Thay thế cho bóng đèn phẫu thuật sử dụng mạch LED: 7 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-23 15:15

Hướng dẫn từng bước về cách xây dựng và triển khai hệ thống bóng đèn phẫu thuật thay thế sử dụng mạch LED do Mohammed Shafir và Zoe Englander phát triển như một phần của khóa học BME 262-Thiết kế cho Thế giới đang phát triển tại Trường Kỹ thuật Pratt, Đại học Duke.

Hệ thống này sẽ cung cấp chi phí thấp và thay thế lâu dài cho các bóng đèn phẫu thuật khó mua ở các nước đang phát triển. Các hướng dẫn này giải thích cách sử dụng hệ thống bóng đèn thay thế với các thành phần và công cụ đi kèm trong bộ sản phẩm. Các thiết bị ở các nước đang phát triển yêu cầu bóng đèn để thực hiện chức năng của chúng được sử dụng quan trọng trong việc cung cấp dịch vụ chăm sóc y tế. Tuy nhiên, một vấn đề lớn đối với việc sử dụng các thiết bị này ở các nước đang phát triển là một khi bóng đèn bị hỏng hoặc cháy hết, bóng đèn thay thế rất đắt hoặc khó mua. Do đó, nhiều thiết bị hoàn toàn có chức năng khác sẽ không được sử dụng vì chúng thiếu bóng đèn hoạt động. Một thiết bị y tế quan trọng bị ảnh hưởng bởi vấn đề này là đèn phẫu thuật được sử dụng trong phòng phẫu thuật. Những đèn này rất quan trọng đối với bác sĩ phẫu thuật trong việc chiếu sáng khu vực quan tâm trong quá trình phẫu thuật. Việc không có các đèn này cản trở nghiêm trọng đến khả năng đưa ra quyết định sáng suốt của bác sĩ phẫu thuật và cũng hạn chế hoạt động của các ca phẫu thuật trong khoảng thời gian trong ngày khi có đủ ánh sáng để chiếu sáng phòng. Chúng tôi đã khắc phục sự cố này bằng hệ thống bóng đèn thay thế cho phép người dùng thay thế bóng đèn thông thường trong đèn phẫu thuật thường được sử dụng bằng hệ thống chiếu sáng mới bao gồm bóng đèn Đi-ốt phát quang (LED). Bóng đèn LED hiệu quả hơn nhiều so với bóng đèn vonfram hoặc halogen thông thường, tiêu thụ ít điện năng hơn, cứng hơn (do không có bộ phận chuyển động) và cũng có tuổi thọ cao hơn nhiều. Do đó, hệ thống chiếu sáng LED sẽ có tuổi thọ cao hơn, ít tốn kém hơn để chạy và không dễ bị hỏng. Hệ thống chiếu sáng LED chỉ cần lắp đặt một lần và không cần thay thế trong nhiều năm. Ngoài ra, hệ thống này còn tương thích với nhiều loại đèn khác nhau, với nhiều loại bóng đèn khác nhau. Hệ thống này sử dụng đế bóng đèn ban đầu, do đó, mạch điện có thể được chế tạo để tương thích với hầu hết mọi kích thước và hình dạng của bóng đèn. Hệ thống sẽ hoạt động đối với bất kỳ đèn nào sử dụng từ 7 đến 24 vôn DC.

Bước 1: Danh sách bộ phận

Danh sách các bộ phận của thiết kế này được hiển thị trong bảng dưới đây. Các bộ phận và công cụ bổ sung cần thiết để chế tạo thiết bị này là:

1.) Một bảng PCB trống 2.) Các dây kết nối mỏng 3.) Một cái búa 4.) Sắt hàn 5.) Dây hàn 6.) Keo Krazy Bộ điều chỉnh Buck bán dẫn quốc gia LM3404 1.0 Amp được sử dụng làm thiết bị điều chỉnh dòng điện. Bạn có thể tìm thấy một bộ hướng dẫn chi tiết trong bảng dữ liệu cho thiết bị này. Bằng cách làm theo các hướng dẫn này, nhà thiết kế mạch có thể xác định xếp hạng của các thành phần bên ngoài cần thiết để đáp ứng nhu cầu của họ.

Bước 2: Tạo PCB

In ra bố cục PCB được cung cấp ở đây với độ trong suốt. Lấy bảng mạch PCB, cắt theo kích thước phù hợp và đặt độ trong suốt giữa bảng và ánh sáng trong một căn phòng tối khác. Đặt một miếng kính lên trên độ trong suốt để giữ cho thiết kế và độ trong suốt được căn chỉnh. Đảm bảo rằng độ trong suốt được định hướng chính xác và giấy bảo vệ được bóc ra. Sau khoảng 7 phút dưới ánh sáng, đặt bảng vào bồn nước dành cho nhà phát triển. Nhớ đeo găng tay để bảo vệ tay và cẩn thận không để chất lỏng bắn vào quần áo. Chất lỏng dành cho nhà phát triển nên là chất phát triển từ 1 phần đến 10 phần nước.

Tiếp theo, đặt PCB vào một chảo dung dịch ăn mòn. Lắc chảo để quá trình ăn mòn diễn ra nhanh hơn. Nó cũng hữu ích để làm nóng dung dịch một chút. Giữ PCB trong dung dịch cho đến khi tất cả đồng được loại bỏ ngoại trừ vị trí thiết kế mạch được in trên bảng. Dung dịch khắc sẽ làm ố quần áo của bạn, vì vậy hãy hết sức cẩn thận để không bị văng lên người. Rửa kỹ bảng đã in để loại bỏ tất cả các chất lỏng. Bố cục in được thiết kế để hai mạch và hai miếng đệm LED có thể vừa với một bảng mạch PCB. Tách bốn mảnh này bằng cưa. Cắt bỏ bất kỳ bo mạch thừa nào để làm cho mạch nhỏ nhất có thể. Cuối cùng, khoan các lỗ nơi các thành phần sẽ gắn vào bằng cách sử dụng một mũi khoan rất nhỏ. Các vị trí bạn cần khoan được hiển thị dưới dạng các vòng tròn nhỏ trên bố cục PCB. Chúng tôi đã sử dụng ExpressPCB để thiết kế bảng này. Vì mạch này sử dụng các thiết bị gắn trên bề mặt, thiết kế đệm hàn cần được thực hiện cho từng thành phần riêng lẻ.

Bước 3: Đặt các thành phần trên bảng mạch PCB

Che PCB đã in trong dòng chảy. Cẩn thận hàn tất cả các thành phần lên bo mạch bằng dây hàn mỏng và dụng cụ hàn. Bố cục cho cách thực hiện điều này một cách chính xác có thể được nhìn thấy trong hình ảnh cho bước 2.

Bước 4: Gắn bóng đèn LED và dây điện đính kèm

Hàn bóng đèn LED vào miếng PCB với miếng LED được in. Dán miếng PCB này vào cuối đoạn mạch sao cho hai miếng tạo thành chữ T. Mục đích là để đèn LED vuông góc với mạch sao cho đèn hướng xuống dưới khi mạch thẳng đứng.

Cuối cùng, hàn hai dây đính kèm vào các lỗ thích hợp. Các dây này gắn vào các kết nối của bóng đèn, cho phép cấp nguồn cho mạch điện. Mạch hiện đã sẵn sàng để thực hiện.

Bước 5: Loại bỏ kính khỏi bóng đèn bị hỏng

Bước đầu tiên cần thiết khi thực hiện hệ thống này là tháo kính ra khỏi bóng đèn bị hỏng để lộ các tiếp điểm dẫn đến dây tóc bị đứt.

Tháo bóng đèn bị hỏng khỏi ổ cắm của nó. Đặt bóng đèn bị hỏng vào túi nhựa (được cung cấp) và nắm bóng đèn từ bên ngoài ở phần gốc. Cẩn thận để không bị kính hoặc dùng búa đập vào ngón tay. Dùng búa nhỏ đập vào đầu bóng đèn phẫu thuật bị vỡ. Chú ý không dùng lực đập mạnh vào bóng đèn. Mục đích là để loại bỏ thủy tinh và để lộ các điểm tiếp xúc ban đầu kết nối dây tóc bị đứt với phần còn lại của bóng đèn.

Bước 6: Gắn Mạch vào Bóng đèn

Bước tiếp theo là gắn mạch có đèn LED vào bóng đèn. Hàn các tiếp điểm vào dây dẫn ra khỏi mạch.

Làm nóng mỏ hàn bằng cách cắm điện. Tiếp theo, giữ đầu mỏ hàn vào đầu một đoạn dây hàn. Điều này sẽ làm cho dây nóng chảy. Cẩn thận chuyển chất hàn nóng chảy vào các điểm tiếp xúc trong khi giữ các dây dẫn từ mạch điện trong chất hàn nóng chảy. Cho phép kết nối nguội trong thời gian ngắn và đảm bảo rằng kết nối đủ mạnh. Bạn có thể cần phải giữ các thành phần lại với nhau bằng nhíp trong khi hoàn thành quá trình này. ** Chú ý: Sắt hàn rất nóng, đừng tự làm bỏng mình!

Bước 7: Kiểm tra hệ thống

Chèn đế bóng đèn với mạch điện được gắn vào ổ cắm bóng đèn, như cách bạn làm với bóng đèn bình thường.

Bật nguồn của đèn và đảm bảo rằng đèn LED bật. Kiểm tra cường độ ánh sáng của hệ thống có thể được thực hiện bằng cách sử dụng đồng hồ đo ánh sáng Lutron LX-103.