醫院移動式LED光源觀片燈的研制范文

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《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