无影灯是用来照明外科手术部位不行短少的重要设备，要求能以最佳地调查处于堵截和体腔中不同深度、巨细、对比度低的物体。因而，除需求“无影”以外，还需求光照度均匀、光质好，可以很好地差异血液与人体其他安排、脏器的色差。此外，无影灯还须能长期地持续作业，而不散宣布过量的热，因为过热会使手术者不适，也会使处在外科手术区域中的安排枯燥[1]。
现在手术灯一般都选用环形节能灯或卤素灯，但随着发光二极管LED技能的不断开展，特别是高亮度白光LED的开展，LED无影灯彻底处理了环形节能灯本身存在的先天缺点，是环形节能灯的晋级换代产品。现在，LED无影灯的优越性逐步被显微镜运用者所了解和承受，运用本钱亦较环形节能灯低，削减了每1~2 个月就需替换环形灯管的费事。
现在，在技能上已成功处理了大功率LED的封装、恒流驱动、散热以及照度操控等问题，可完成无影灯照度的多级调控，调光灵敏、便利。LED无影灯的长处有[1-2]：
(1)超卓的寒光作用：选用新式的LED寒光源作为手术照明，是真实寒光源，医师头部和创伤区域简直无温升。
(2)光质好：白光LED具有差异于一般手术用无影灯光源的色品特色，可以添加血液与人体其他安排、脏器的色差，使得手术中医师的视觉愈加明晰，在流动、浸透的血液中人体的各个安排、脏器更简单被差异出来，这是一般手术用无影灯所不具备的。
(3)亮度无级调理：选用数字方法无级调控LED的亮度，操作者可依据本身对亮度的适应性随意调理亮度，使其到达最为抱负的舒适度，使长期作业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，亦不会对作业区域的其他设备产生谐波搅扰。
(5)光照度均匀：选用特别的光学体系，360°均匀照耀在被调查物体上，无虚影产生，明晰度高。
(6)寿命长：LED无影灯均匀寿命长(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具有较高的发光功率，耐冲击，不易破碎、无汞污染，且其宣布的光不含红外和紫外成分的辐射污染。
1 体系结构
1.1 整体结构
因为单个LED的发光功率不能满意手术无影灯的光照强度和均匀性的要求，因而需求用多个LED组成阵列，并要求摆放合理,散布均匀，使得每个方针平面的光照度符合要求，以此来决议LED的数量以及散布规矩。尽管LED的发光功率高，产生的热量少，可是如此多的LED在一个密封的箱体内，仍是会产生很多的热量，温度甚至会高达60℃~80℃，所以有必要合理规划散热器以及散热通道，以有效地下降体系热阻。
LED手术无影灯由多个灯头组成，成花瓣状，固定在平衡臂悬挂体系上，定位安稳，能做笔直或循环移动，可满意手术中不同高度和视点的需求。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 Emitting Diode)，以18组并联而成。每组彼此独立，若有一组损坏，其他照样可以持续作业，所以对手术的影响较小。每组由一个LM3402独自进行恒流驱动，并依据用户需求，承受一个微处理器(CMU)P89LPC932的PWM脉宽调理操控，可无级调理，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。
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1.2 操作面板
操作面板上有4个按钮(环境照明、封闭、调亮和调暗按钮)和8个LED指示灯。按下环境照明按钮，表明只需腔镜环境照明，只留下其间一路的3个LED用于照明，而封闭其他LED发光二极管串;按下封闭按钮，将平息一切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现状况，掉电或重启也可回到设定照度状况;调亮和调暗按钮用于改动无影灯的照度，对应8个指示灯，指示8挡亮度，从左到右每添加一挡就添加一个指示LED点亮，无影灯处于关灯状况时，最右边2个指示LED点亮。一切操作信息均是经过RS485总线传输给驱动板MCU。
1.3 驱动板
驱动板是整个无影灯操控器的中心，首要由一个MCU P89LPC932和18路LM2402恒流稳压电路组成，还包括RS485通讯电路。
P89LPC932是由飞利浦公司出产的低功耗的MCU，电源电压3.3 V，可低功耗运转，适合于许多要求高集成度、低本钱的场合，可以满意多方面的功用要求。P89LPC932选用了高功用的处理器结构，指令执行时刻只需 2~4个时钟周期，6倍于规范80C51器材。此外，P89LPC932还集成了许多体系级的功用，这样可大大削减元件的数目、电路板面积以及体系的本钱，内部有2个守时器，可作为一个具有256个守时器时钟周期的PWM产生器运用[3]。
LM3402是一款由可控电流源衍生的降压型稳压器，可驱动串联的大功率、高亮度发光二极管串，可以承受范围在6 V~42 V的输入电压。当运用引脚兼容的LM3402HV时，输入电压的上限可到达75 V。依据手术对照度的需求，对转换器的输出电压进行调理，可以保持经过LED阵列的恒定电流水平。图2为LM3402的典型使用电路示意图，其间RSNS 为电流设定电阻，均匀电流IF≈0.2/RSNS，RON取值与发光二极管串中的LED数量有关，8个LED时可取值300 kΩ。经检测，恒流标称值为250 mA时(RSNS=0.8 Ω)，电流动摇在±20 mA以内，彻底可以满意手术光感要求[4]。
1.4 安全办法
考虑到医用仪器安全要求的特别性，体系的每一个环节都应该考虑采纳相应安全办法。首要，手术室是一个具有强电磁搅扰的环境，防止MCU死机非常重要，因而有必要采纳如下办法：(1)有必要仔细处理硬件复位电路规划和内部复位程序;(2)有必要扫除过错搅扰信号，所以整个体系选用了彻底电气阻隔，以阻挠电路各部分的彼此影响。此外还选用了Modbus冗余校验法;(3)高亮度白色LED的价格较高，为防止损坏，有必要扫除电网和电源损坏对体系的影响，故本文选用了过压和过流主动维护电路，当电压或电流超越设定值的20%时，体系主动堵截电源，以确保体系电路和高亮度LED的安全。 2 程序规划
2.1 程序结构
程序首要包括面板操控器和驱动板两个独立程序。面板操控器程序依据4个按钮的输入状况，向驱动板发送开关或照度调理指令，并将指令状况在8个LED上显现出来。驱动板程序初始化今后，首要经过串行口接纳中止接纳操作信息，进行Modbus数据冗余校验后，依据指令指示，宣布不同的PWM信号。驱动板程序流程框图如图3所示。
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2.2 PWM产生
高亮度发光二极管串的电流首要经过对LM3402的DIM端口进行PWM调理，实践电流占设定电流值的份额取决于PWM的占空比(duty cycle)。P89LPC932内部守时器T0/T1的PWM输出与计数输入和守时器触发输出占用相同的管脚，产生守时器溢出时主动触发端口输出。此功用经过AUXR1寄存器中的操控位ENT0和ENT1分别使能守时器0和1。该形式翻开时，在初次守时器溢出前端口的输出为逻辑1。为了使该形式收效，有必要清零C/T位以挑选PCLK作为守时器的时钟源。守时器初始化设置参阅程序如下：
void Timer1_init(void)
{
TMOD|=0x20; //守时器作业于方法6
TAMOD|=0x10;
TH1=256-n; //n为占空比
AUXR1|=0x20; //守时器使能
TR1=1; //发动守时器
}
其间占空比duty cycle=256-TH1，守时器1的溢出将使P1.2或P0.7端口产生翻转，因而输出频率为守时器1溢出速率的1/2。
2.3 节能形式
能耗操控在整个无影灯操控体系中具有非常重要的含义。在大都时刻，HBLEDs处于平息状况，操控体系处于待机状况，将功耗下降到最低。将电源操控寄存器 PCONA设置为0xFF时，外部功用模块掉电;将电源操控寄存器PCON设置为03H时，可将MCU处于彻底掉电状况，只要在中止触发的时分，才干唤醒，随即给外部功用模块上电，MCU开端作业。驱动板上的MCU由串行口接纳中止唤醒，面板上的MCU经过键盘中止唤醒，键盘中止参阅程序如下：
void KEY_ISR( ) interrupt 7
{
key_push=1; //有键按下标志
PCONA=0x00; //外部功用模块上电
KBCON=0x00; //铲除键盘中止标志
}
我国每年无影灯的商场需求量在2万台以上，一起因低碳经济开展的需求，需求进行节能改造，所以LED无影灯的商场推广远景非常宽广。本文所介绍的LED无影灯技能，现在已经在江苏某闻名医疗器械公司投入批量出产，取得了杰出的社会效益。
