大功率白光LED医用冷光源控制系统设计_第1页
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文档简介

1、 照明工程学报2011年8月初期使用的大功率卤钨灯光效率和色温都低,所观察或显示的图像颜色偏红,色还原性较差,冲击电流大。目前使用的氙灯和金属卤化物灯虽然都具有高色温,但都属于气体放电灯,需要万伏以上高压放电,启动电磁干扰大,氤灯的光效低,金属卤化物灯平均寿命短¨21。随着LED技术的不断发展,高光效、高色温、长寿命、节能环保的大功率白光LED已广泛应用于道路交通和矿山照明等领域,但在医用上仍处于研发试用阶段。大功率LED要成为医用冷光源的主体,安全、高效、方便、灵活的驱动调光控制研究是推广应用大功率LED作为医用冷光源的关键技术。2系统总体结构2.1大功率白光LED的主要特性本系统

2、采用Luminus生产的大功率自光LED系列产品CBT一90.W65S作为控制对象,单颗HBLED 最大功率为50W,额定电流13.5A,色温6500K,其主要特性有以下几点。(1电流大常用照明LED单体功率为1W,3W,5W,8W 和10W,而医用大功率LED单体功率高达50W,由图I所示大功率LED的伏安特性知,功率为50W 时的工作电流可达13.5A,电压3.7V,是典型的低电压、大电流工作器件。,r/j,/图1大功率LED正向伏安特性(2光通量高大功率LED输出的光通量与其正向电流基本成正比,图2所示为大功率LED相对输出光通量与正向电流的关系特性曲线。设正向电流9A时输出相对光通量为

3、1,这时的光通量为175021001m;则正向电流为13.5A时(相对光通量约1.34单体LED输出光通量可达235028001m。釜一凰采餐罂/矿/03691215电aXtA图2光通量与电流关系(3寿命长大功率白光LED的PN结温度与使用寿命的关系曲线如图3所示。如果能够有效地控制LED的结温较低,则可以大大延长白光LED的发光寿命。本系统选用的大功率白光LED采用高导热铜基板封装结构,封装热阻仅为0.9度/W,散热效果好,可有效降低结温,延长其使用寿命H1。.、平均寿命(小时图3LED结温与使用寿命关系2.2系统总体结构根据上述大功率白光LED的工作特性,按照医用冷光源在临床中的应用需求,本系统应能够提供高达13.5A的驱动电流,并能对电流大小进行控制以实现调光,同时为了延长光源的使用寿命,应具有对LED结温进行检测和控制的措施。为此,本系统采用硬件电路和软件编程相结合的方法实现对大功率LED的驱动和调光。系统中的医用开关电源将市电转换成+5V和一12V两种直流电压,给单片机、驱动调光芯片和风扇供电。用AVR单片机作为控制核心,实现对驱动调光芯片LM3433的PWM输出控制、对按键输入信号的检测处理和报警显示输出控制,以及对LED光源PN结温度的检测和控制。本控制

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