新型LED手術無影燈

1、電子技術應用www. Ch i naAET. comHardware Technique電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. comHardware Technique新型LED手術無影燈盛衛(wèi)鋒-姜薇艷2（1江南大學機械工程學院，江蘇無錫214122；2無錫汽車工程學校，江蘇 無錫214153）摘 耍：介紹了一種基丁恒流驅動電路LM3402的新型I.ED無影燈控制系統，分析了恒流驅動 電路的構成以及微處理器的控制方法。該系統施于高克度門尤用I）旳列.Ill -個LM3402控制一組發(fā) 光二極管，根據設定的照度，微處理器P89LPC9

2、32通過脈寬訓 滿足手術無場燈的各項耍求，工作穩(wěn)定可靠，而IL捉島百關鍵詞：手術無影燈；鬲亮度LED陣列；微處理器;中圖分類號：TP273文獻標識碼：B文可HU流控制實踐ill明該系統能夠 】性能，降低了功民（2010）19嚴卜）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 設備，耍求能以最（辿o奈處I切 度、大小、對比度低的物體，因此 還需要光照度均勻、光質好.能 體其他組織、臟器的色差。此外，無彩幻還纟、北長時間地 持續(xù)丁作而不散發(fā)出過雖的熱，q為過更會使丁術者 不適，也會使處在外科T-術區(qū)域中的組織干燥川。U前于術燈一般都采用環(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)能燈的升級換代產品

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個月 就需更換環(huán)形燈悴的麻煩。II前，在技術上已成功解決了大功率I.EI）的封裝、 怛流星動、散熱以及照度控制等問題，町實現無影燈照 度的多級訓擰.調光靈活、方便LED才影燈的優(yōu)點有1叫（1）出色的冷光效果：采用新空的1川）冷光源作為 術賊明.是真止冷光源醫(yī)生頭部和傷口區(qū)域兒乎無 溫升。（2）光質好：白光LED具有區(qū)別于普通丁術用無影 燈光源的色品特點，町以増加血液與人體英他組織、臟 器的色差.使得F術中庾生的視覺更加淸晰，在流淌、港 透的血液中人體的各個組織、臟器更容易彼區(qū)分出來，

7、這是普通丁術用無彰燈所不具簽的"（3）亮度無級調節(jié)：采用數字方式無級調控I.E1）的 亮度，操作者町根郭：I' I身對亮度的適應性隨蠹調節(jié)亮 度，使其達到最為理想的舒適度，使長時間丁作的眼睛22微型機與應用2010年第29卷第19期電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique不易產生披勞感。需腔鏡壞境照明.只國卜*其中一路的3個LED用于照電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware T

8、echnique(4) 無頻閃：因為LEI)無莎燈為純直流供電，無頻 閃，不易使眼睛產生疲勞感亦不會對工作區(qū)域的其他 設備產生諧波干擾。(5) 光照度均勻：采用特殊的光學系統，360。均勻照 射在被觀察物體上，無虛影產生清晰度島。(6) 壽命lx ： LED無影燈平均壽命長(35 000 h),遠大 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，而關閉英余LED發(fā)光二極管玳；按下關閉按鈕，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定照 度狀態(tài)；調亮和調暗按鈕用r改變無彩燈的照度，對應 8個指示燈，指示8擋亮度從左到右毎增加一擋就增 加-個指示LED點亮，無影燈處丁關燈狀態(tài)時，用右邊 2個指示1.EI)點幾聽有操作信息均是通過KS485總線 傳輸給驅動板MCL'o1.3驅動板駅動板是整個無影燈控制器的孩心上耍宙一個電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用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,電子技術應用 www. Ch i naAET. co

10、m電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique|8yLPC932 b 個定爍1 '川作L I零螢I器黑知.M3402町驅羌影戈Q受范間滬組損 加小梅 tj戶需u X流/, u寵i也丿存關DkkIpL 以！、h壞，射卜 . V細由個I.M3402 I加進行 接受一個微處理器(CMI )1哂悶 控制，可無級詭節(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 系統的成本，內部有2 t U 256個定時»時鐘周期的1系統結構1.1總體結構由r單個led的發(fā)光效率不能滿足于術無

11、影燈的光 照強度和均勻性的婆求因此需耍用多個LED糾成網 列，并要求排列合理，分布均勻，使得毎個11標平而的 照度符合耍求.以此來決定LED的數雖以及分伯規(guī)則 雖然LED的發(fā)咒效率高，產生的熱疑少卩是如此多的 LED在一個密封的箱體內.還是會產牛大胡的熱U.滯: 度甚至會高達60遲80花，所以必須介理設汁故 及散熱通逍，以冇效地降低系統熱川LED乎術無影燈由多個燈頭組成成H“ V衡宵懸掛系統：.穴_ .可滿起，術仆同f，牛144個島幾度門色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

12、9;還包含RS485通信電路亠 山飛利油公訶生產的低功耗的MCU,功耗運行，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。當使用引腳兼容的 .輸入電k的上限可達到75 V。根據r-術 ，對轉換器的輸出電壓進行調節(jié)，可以維 1上I) I：列的怛定電流水平 圖2為LM34O2的典 V用電路示總圖，其中R沁為電流設定電阻，平均電 ；=*0.2/R怖，R儻取值與發(fā)光二極管串中的LED數& 關.8個LED時町取值300 kilo經檢測，也流標稱值 為250 mA時(心空=0.8 Q).電流波動在士20 m/以內，完 全能夠

13、滿足乎術光感耍求。電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用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電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Techniqu

14、e電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique過壓過渝 保護電路ffi 2LM3402的典歷應用電垢電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用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個按鈕(環(huán)境照明、關閉、調亮和調 暗按紐)和8個LED扌It示燈口按下環(huán)境照明按紐，衷示只1.4安全措施羽應到醫(yī)用儀器安全要求的特殊性，系統的毎

15、一個 環(huán)節(jié)都應該考慮采取相應安全措施首先，F術電是一 個具右強電磁F擾的壞境，防止MCU死機卜分巫耍，岡 此必須采取如下措施：(1)必須認真處理硬件奴位電路電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique微型機與應用2010年第29卷第19期歡迎網上投稿23電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i na

16、AET. com硬件縱橫Hardware Technique電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique電子技術應用 www. Ch i naAET. com電子技術應用www. Ch i naAET. com硬件縱橫Hardware Technique設計和內部復位程序；（2）必須排除諸誤于擾信號所以 整個系統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冗余校驗法；（3）高亮度 口色LE1）的價恪較高，為避免損壞，必須排除電網和電 源損壞對系統的影響，

17、故本文采用了過樂和過流門動保 護電路半電床或電流超過設定值的20%時，系統"動 切斷電源，以保證系統電路和高亮度LED的安全。2程序設計2.1程序結構程序主要包含而板控制器和驅動板兩個獨立程序 面板控制器程序根撫4個按鈕的輸入狀態(tài)向驅動板發(fā) 送開關或照度調節(jié)命令，并將命令狀態(tài)在8個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，進行Modbus數據冗余校驗后，根 據命令指示.發(fā)出不同的PWM信號驅動板程序流秤弘 圖如圖3所示。TAMODI=OxlO；TH1 =256-n；AUXR 11=0x20；TH1=1:Hn為占空比 定時器使能 啟動定時器其中占空比d

18、uly oc/e = 256-THI ,泄時器1的溢出將使 P1.2或1*0.7 口發(fā)生翻轉因此輸出頻率為定時器1 溢出速率的1/22.3節(jié)能模式能耗控制在整個無彩燈控制系統中具有十分理契 的意義/I ZVi時間.|BI上|）、處丁熄滅狀態(tài).控制系統 處F待機狀態(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.町將1（：1處于完全掉電 怏發(fā)的時候，才能喚酗，隨即給外部功 MCU III申行 斷喚驟鍵小行接收屮WrModbus數據兀余校舲|3|V何彳* 因低E 無M張出D 和 ENT1首次定時器 上|效，必須壞 Ml« 1關閉理1n;° 1J；NLkJ 4型斷返I噪圖3 駆動板的程序2.2 PWM發(fā)工島亮度發(fā)光二極管出的 DIM端口進行PWM調節(jié).實 取決于1» M的X空比（duly 器T0/T1的PWM輸出與計數H 用相同的管腳,發(fā)勺定時 3 ：9時11動沁 此功能通過AU