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醫院移動式LED光源觀片燈的研制范文

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醫院移動式LED光源觀片燈的研制

《中國醫學裝備雜志》2015年第四期

1制作原理

(1)亮度調節器。亮度調節不能直接調節LED發光管的直流電壓值,而是調節占空比,對應調節平均直流電壓值的大小,其亮度調節原理如圖3所示。圖3中IC是NE555集成塊,與周邊元器件R1、R2、R3、C1、D1以及D2組成占空比可調的振蕩器,C1為充、放電電容,Ra為充電電阻,Rb為放電電阻,Ra和Rb的阻值隨著R2的調節發生變化。D1和D2的作用是將充、放電電路隔離,且相互不干擾[7]。充電時間t充=0.7Ra×C1,放電時間t放=0.7Rb×C1,一個周期t=0.7(R1+R2+R3)C1,調節R2的值可以改變充、放電時間,但周期不變。充電時IC3腳輸出端為高電平,T1飽和導通,T2的G極電壓為0.3V左右,處于截止狀態;放電時IC3腳輸出端為低電平,T1截止,T2處于導通狀態,通過調節R2改變占空比,改變T2的導通和截止時間,即調節LED燈條的亮度。亮度調節器實物電路如圖4所示。

(2)鋰電池。鋰離子電池組簡稱鋰電池,選用48V、12Ah容量,其最大充電電壓約為54V,重約4.5kg。選用鋰電池的主要原因為:①鋰電池體積小、重量輕,作為醫院移動式觀片燈電源較為適用;②鋰電池能量密度大,充電所用時間較長,無需經常充電,且充電次數是蓄電池的2倍以上,使用壽命長;③自放電率低,基本無記憶效應。但是,鋰電池存在過壓充電和深度放電容易損壞的問題。每日查房閱片需要時間為1h左右,鋰電池的容量可滿足一周使用的需求,在特殊情況下可以連續使用7h。如遇夜間停電,觀片燈還可作為照明應急使用。

(3)AC充電器。AC充電器是專用的鋰電池充電器,防止過壓充電和大電流充電造成鋰電池損壞。其輸入電壓為220V±10%交流電,輸出為脈寬調制式(PWM)直流電,輸出最高電壓54V,輸出電流最大(2±0.2)A,具有過壓、過流、短路、反接、高溫及防倒灌等保護功能,充電時間<8h。

(4)DC/DC轉換器。由于led燈條使用的電壓最高是直流24V,鋰電池輸出電壓為48V,需要進行直流降壓。由于鋰電池在使用過程中電壓會有變化,難以保證LED燈條的正常使用,因此不采用24V鋰電池。轉換器選用直流48V轉直流24V,輸入電壓為30~72V,輸出電壓為(24±0.2)V,輸出電流最大允許值可達10A,該觀片燈最大電流≤3A,在使用時轉換器外殼溫度為微溫。

(5)直流電壓數字顯示表。數字顯示表用于實時顯示鋰電池電壓值,顯示直流電壓為0~100V。在觀片燈使用過程中因不斷消耗鋰電池電量,鋰電池的電壓不斷降低,為了避免鋰電池深度放電而造成損壞,應進行實時電壓監測。直流電壓數字顯示表不僅能顯示電壓值,隨時觀察鋰電池的電壓,估計繼續使用時間,而且可以設定電壓報警值,當監測電壓降至低于設定值時立即報警,提醒給鋰電池充電,防止過量放電而縮短鋰電池壽命。

2LED光源觀片燈的應用

將鋰電池、充電器、直流轉換器、亮度調節器以及直流電壓監測表安裝在一起,引出AC充電器電源線和亮度調節后的電源線便可移動查房使用,也可邊充電邊查房使用,方便實用。將LED顯示屏安裝在移動推車上,移動推車高度為1200mm,長為890mm,與顯示屏一樣;寬為450mm,下腳安裝4個滑輪,其中兩個帶鎖定功能。屏在推車上的可視高度在130~175mm之間,適合正常高度的人觀看膠片(如圖5所示)。LED光源觀片燈研制裝機后進圖5LED光源觀片燈整體示意圖行3次實驗,其實驗結果數據見表1。表1顯示,移動式LED觀片燈在最大亮度時能連續使用7h。但因鋰電池壽命因素,將電壓監測報警值設定在44V,在臨床使用時移動式LED觀片燈可連續使用5~6h,當鋰電池電壓降到44V時則報警提示充電。

3結論

本研究設計研制的移動式LED光源觀片燈可改變醫院使用的固定位置、220V交流電觀片燈床邊查房閱片極不方便的現象,LED光源觀片燈具有亮度可調、光線均勻機動性強的優勢。LED光源觀片燈通過普通外科臨床使用,效果良好,相關后續推廣使用有待進一步設計研制移動式LED光源觀片燈機箱。

作者:朱興喜沈華強張宇翔曹勇民唐立源申倩王娣汪長嶺單位:江油市人民醫院設備管理科

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