醫(yī)院移動(dòng)式LED光源觀片燈的研制范文

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《中國醫(yī)學(xué)裝備雜志》2015年第四期

1制作原理

(1)亮度調(diào)節(jié)器。亮度調(diào)節(jié)不能直接調(diào)節(jié)LED發(fā)光管的直流電壓值，而是調(diào)節(jié)占空比，對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)平均直流電壓值的大小，其亮度調(diào)節(jié)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(diào)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(diào)節(jié)發(fā)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(shí)間t充＝0.7Ra×C1，放電時(shí)間t放＝0.7Rb×C1，一個(gè)周期t＝0.7(R1+R2+R3)C1，調(diào)節(jié)R2的值可以改變充、放電時(shí)間，但周期不變。充電時(shí)IC3腳輸出端為高電平，T1飽和導(dǎo)通，T2的G極電壓為0.3V左右，處于截止?fàn)顟B(tài)；放電時(shí)IC3腳輸出端為低電平，T1截止，T2處于導(dǎo)通狀態(tài)，通過調(diào)節(jié)R2改變占空比，改變T2的導(dǎo)通和截止時(shí)間，即調(diào)節(jié)LED燈條的亮度。亮度調(diào)節(jié)器實(shí)物電路如圖4所示。

(2)鋰電池。鋰離子電池組簡(jiǎn)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?yàn)椋孩黉囯姵伢w積小、重量輕，作為醫(yī)院移動(dòng)式觀片燈電源較為適用；②鋰電池能量密度大，充電所用時(shí)間較長(zhǎng)，無需經(jīng)常充電，且充電次數(shù)是蓄電池的2倍以上，使用壽命長(zhǎng)；③自放電率低，基本無記憶效應(yīng)。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(shí)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(xù)使用7h。如遇夜間停電，觀片燈還可作為照明應(yīng)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?fù)p壞。其輸入電壓為220V±10%交流電，輸出為脈寬調(diào)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(hù)功能，充電時(shí)間＜8h。

(4)DC/DC轉(zhuǎn)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(jìn)行直流降壓。由于鋰電池在使用過程中電壓會(huì)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(zhuǎn)換器選用直流48V轉(zhuǎn)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(dá)10A，該觀片燈最大電流≤3A，在使用時(shí)轉(zhuǎn)換器外殼溫度為微溫。

(5)直流電壓數(shù)字顯示表。數(shù)字顯示表用于實(shí)時(shí)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(yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)電壓監(jiān)測(cè)。直流電壓數(shù)字顯示表不僅能顯示電壓值，隨時(shí)觀察鋰電池的電壓，估計(jì)繼續(xù)使用時(shí)間，而且可以設(shè)定電壓報(bào)警值，當(dāng)監(jiān)測(cè)電壓降至低于設(shè)定值時(shí)立即報(bào)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(yīng)用

將鋰電池、充電器、直流轉(zhuǎn)換器、亮度調(diào)節(jié)器以及直流電壓監(jiān)測(cè)表安裝在一起，引出AC充電器電源線和亮度調(diào)節(jié)后的電源線便可移動(dòng)查房使用，也可邊充電邊查房使用，方便實(shí)用。將LED顯示屏安裝在移動(dòng)推車上，移動(dòng)推車高度為1200mm，長(zhǎng)為890mm，與顯示屏一樣；寬為450mm，下腳安裝4個(gè)滑輪，其中兩個(gè)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(jī)后進(jìn)圖5LED光源觀片燈整體示意圖行3次實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)見表1。表1顯示，移動(dòng)式LED觀片燈在最大亮度時(shí)能連續(xù)使用7h。但因鋰電池壽命因素，將電壓監(jiān)測(cè)報(bào)警值設(shè)定在44V，在臨床使用時(shí)移動(dòng)式LED觀片燈可連續(xù)使用5～6h，當(dāng)鋰電池電壓降到44V時(shí)則報(bào)警提示充電。

3結(jié)論

本研究設(shè)計(jì)研制的移動(dòng)式LED光源觀片燈可改變醫(yī)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(xiàn)象，LED光源觀片燈具有亮度可調(diào)、光線均勻機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。LED光源觀片燈通過普通外科臨床使用，效果良好，相關(guān)后續(xù)推廣使用有待進(jìn)一步設(shè)計(jì)研制移動(dòng)式LED光源觀片燈機(jī)箱。

作者：朱興喜沈華強(qiáng)張宇翔曹勇民唐立源申倩王娣汪長(zhǎng)嶺單位：江油市人民醫(yī)院設(shè)備管理科