無影燈是用來照明外科手術部位不可缺少的重要設備， 要求能以最佳地觀察處于切口和體腔中不同深度、大小、對比度低的物體。因此， 除需要“ 無影” 以外，還需要光照度均勻、光質好， 能夠很好地區(qū)分血液與人體其他組織、臟器的色差。此外， 無影燈還須能長時間地持續(xù)工作， 而不散發(fā)出過量的熱， 因為過熱會使手術者不適， 也會使處在外科手術區(qū)域中的組織干燥。

目前手術燈一般都采用環(huán)形節(jié)能燈或鹵素燈， 但隨著發(fā)光二極管LED 技術的不斷發(fā)展， 特別是高亮度白光LED 的發(fā)展，LED 無影燈徹底解決了環(huán)形節(jié)能燈自身存在的先天缺陷， 是環(huán)形節(jié)能燈的升級換代產品。目前，LED無影燈的優(yōu)越性逐漸被顯微鏡使用者所了解和接受， 使用成本亦較環(huán)形節(jié)能燈低， 減少了每1~2 個月就需更換環(huán)形燈管的麻煩。

目前， 在技術上已成功解決了大功率LED 的封裝、恒流驅動、散熱以及照度控制等問題， 可實現無影燈照度的多級調控，調光靈活、方便。LED無影燈的優(yōu)點有：

(1) 出色的冷光效果： 采用新型的LED 冷光源作為手術照明， 是真正冷光源， 醫(yī)生頭部和傷口區(qū)域幾乎無溫升。

(2) 光質好： 白光LED 具有區(qū)別于普通手術用無影燈光源的色品特點， 可以增加血液與人體其他組織、臟器的色差， 使得手術中醫(yī)生的視覺更加清晰， 在流淌、滲透的血液中人體的各個組織、臟器更容易被區(qū)分出來，這是普通手術用無影燈所不具備的。

(3) 亮度無級調節(jié)： 采用數字方式無級調控LED 的亮度， 操作者可根據自身對亮度的適應性隨意調節(jié)亮度， 使其達到最為理想的舒適度， 使長時間工作的眼睛不易產生疲勞感。

(4) 無頻閃： 因為LED 無影燈為純直流供電， 無頻閃， 不易使眼睛產生疲勞感， 亦不會對工作區(qū)域的其他設備產生諧波干擾。

(5) 光照度均勻： 采用特殊的光學系統(tǒng)，360°均勻照射在被觀察物體上， 無虛影產生， 清晰度高。

(6) 壽命長：LED 無影燈平均壽命長(35 000 h)， 遠大于環(huán)形節(jié)能燈(1 500~2 500 h) ， 壽命為節(jié)能燈的十倍以上。

(7) 節(jié)能環(huán)保：LED 具有較高的發(fā)光效率， 耐沖擊，不易破碎、無汞污染， 且其發(fā)出的光不含紅外和紫外成分的輻射污染。

1 系統(tǒng)結構

1.1 總體結構

由于單個LED 的發(fā)光效率不能滿足手術無影燈的光照強度和均勻性的要求， 因此需要用多個LED 組成陣列， 并要求排列合理, 分布均勻， 使得每個目標平面的光照度符合要求， 以此來決定LED 的數量以及分布規(guī)則。

雖然LED 的發(fā)光效率高， 產生的熱量少， 但是如此多的LED 在一個密封的箱體內， 還是會產生大量的熱量， 溫度甚至會高達60℃~80℃， 所以必須合理設計散熱器以及散熱通道， 以有效地降低系統(tǒng)熱阻。

LED 手術無影燈由多個燈頭組成， 成花瓣狀， 固定在平衡臂懸掛系統(tǒng)上， 定位穩(wěn)定， 能做垂直或循環(huán)移動，可滿足手術中不同高度和角度的需求。整個無影燈有144 個高亮度白色LED，8 個串聯成一組， 即稱為高亮度發(fā)光二極管串HBLEDs(High Brightness Lighting EmittingDiode) ， 以18 組并聯而成。每組相互獨立， 若有一組損壞， 其他照樣能夠繼續(xù)工作， 所以對手術的影響較小。每組由一個LM3402 單獨進行恒流驅動， 并根據用戶需要，接受一個微處理器(CMU)P89LPC932 的PWM 脈寬調節(jié)控制， 可無級調節(jié)， 流過每個LED 的電流約為120 ~320 mA。LED 無影燈電氣原理圖如圖1 所示。



圖1 LED 無影燈電氣原理圖。