明灯具应整灯（驱动电源）符合 3C 标准。基于满足医患健康照明要求的手术室空间照明设计，在灯光指标参数及标准上相对有一些滞后，主要是因为标准还是集中在传统的荧光及节能光源方面。
针对 LED 固体发光光源的标准及由 LED特殊引申出来的视觉及非视觉照明特性还处于一个前期的研究和完善的阶段，由深圳市医院管理者协会、深圳市计量质量研究院及多家三甲医院在联合项目实验中对手术室不同光照对比及结合国内外相关标准和研究成果，得出了上面的相关参数指标，以供医院建筑设计电气设计师和建设单位选型参考。
我们期待在标准，参数指标的不断研究和完善下，灯具厂商能够通过科学照明帮助医院建设更为健康，节能，高效的手术室，提升医院建筑质量和水平。
文 | 蔡纯、翁振锋、赖涛、黄远湖、何敬远、孟喆、赖剑岭、马琪、黄建强、朱少纯、张童、牟方堃、贺立红、向小强、梁志忠、罗武星、任明飞
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