荧光照明技术升级，重塑医学和科研的应用方式 （上）
来源：Excelitas Technologies
发布时间：2025-05-29
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｜文章导读｜
在医疗诊断与生命科学研究日益精细化的今天，照明早已不仅仅是“看清楚”的工具。本文将分三篇连载，带您全面了解荧光照明技术的前沿进展。
我们将依次探讨：
LED照明为何成为现代医疗设备的首选光源
荧光照明在生物医学中的应用
如何选择并设计高效、智能的光源系统
每一篇都值得收藏！
生物医学照明技术的创新正在改变医疗程序、成像技术和治疗干预的多个方面。照明的改善使外科医生能够以更高的精度执行复杂手术，提升病患预后，特别是在微创和机器人辅助手术中。
在此背景下，先进的荧光技术带来了诸多优势，可通过外部染料、基因修饰的荧光分子或内在的自发荧光激发生物样本中的荧光团。当荧光成像应用于科研或医疗环境时，能够提供卓越的特异性，呈现出超越传统明场苏木精-伊红染色技术的分子级别详细信息。
以往的局限
在过去几十年中，氙灯和卤素灯曾是许多医疗程序中的照明“黄金标准”。氙灯提供最亮的照明和“最接近日光”的颜色还原，适用于生物医学应用；然而，它们寿命有限且存在热风险，这些缺点为LED和激光技术在该领域的应用创造了机会。
起初，固态LED照明光源并不能有效取代氙灯和卤素灯。在成本、输出功率以及白光质量方面存在差距，但这些限制随着时间推移逐渐得到改善。所谓“绿色间隙”在生命科学领域中限制了此技术的推广应用：LED在500到600纳米波段的光输出非常差。
随着时间的推移，更高亮度的LED选择和激光荧光粉转换技术提升了这些关键波段的输出，这些波段在生物医学应用中尤为重要。现如今，LED已能提供比传统技术更可靠、更稳定的光源，寿命更长、耗材更少。
LED的优势
从传统灯具向LED技术的转变受到若干关键因素的推动，并带来了如下优势。
• 寿命长、耐用性强
LED的使用寿命比传统灯具更长。氙灯和汞灯的典型寿命为200至2000小时，而LED具有即时开关功能，无需预热，可运行数万小时，大大减少了更换和维护频率。
• 波长特异性
LED可以通过红、绿、蓝三色组合产生特定的白光，并可根据需要调整，以精确匹配荧光激发所需的特定波长。这一特性对于医学诊断尤为重要，在该领域中需要特定波长以增强组织可视化和对比度。LED的可调性和多灯组合能力使其能够精准呈现颜色并自定义相关色温，从而提高医学成像的准确性。
• 发热量低
LED产生的热量少于传统灯具，但由于其发光特性对温度更敏感，因此必须小心管理其产生的热量。在医疗或分析应用中，热量的产生与管理至关重要，因为过多的热量可能影响手术套件中的其他设备或内窥镜内部，进而损害所生成的图像质量。
• 体积小、易集成
LED体积小于传统灯具，并且每年都有各种紧凑型组件问世。这使得设备更小巧，也可在诊断场所中部署更多单元，从而提升诊断效率。在手术中，体积更小的内窥镜意味着病患舒适度更高、恢复时间更短。
• 能源效率高
与传统卤素灯、金属卤化物灯或氙灯相比，LED具有更高的能源效率。它们在消耗更少电力的同时，提供相同甚至更高的照明输出，降低运营成本和环境足迹。
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