基于LM3402的新型LED无影灯控制系统设计

2010-12-29 20:56:47来源: 微型机与应用
  摘要: 介绍了一种基于恒流驱动电路LM3402 的新型LED 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。该系统基于高亮度白光LED 阵列,由一个LM3402 控制一组发光二极管,根据设定的照度,微处理器P89LPC932 通过脉宽调制进行恒流控制。实践证明,该系统能够满足手术无影灯的各项要求,工作稳定可靠,而且提高了无影灯的使用性能,降低了功耗。

  无影灯是用来照明外科手术部位不可缺少的重要设备, 要求能以最佳地观察处于切口和体腔中不同深度、大小、对比度低的物体。因此, 除需要“ 无影” 以外,还需要光照度均匀、光质好, 能够很好地区分血液与人体其他组织、脏器的色差。此外, 无影灯还须能长时间地持续工作, 而不散发出过量的热, 因为过热会使手术者不适, 也会使处在外科手术区域中的组织干燥。

  目前手术灯一般都采用环形节能灯或卤素灯, 但随着发光二极管LED 技术的不断发展, 特别是高亮度白光LED 的发展,LED 无影灯彻底解决了环形节能灯自身存在的先天缺陷, 是环形节能灯的升级换代产品。目前,LED 无影灯的优越性逐渐被显微镜使用者所了解和接受, 使用成本亦较环形节能灯低, 减少了每1~2 个月就需更换环形灯管的麻烦。

  目前, 在技术上已成功解决了大功率LED 的封装、恒流驱动、散热以及照度控制等问题, 可实现无影灯照度的多级调控,调光灵活、方便。LED 无影灯的优点有:

  (1) 出色的冷光效果: 采用新型的LED 冷光源作为手术照明, 是真正冷光源, 医生头部和伤口区域几乎无温升。

  (2) 光质好: 白光LED 具有区别于普通手术用无影灯光源的色品特点, 可以增加血液与人体其他组织、脏器的色差, 使得手术中医生的视觉更加清晰, 在流淌、渗透的血液中人体的各个组织、脏器更容易被区分出来,这是普通手术用无影灯所不具备的。

  (3) 亮度无级调节: 采用数字方式无级调控LED 的亮度, 操作者可根据自身对亮度的适应性随意调节亮度, 使其达到最为理想的舒适度, 使长时间工作的眼睛不易产生疲劳感。

  (4) 无频闪: 因为LED 无影灯为纯直流供电, 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, 清晰度高。

  (6) 寿命长:LED 无影灯平均寿命长(35 000 h), 远大于环形节能灯(1 500~2 500 h) , 寿命为节能灯的十倍以上。

  (7) 节能环保:LED 具有较高的发光效率, 耐冲击,不易破碎、无汞污染, 且其发出的光不含红外和紫外成分的辐射污染。

1 系统结构

  1.1 总体结构

  由于单个LED 的发光效率不能满足手术无影灯的光照强度和均匀性的要求, 因此需要用多个LED 组成阵列, 并要求排列合理, 分布均匀, 使得每个目标平面的光照度符合要求, 以此来决定LED 的数量以及分布规则。

  虽然LED 的发光效率高, 产生的热量少, 但是如此多的LED 在一个密封的箱体内, 还是会产生大量的热量, 温度甚至会高达60℃~80℃, 所以必须合理设计散热器以及散热通道, 以有效地降低系统热阻。

  LED 手术无影灯由多个灯头组成, 成花瓣状, 固定在平衡臂悬挂系统上, 定位稳定, 能做垂直或循环移动,可满足手术中不同高度和角度的需求。整个无影灯有144 个高亮度白色LED,8 个串联成一组, 即称为高亮度发光二极管串HBLEDs(High Brightness Lighting EmittingDiode) , 以18 组并联而成。每组相互独立, 若有一组损坏, 其他照样能够继续工作, 所以对手术的影响较小。每组由一个LM3402 单独进行恒流驱动, 并根据用户需要,接受一个微处理器(CMU)P89LPC932 的PWM 脉宽调节控制, 可无级调节, 流过每个LED 的电流约为120 ~320 mA。LED 无影灯电气原理图如图1 所示。

LED 无影灯电气原理图

图1 LED 无影灯电气原理图。

  1.2 操作面板

  操作面板上有4 个按钮( 环境照明、关闭、调亮和调暗按钮)和8 个LED 指示灯。按下环境照明按钮, 表示只需腔镜环境照明, 只留下其中一路的3 个LED 用于照明, 而关闭其余LED 发光二极管串; 按下关闭按钮, 将熄灭所有8 路LED 发光二极管串, 再次按下此按钮, 则可以回到原照度显示状态, 掉电或重启也可回到设定照度状态; 调亮和调暗按钮用于改变无影灯的照度, 对应8 个指示灯, 指示8 挡亮度, 从左到右每增加一挡就增加一个指示LED 点亮, 无影灯处于关灯状态时, 最右边2 个指示LED 点亮。所有操作信息均是通过RS485 总线传输给驱动板MCU

  

[1] [2] [3]

关键字:微处理器  手术无影灯  高亮度LED阵列  脉宽调制

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2010/1229/article_1765.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
微处理器
手术无影灯
高亮度LED阵列
脉宽调制

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 医学成像 家庭消费 监护/遥测 植入式器材 临床设备 通用技术/产品 其他技术 综合资讯

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved