新型LED手术无影灯

1、电子技术应用www. Ch i naAET. comHardware Technique电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. comHardware Technique新型LED手术无影灯盛卫锋-姜薇艳2（1江南大学机械工程学院，江苏无锡214122；2无锡汽车工程学校，江苏 无锡214153）摘 耍：介绍了一种基丁恒流驱动电路LM3402的新型I.ED无影灯控制系统，分析了恒流驱动 电路的构成以及微处理器的控制方法。该系统施于高克度门尤用I）旳列.Ill -个LM3402控制一组发 光二极管，根据设定的照度，微处理器P89LPC9

2、32通过脉宽训 满足手术无场灯的各项耍求，工作稳定可靠，而IL捉岛百关键词：手术无影灯；鬲亮度LED阵列；微处理器;中图分类号：TP273文献标识码：B文可HU流控制实践ill明该系统能够 】性能，降低了功民（2010）19严卜）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 两 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决少的两要 密中不同深 i要“无影”以外， 地卜L*与人无影灯是用來照刃外审W H 设备，耍求能以最（辿o奈处I切 度、大小、对比度低的物体，因此 还需要光照度均匀、光质好.能 体其他组织、脏器的色差。此外，无彩幻还纟、北长时间地 持续丁作而不散发出过虽的热，q为过更会使丁术者 不适，也会使处在外科T-术区域中的组织干燥川。U前于术灯一般都采用环形节能灯或卤索灯，但随 着发光二极管I.EI）技术的不断发展.特别是高亮度白 光1：1）的发展,LED无影灯彻底解决了坏形节能灯1'1 巾存在的先天缺陷，見环形节能灯的升级换代产品

6、I 输，I. F： I）无彩灯的优越性逐渐被扯微镜使用者所了解和 接受，使用成木亦较环形节能灯低，减少了毎12个月 就需更换环形灯悴的麻烦。II前，在技术上已成功解决了大功率I.EI）的封装、 怛流星动、散热以及照度控制等问题，町实现无影灯照 度的多级训拧.调光灵活、方便LED才影灯的优点有1叫（1）出色的冷光效果：采用新空的1川）冷光源作为 术賊明.是真止冷光源医生头部和伤口区域儿乎无 温升。（2）光质好：白光LED具有区别于普通丁术用无影 灯光源的色品特点，町以増加血液与人体英他组织、脏 器的色差.使得F术中庾生的视觉更加淸晰，在流淌、港 透的血液中人体的各个组织、脏器更容易彼区分出來，

7、这是普通丁术用无彰灯所不具签的"（3）亮度无级调节：采用数字方式无级调控I.E1）的 亮度，操作者町根郭：I' I身对亮度的适应性随蠹调节亮 度，使其达到最为理想的舒适度，使长时间丁作的眼睛22微型机与应用2010年第29卷第19期电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique不易产生披劳感。需腔鏡坏境照明.只国卜*其中一路的3个LED用于照电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware T

8、echnique(4) 无频闪：因为LEI)无莎灯为纯直流供电，无频 闪，不易使眼睛产生疲劳感亦不会对工作区域的其他 设备产生谐波干扰。(5) 光照度均匀：采用特殊的光学系统，360。均匀照 射在被观察物体上，无虚影产生清晰度岛。(6) 寿命lx ： LED无影灯平均寿命长(35 000 h),远大 于环形节能灯(1 500-2 5(X) h),寿命为节能灯的十倍以 上。(7) 节能环探：I.EI)具有较高的发光效率，耐冲击， 不易破碎、无汞污染，且其发出的光不禽红外和紫外成明，而关闭英余LED发光二极管玳；按下关闭按钮，将 熄灭所有8路【.ED发光二极管串再次按卜此按钮则 可以回到原照度显示

9、状态，掉电或璽启也可回到设定照 度状态；调亮和调暗按钮用r改变无彩灯的照度，对应 8个指示灯，指示8挡亮度从左到右毎增加一挡就增 加-个指示LED点亮，无影灯处丁关灯状态时，用右边 2个指示1.EI)点几听有操作信息均是通过KS485总线 传输给驱动板MCL'o1.3驱动板駅动板是整个无影灯控制器的孩心上耍宙一个电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique分的辐射污染MCU P89LPC932和8路I.M2402悄流稳压电路组成,电子技术应用 www. Ch i naAET. co

10、m电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique|8yLPC932 b 个定烁1 '川作L I零萤I器黑知.M3402町驱羌影戈Q受范间沪组损 加小梅 tj户需u X流/, u宠i也丿存关DkkIpL 以！、h坏，射卜 . V细由个I.M3402 I加进行 接受一个微处理器(CMI )1哂悶 控制，可无级诡节.流过320 mA LED* 电源电压度廿泌P89LI1 031能耍求01器件。此外. 能.这样町大大减 系统的成本，内部有2 t U 256个定时»时钟周期的1系统结构1.1总体结构由r单个led的发光效率不能满足于术无

11、影灯的光 照强度和均匀性的婆求因此需耍用多个LED纠成网 列，并要求排列合理，分布均匀，使得毎个11标平而的 照度符合耍求.以此来决定LED的数虽以及分伯规則 虽然LED的发咒效率高，产生的热疑少卩是如此多的 LED在一个密封的箱体内.还是会产牛大胡的热U.滞: 度甚至会高达60迟80花，所以必须介理设汁故 及散热通逍，以冇效地降低系统热川LED乎术无影灯由多个灯头组成成H“ V衡宵悬挂系统：.穴_ .可满起，术仆同f，牛144个岛几度门色1.卜).s !'! 1C> A*. M 发光二极管吊 llBLEIK(Higl)BrigllxD Lighl-纽*Er工彳 X対r术

12、9;还包含RS485通信电路亠 山飞利油公诃生产的低功耗的MCU,功耗运行，适合以满足多瞬的处J'f帶电»J控电流源衍生的降压型稳压 率、高壳度发光二极管申，町以接 的输入电斥。当使用引脚兼容的 .输入电k的上限可达到75 V。根据r-术 ，对转换器的输出电压进行调节，可以维 1上I) I：列的怛定电流水平 图2为LM34O2的典 V用电路示总图，其中R沁为电流设定电阻，平均电 ；=*0.2/R怖，R儻取值与发光二极管串中的LED数& 关.8个LED时町取值300 kilo经检测，也流标称值 为250 mA时(心空=0.8 Q).电流波动在士20 m/以内，完 全能够

13、满足乎术光感耍求。电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware TechniqueRS485主板微处珅器P MP89IFC932-充二I" 2I i、=6 ' -42 <1313402)11、=6 V75 V(LM34O2HV)C-Tr 8G、丄际VIN BOOT SWA |)11X1)KONUB402/02HV5* 用 t BOM2LED电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Techniqu

14、e电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique过压过渝 保护电路ffi 2LM3402的典歷应用电垢电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique发光二极俘申18(HBLEDs)ffl 1 IJ-D 无影灯 Hl1.2操作面板操作rfll板上有4个按钮(环境照明、关闭、调亮和调 暗按纽)和8个LED扌It示灯口按下环境照明按纽，衷示只1.4安全措施羽應到医用仪器安全要求的特殊性，系统的毎

15、一个 环节都应该考虑采取相应安全措施首先，F术电是一 个具右强电磁F扰的坏境，防止MCU死机卜分巫耍，冈 此必须采取如下措施：(1)必须认真处理硬件奴位电路电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique微型机与应用2010年第29卷第19期欢迎网上投稿23电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i na

16、AET. com硬件纵横Hardware Technique电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique电子技术应用 www. Ch i naAET. com电子技术应用www. Ch i naAET. com硬件纵横Hardware Technique设计和内部复位程序；（2）必须排除诸误于扰信号所以 整个系统采用了完全电气隔离，以川止电路启部分的相 0.影响。此外还采用了 Mcxlbus冗余校验法；（3）高亮度 口色LE1）的价恪较高，为避免损坏，必须排除电网和电 源损坏对系统的影响，

17、故本文采用了过乐和过流门动保 护电路半电床或电流超过设定值的20%时，系统"动 切断电源，以保证系统电路和高亮度LED的安全。2程序设计2.1程序结构程序主要包含而板控制器和驱动板两个独立程序 面板控制器程序根撫4个按钮的输入状态向驱动板发 送开关或照度调节命令，并将命令状态在8个LED上 显示出来骡希板趕序初始化以后，上耍通过串行I接 收中断接收操作息，进行Modbus数据冗余校验后，根 据命令指示.发出不同的PWM信号驱动板程序流秤弘 图如图3所示。TAMODI=OxlO；TH1 =256-n；AUXR 11=0x20；TH1=1:Hn为占空比 定时器使能 启动定时器其中占空比d

18、uly oc/e = 256-THI ,泄时器1的溢出将使 P1.2或1*0.7 口发生翻转因此输出频率为定时器1 溢出速率的1/22.3节能模式能耗控制在整个无彩灯控制系统中具有十分理契 的意义/I ZVi时间.|BI上|）、处丁熄灭状态.控制系统 处F待机状态，将功IG降低到M低将电源控制崙存器 P（nk【为（）UTIj .'八抻电：将电寄存器I状态，只彳 能*块上| UI匚腔为03H时.町将1（：1处于完全掉电 怏发的时候，才能唤酗，随即给外部功 MCU III申行 断唤驟键小行接收屮WrModbus数据兀余校舲|3|V何彳* 因低E 无M张出D 和 ENT1首次定时器 上|效，必须坏 Ml« 1关闭理1n;° 1J；NLkJ 4型断返I噪图3 駆动板的程序2.2 PWM发工岛亮度发光二极管出的 DIM端口进行PWM调节.实 取决于1» M的X空比（duly 器T0/T1的PWM输出与计数H 用相同的管脚,发勺定时 3 ：9时11动沁 此功能通过AU