Ersatz für chirurgische Lampenbirnen mit LED-Schaltung - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Aufbau und zur Implementierung des Ersatzlampensystems für OP-Lampen mit einer von Mohammed Shafir und Zoe Englander im Rahmen des Kurses BME 262-Design for the Developing World an der Pratt School of Engineering, Duke University entwickelten LED-Schaltung.

Dieses System bietet einen kostengünstigen und langlebigen Ersatz für schwer zu beschaffende Operationslampenbirnen in Entwicklungsländern. Diese Anleitung erklärt die Verwendung des Ersatzlampensystems mit den im Kit enthaltenen Komponenten und Werkzeugen. Geräte in Entwicklungsländern, die zur Erfüllung ihrer Funktion Glühbirnen benötigen, sind für die medizinische Versorgung von entscheidender Bedeutung. Ein Hauptproblem bei der Verwendung dieser Geräte in den Entwicklungsländern besteht jedoch darin, dass die Ersatzbirnen sehr teuer oder schwer zu beschaffen sind, sobald die Glühbirnen zerbrechen oder durchgebrannt sind. So werden viele ansonsten voll funktionsfähige Geräte nicht verwendet, weil ihnen funktionierende Glühbirnen fehlen. Ein kritisches medizinisches Gerät, das von diesem Problem betroffen ist, sind Operationsleuchten, die im Operationssaal verwendet werden. Diese Lichter sind für den Chirurgen bei der Beleuchtung des interessierenden Bereichs während der Operation von entscheidender Bedeutung. Das Fehlen dieser Beleuchtung behindert ernsthaft die Fähigkeit des Chirurgen, fundierte Entscheidungen zu treffen, und schränkt auch die Durchführung von Operationen auf Tagesintervalle ein, in denen ausreichend Licht vorhanden ist, um den Raum zu beleuchten. Wir haben dieses Problem mit einem Ersatzlampensystem behoben, das es dem Benutzer ermöglicht, herkömmliche Glühbirnen in gebräuchlichen OP-Lampen durch ein neues Beleuchtungssystem aus Leuchtdioden (LED) zu ersetzen. LED-Lampen sind viel effizienter als herkömmliche Wolfram- oder Halogenlampen, verbrauchen weniger Strom, sind steifer (da keine beweglichen Teile vorhanden) und haben auch eine viel längere Lebensdauer. Daher hat das LED-Beleuchtungssystem eine viel längere Lebensdauer, ist weniger teuer im Betrieb und geht nicht so leicht kaputt. Das LED-Beleuchtungssystem muss nur einmal installiert werden und muss viele Jahre lang nicht ersetzt werden. Darüber hinaus ist dieses System mit vielen verschiedenen Lampentypen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Glühbirnen kompatibel. Dieses System verwendet den ursprünglichen Glühbirnensockel, so dass die Schaltung mit fast jeder Größe und Form von Glühbirnen kompatibel gemacht werden kann. Das System funktioniert für jede Lampe, die zwischen 7 und 24 Volt DC verwendet.

Schritt 1: Teileliste

Die Stückliste für diese Ausführung ist in der folgenden Tabelle aufgeführt. Zusätzliche Teile und Werkzeuge, die für den Bau dieses Geräts erforderlich sind, sind:

1. Eine ausführliche Anleitung finden Sie im Datenblatt zu diesem Gerät. Durch Befolgen dieser Anweisungen kann der Schaltungsdesigner die Nennwerte der externen Komponenten bestimmen, die zur Erfüllung seiner Anforderungen erforderlich sind.

Schritt 2: PCB erstellen

Drucken Sie das hier bereitgestellte PCB-Layout auf einer Folie aus. Besorgen Sie sich eine Platine, schneiden Sie sie auf die richtige Größe zu und platzieren Sie die Transparenz zwischen Platine und Licht in einem ansonsten dunklen Raum. Legen Sie ein Stück Glas über die Transparenz, um das Design und die Transparenz ausgerichtet zu halten. Stellen Sie sicher, dass die Folie richtig ausgerichtet ist und das Schutzpapier abgezogen ist. Legen Sie die Platine nach etwa 7 Minuten unter dem Licht in ein Bad mit Entwicklerflüssigkeit. Achten Sie darauf, Handschuhe zu tragen, um Ihre Hände zu schützen, und achten Sie darauf, keine Flüssigkeiten auf Ihre Kleidung zu spritzen. Die Entwicklerflüssigkeit sollte aus 1 Teil Entwickler auf 10 Teile Wasser bestehen.

Als nächstes legen Sie die Leiterplatte in eine Pfanne mit Ätzlösung. Rühren Sie die Pfanne, um den Ätzprozess zu beschleunigen. Hilfreich ist es auch, die Lösung leicht zu erhitzen. Lassen Sie die Platine in der Lösung, bis das gesamte Kupfer entfernt ist, mit Ausnahme der Stellen, an denen das Schaltungsdesign auf der Platine gedruckt ist. Die Ätzlösung hinterlässt Flecken auf deiner Kleidung, achte also darauf, dass du sie nicht auf dich selbst spritzt. Spülen Sie die Leiterplatte gründlich aus, um alle Flüssigkeiten zu entfernen. Das gedruckte Layout ist so ausgelegt, dass zwei Schaltungen und zwei LED-Pads auf eine Leiterplatte passen. Trennen Sie diese vier Teile mit einer Säge. Schneiden Sie überschüssige Platine ab, um die Schaltung so klein wie möglich zu machen. Schließlich bohren Sie die Löcher, an denen die Komponenten befestigt werden, mit einem sehr kleinen Bohrer. Die Stellen, an denen Sie bohren müssen, werden als kleine Kreise auf dem PCB-Layout angezeigt. Wir haben die ExpressPCB verwendet, um dieses Board zu entwerfen. Da diese Schaltung oberflächenmontierte Bauelemente verwendet, musste das Lötpad-Design für jede einzelne Komponente durchgeführt werden.

Schritt 3: Platzieren von Komponenten auf der Leiterplatte

Bedecken Sie die gedruckte Leiterplatte mit Flussmittel. Löten Sie alle Komponenten vorsichtig mit einem dünnen Lötdraht und einem Lötwerkzeug auf die Platine. Das Layout für die richtige Vorgehensweise ist im Bild für Schritt 2 zu sehen.

Schritt 4: Anbringen der LED-Lampe und der Befestigungsdrähte

Löten Sie die LED-Lampe mit dem gedruckten LED-Pad auf das PCB-Stück. Kleben Sie dieses Stück Platine so an das Ende des Stromkreises, dass die beiden Teile ein T bilden. Das Ziel ist, dass die LED senkrecht zum Stromkreis steht, so dass das Licht nach unten zeigt, wenn der Stromkreis aufrecht steht.

Zum Schluss zwei Befestigungsdrähte an den entsprechenden Löchern anlöten. Diese Drähte werden an den Glühbirnenanschlüssen befestigt, sodass der Stromkreis mit Strom versorgt werden kann. Die Schaltung ist nun bereit für die Implementierung.

Schritt 5: Glas aus defekter Glühbirne entfernen

Der erste Schritt, der bei der Implementierung dieses Systems erforderlich ist, besteht darin, das Glas von der zerbrochenen Glühbirne zu entfernen, um die Kontakte freizulegen, die zum zerbrochenen Glühfaden führten.

Entfernen Sie die kaputte Glühbirne aus ihrer Fassung. Legen Sie die kaputte Glühbirne in die Plastiktüte (mitgeliefert) und fassen Sie die Glühbirne von außen am Sockel an. Achten Sie darauf, sich nicht mit dem Glas zu schneiden oder sich mit dem Hammer auf die Finger zu schlagen. Schlagen Sie mit einem kleinen Hammer auf die Spitze der zerbrochenen Glühbirne der Operationslampe. Achten Sie darauf, nicht mit zu viel Kraft auf die Glühbirne zu schlagen. Ziel ist es, das Glas zu entfernen und die Kontakte freizulegen, die ursprünglich den gebrochenen Glühfaden mit dem Rest der Glühbirne verbunden haben.

Schritt 6: Anbringen des Stromkreises an der Glühbirne

Der nächste Schritt besteht darin, die Schaltung mit der LED an der Glühbirne zu befestigen. Löten Sie die Kontakte an die Drähte, die aus dem Stromkreis kommen.

Erhitzen Sie den Lötkolben, indem Sie ihn einstecken. Halten Sie dann die Lötkolbenspitze an das Ende eines Lötdrahtes. Dadurch schmilzt der Draht. Übertragen Sie das geschmolzene Lot vorsichtig auf die Kontakte, während Sie die Drähte des Stromkreises im geschmolzenen Lot halten. Lassen Sie die Verbindung kurz abkühlen und stellen Sie sicher, dass die Verbindung stark genug ist. Möglicherweise müssen Sie die Komponenten während dieses Vorgangs mit einer Pinzette zusammenhalten. **Achtung: Lötkolben ist sehr heiß, verbrennen Sie sich nicht!

Schritt 7: Testen des Systems

Setzen Sie den Lampensockel mit angeschlossenem Stromkreis in die Glühbirnenfassung ein, wie Sie es mit einer normalen Glühbirne tun würden.

Schalten Sie die Lampe ein und stellen Sie sicher, dass die LED aufleuchtet. Das Testen der Lichtintensität des Systems kann mit dem Lutron LX-103 Lichtmesser durchgeführt werden.