新型LED手術(shù)無影燈

1、電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. comHardware Technique電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. comHardware Technique新型LED手術(shù)無影燈盛衛(wèi)鋒-姜薇艷2（1江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇無錫214122；2無錫汽車工程學(xué)校，江蘇 無錫214153）摘 耍：介紹了一種基丁恒流驅(qū)動(dòng)電路LM3402的新型I.ED無影燈控制系統(tǒng)，分析了恒流驅(qū)動(dòng) 電路的構(gòu)成以及微處理器的控制方法。該系統(tǒng)施于高克度門尤用I）旳列.Ill -個(gè)LM3402控制一組發(fā) 光二極管，根據(jù)設(shè)定的照度，微處理器P89LPC9

2、32通過脈寬訓(xùn) 滿足手術(shù)無場(chǎng)燈的各項(xiàng)耍求，工作穩(wěn)定可靠，而IL捉島百關(guān)鍵詞：手術(shù)無影燈；鬲亮度LED陣列；微處理器;中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文可HU流控制實(shí)踐ill明該系統(tǒng)能夠 】性能，降低了功民（2010）19嚴(yán)卜）3CT122 China ；l> <U!cl> ; Vl»i- UM ; l* MaireNew攵申；JI JiaiuTluNl niveisity Eiigincfiiifcrli(M)l . u.El) xinguic.aiiiiiiKiiK*、niand lie$rvT)2 <*<>nholiMxlulaiion.i

3、hi9 >tal>hSHENG(1 .School <>f Mf<hani(2. WuxiAbstract: Thb piiptu inlKMlm <*<l mainlv analyzes (I -tii tui< «»f constu9<high biighliK1- lighting < nulling Aflnxlc 兩 1*8914X932 7 im、om pulse w i<il) the ie<|U< >1 - of I lxal lunlnalso induce |>&#

4、187;u« i waste griMtly.K©y WOrdS : >Uigni< al<m lh<-cunvnt chive ciivuit LM34O2. Itmi loconlioller. Illis svslem is based on thel of HBLEDs. Based on the illumination, niici'ocontiollerimem. Ilie application indicates that ibis sysiein can meet impm I he UMtig functions of

5、(lie suiguical luniinaii e. and決少的兩要 密中不同深 i要“無影”以外， 地卜L*與人無影燈是用來照刃外審W H 設(shè)備，耍求能以最（辿o奈處I切 度、大小、對(duì)比度低的物體，因此 還需要光照度均勻、光質(zhì)好.能 體其他組織、臟器的色差。此外，無彩幻還纟、北長(zhǎng)時(shí)間地 持續(xù)丁作而不散發(fā)出過雖的熱，q為過更會(huì)使丁術(shù)者 不適，也會(huì)使處在外科T-術(shù)區(qū)域中的組織干燥川。U前于術(shù)燈一般都采用環(huán)形節(jié)能燈或鹵索燈，但隨 著發(fā)光二極管I.EI）技術(shù)的不斷發(fā)展.特別是高亮度白 光1：1）的發(fā)展,LED無影燈徹底解決了壞形節(jié)能燈1'1 巾存在的先天缺陷，見環(huán)形節(jié)能燈的升級(jí)換代產(chǎn)品

6、I 輸，I. F： I）無彩燈的優(yōu)越性逐漸被扯微鏡使用者所了解和 接受，使用成木亦較環(huán)形節(jié)能燈低，減少了毎12個(gè)月 就需更換環(huán)形燈悴的麻煩。II前，在技術(shù)上已成功解決了大功率I.EI）的封裝、 怛流星動(dòng)、散熱以及照度控制等問題，町實(shí)現(xiàn)無影燈照 度的多級(jí)訓(xùn)擰.調(diào)光靈活、方便LED才影燈的優(yōu)點(diǎn)有1叫（1）出色的冷光效果：采用新空的1川）冷光源作為 術(shù)賊明.是真止冷光源醫(yī)生頭部和傷口區(qū)域兒乎無 溫升。（2）光質(zhì)好：白光LED具有區(qū)別于普通丁術(shù)用無影 燈光源的色品特點(diǎn)，町以増加血液與人體英他組織、臟 器的色差.使得F術(shù)中庾生的視覺更加淸晰，在流淌、港 透的血液中人體的各個(gè)組織、臟器更容易彼區(qū)分出來，

7、這是普通丁術(shù)用無彰燈所不具簽的"（3）亮度無級(jí)調(diào)節(jié)：采用數(shù)字方式無級(jí)調(diào)控I.E1）的 亮度，操作者町根郭：I' I身對(duì)亮度的適應(yīng)性隨蠹調(diào)節(jié)亮 度，使其達(dá)到最為理想的舒適度，使長(zhǎng)時(shí)間丁作的眼睛22微型機(jī)與應(yīng)用2010年第29卷第19期電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique不易產(chǎn)生披勞感。需腔鏡壞境照明.只國(guó)卜*其中一路的3個(gè)LED用于照電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware T

8、echnique(4) 無頻閃：因?yàn)長(zhǎng)EI)無莎燈為純直流供電，無頻 閃，不易使眼睛產(chǎn)生疲勞感亦不會(huì)對(duì)工作區(qū)域的其他 設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。(5) 光照度均勻：采用特殊的光學(xué)系統(tǒng)，360。均勻照 射在被觀察物體上，無虛影產(chǎn)生清晰度島。(6) 壽命lx ： LED無影燈平均壽命長(zhǎng)(35 000 h),遠(yuǎn)大 于環(huán)形節(jié)能燈(1 500-2 5(X) h),壽命為節(jié)能燈的十倍以 上。(7) 節(jié)能環(huán)探：I.EI)具有較高的發(fā)光效率，耐沖擊， 不易破碎、無汞污染，且其發(fā)出的光不禽紅外和紫外成明，而關(guān)閉英余LED發(fā)光二極管玳；按下關(guān)閉按鈕，將 熄滅所有8路【.ED發(fā)光二極管串再次按卜此按鈕則 可以回到原照度顯示

9、狀態(tài)，掉電或璽啟也可回到設(shè)定照 度狀態(tài)；調(diào)亮和調(diào)暗按鈕用r改變無彩燈的照度，對(duì)應(yīng) 8個(gè)指示燈，指示8擋亮度從左到右毎增加一擋就增 加-個(gè)指示LED點(diǎn)亮，無影燈處丁關(guān)燈狀態(tài)時(shí)，用右邊 2個(gè)指示1.EI)點(diǎn)幾聽有操作信息均是通過KS485總線 傳輸給驅(qū)動(dòng)板MCL'o1.3驅(qū)動(dòng)板駅動(dòng)板是整個(gè)無影燈控制器的孩心上耍宙一個(gè)電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique分的輻射污染MCU P89LPC932和8路I.M2402悄流穩(wěn)壓電路組成,電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. co

10、m電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique|8yLPC932 b 個(gè)定爍1 '川作L I零螢I器黑知.M3402町驅(qū)羌影戈Q受范間滬組損 加小梅 tj戶需u X流/, u寵i也丿存關(guān)DkkIpL 以！、h壞，射卜 . V細(xì)由個(gè)I.M3402 I加進(jìn)行 接受一個(gè)微處理器(CMI )1哂悶 控制，可無級(jí)詭節(jié).流過320 mA LED* 電源電壓度廿泌P89LI1 031能耍求01器件。此外. 能.這樣町大大減 系統(tǒng)的成本，內(nèi)部有2 t U 256個(gè)定時(shí)»時(shí)鐘周期的1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.1總體結(jié)構(gòu)由r單個(gè)led的發(fā)光效率不能滿足于術(shù)無

11、影燈的光 照強(qiáng)度和均勻性的婆求因此需耍用多個(gè)LED糾成網(wǎng) 列，并要求排列合理，分布均勻，使得毎個(gè)11標(biāo)平而的 照度符合耍求.以此來決定LED的數(shù)雖以及分伯規(guī)則 雖然LED的發(fā)咒效率高，產(chǎn)生的熱疑少卩是如此多的 LED在一個(gè)密封的箱體內(nèi).還是會(huì)產(chǎn)牛大胡的熱U.滯: 度甚至?xí)哌_(dá)60遲80花，所以必須介理設(shè)汁故 及散熱通逍，以冇效地降低系統(tǒng)熱川LED乎術(shù)無影燈由多個(gè)燈頭組成成H“ V衡宵懸掛系統(tǒng)：.穴_ .可滿起，術(shù)仆同f，牛144個(gè)島幾度門色1.卜).s !'! 1C> A*. M 發(fā)光二極管吊 llBLEIK(Higl)BrigllxD Lighl-紐*Er工彳 X対r術(shù)

12、9;還包含RS485通信電路亠 山飛利油公訶生產(chǎn)的低功耗的MCU,功耗運(yùn)行，適合以滿足多瞬的處J'f帶電»J控電流源衍生的降壓型穩(wěn)壓 率、高殼度發(fā)光二極管申，町以接 的輸入電斥。當(dāng)使用引腳兼容的 .輸入電k的上限可達(dá)到75 V。根據(jù)r-術(shù) ，對(duì)轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以維 1上I) I：列的怛定電流水平 圖2為L(zhǎng)M34O2的典 V用電路示總圖，其中R沁為電流設(shè)定電阻，平均電 ；=*0.2/R怖，R儻取值與發(fā)光二極管串中的LED數(shù)& 關(guān).8個(gè)LED時(shí)町取值300 kilo經(jīng)檢測(cè)，也流標(biāo)稱值 為250 mA時(shí)(心空=0.8 Q).電流波動(dòng)在士20 m/以內(nèi)，完 全能夠

13、滿足乎術(shù)光感耍求。電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware TechniqueRS485主板微處珅器P MP89IFC932-充二I" 2I i、=6 ' -42 <1313402)11、=6 V75 V(LM34O2HV)C-Tr 8G、丄際VIN BOOT SWA |)11X1)KONUB402/02HV5* 用 t BOM2LED電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Techniqu

14、e電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique過壓過渝 保護(hù)電路ffi 2LM3402的典歷應(yīng)用電垢電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique發(fā)光二極俘申18(HBLEDs)ffl 1 IJ-D 無影燈 Hl1.2操作面板操作rfll板上有4個(gè)按鈕(環(huán)境照明、關(guān)閉、調(diào)亮和調(diào) 暗按紐)和8個(gè)LED扌It示燈口按下環(huán)境照明按紐，衷示只1.4安全措施羽應(yīng)到醫(yī)用儀器安全要求的特殊性，系統(tǒng)的毎

15、一個(gè) 環(huán)節(jié)都應(yīng)該考慮采取相應(yīng)安全措施首先，F(xiàn)術(shù)電是一 個(gè)具右強(qiáng)電磁F擾的壞境，防止MCU死機(jī)卜分巫耍，岡 此必須采取如下措施：(1)必須認(rèn)真處理硬件奴位電路電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique微型機(jī)與應(yīng)用2010年第29卷第19期歡迎網(wǎng)上投稿23電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i na

16、AET. com硬件縱橫Hardware Technique電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique電子技術(shù)應(yīng)用 www. Ch i naAET. com電子技術(shù)應(yīng)用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique設(shè)計(jì)和內(nèi)部復(fù)位程序；（2）必須排除諸誤于擾信號(hào)所以 整個(gè)系統(tǒng)采用了完全電氣隔離，以川止電路啟部分的相 0.影響。此外還采用了 Mcxlbus冗余校驗(yàn)法；（3）高亮度 口色LE1）的價(jià)恪較高，為避免損壞，必須排除電網(wǎng)和電 源損壞對(duì)系統(tǒng)的影響，

17、故本文采用了過樂和過流門動(dòng)保 護(hù)電路半電床或電流超過設(shè)定值的20%時(shí)，系統(tǒng)"動(dòng) 切斷電源，以保證系統(tǒng)電路和高亮度LED的安全。2程序設(shè)計(jì)2.1程序結(jié)構(gòu)程序主要包含而板控制器和驅(qū)動(dòng)板兩個(gè)獨(dú)立程序 面板控制器程序根撫4個(gè)按鈕的輸入狀態(tài)向驅(qū)動(dòng)板發(fā) 送開關(guān)或照度調(diào)節(jié)命令，并將命令狀態(tài)在8個(gè)LED上 顯示出來騾希板趕序初始化以后，上耍通過串行I接 收中斷接收操作息，進(jìn)行Modbus數(shù)據(jù)冗余校驗(yàn)后，根 據(jù)命令指示.發(fā)出不同的PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)板程序流秤弘 圖如圖3所示。TAMODI=OxlO；TH1 =256-n；AUXR 11=0x20；TH1=1:Hn為占空比 定時(shí)器使能 啟動(dòng)定時(shí)器其中占空比d

18、uly oc/e = 256-THI ,泄時(shí)器1的溢出將使 P1.2或1*0.7 口發(fā)生翻轉(zhuǎn)因此輸出頻率為定時(shí)器1 溢出速率的1/22.3節(jié)能模式能耗控制在整個(gè)無彩燈控制系統(tǒng)中具有十分理契 的意義/I ZVi時(shí)間.|BI上|）、處丁熄滅狀態(tài).控制系統(tǒng) 處F待機(jī)狀態(tài)，將功IG降低到M低將電源控制崙存器 P（nk【為（）UTIj .'八抻電：將電寄存器I狀態(tài)，只彳 能*塊上| UI匚腔為03H時(shí).町將1（：1處于完全掉電 怏發(fā)的時(shí)候，才能喚酗，隨即給外部功 MCU III申行 斷喚驟鍵小行接收屮WrModbus數(shù)據(jù)兀余校舲|3|V何彳* 因低E 無M張出D 和 ENT1首次定時(shí)器 上|效，必須壞 Ml« 1關(guān)閉理1n;° 1J；NLkJ 4型斷返I噪圖3 駆動(dòng)板的程序2.2 PWM發(fā)工島亮度發(fā)光二極管出的 DIM端口進(jìn)行PWM調(diào)節(jié).實(shí) 取決于1» M的X空比（duly 器T0/T1的PWM輸出與計(jì)數(shù)H 用相同的管腳,發(fā)勺定時(shí) 3 ：9時(shí)11動(dòng)沁 此功能通過AU