Remplacement des ampoules de lampe chirurgicale à l'aide d'un circuit LED : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Instructions étape par étape sur la façon de construire et de mettre en œuvre le système d'ampoule de lampe chirurgicale de remplacement à l'aide d'un circuit LED développé par Mohammed Shafir et Zoe Englander dans le cadre du cours BME 262-Design for the Developing World à la Pratt School of Engineering, Duke University.

Ce système fournira un remplacement à faible coût et durable pour les ampoules de lampes chirurgicales difficiles à acquérir dans les pays en développement. Ces instructions expliquent comment utiliser le système d'ampoule de remplacement avec les composants et les outils inclus dans le kit. Dans les pays en développement, les appareils qui nécessitent des ampoules pour remplir leur fonction sont d'une utilité cruciale pour la prestation de soins médicaux. Cependant, un problème majeur avec l'utilisation de ces dispositifs dans le monde en développement est qu'une fois que les ampoules se brisent ou grillent, les ampoules de remplacement sont très chères ou difficiles à acquérir. Ainsi, de nombreux appareils qui sont complètement fonctionnels autrement ne sont pas utilisés car ils manquent d'ampoules fonctionnelles. Un appareil médical critique qui est touché par ce problème sont les lampes chirurgicales utilisées dans la salle d'opération. Ces lumières sont d'une utilité critique pour le chirurgien pour éclairer la zone d'intérêt pendant la chirurgie. L'absence de ces lumières entrave sérieusement la capacité des chirurgiens à prendre des décisions éclairées et limite également la réalisation des interventions chirurgicales à des intervalles de la journée où il y a suffisamment de lumière pour éclairer la pièce. Nous avons remédié à ce problème avec un système d'ampoules de remplacement qui permettra à l'utilisateur de remplacer les ampoules conventionnelles des lampes chirurgicales couramment utilisées par un nouveau système d'éclairage composé d'ampoules à diodes électroluminescentes (DEL). Les ampoules LED sont beaucoup plus efficaces que les ampoules tungstène ou halogènes classiques, consomment moins d'énergie, sont plus rigides (en raison de l'absence de pièces mobiles) et ont également une durée de vie beaucoup plus longue. Par conséquent, le système d'éclairage LED aura une durée de vie beaucoup plus longue, sera moins coûteux à utiliser et ne se cassera pas aussi facilement. Le système d'éclairage LED n'aura besoin d'être installé qu'une seule fois et n'aura pas besoin d'être remplacé avant de nombreuses années. De plus, ce système est compatible avec de nombreux types de lampes différents, avec une variété d'ampoules différentes. Ce système utilise la base d'ampoule d'origine, de sorte que le circuit peut être rendu compatible avec presque toutes les tailles et formes d'ampoules. Le système fonctionnera pour toute lampe qui utilise entre 7 et 24 volts CC.

Étape 1: Liste des pièces

La liste des pièces pour cette conception est indiquée dans le tableau ci-dessous. Les pièces et outils supplémentaires nécessaires à la construction de cet appareil sont:

1.) Une carte PCB vierge 2.) Des fils de connexion minces 3.) Un marteau 4.) Un fer à souder 5.) Un fil à souder 6.) Krazy Glue Le régulateur à courant constant LM3404 1.0 Amp de National Semiconductor est utilisé comme dispositif de régulation de courant. Vous trouverez un ensemble détaillé d'instructions dans la fiche technique de cet appareil. En suivant ces instructions, le concepteur de circuits peut déterminer les valeurs nominales des composants externes nécessaires pour répondre à leurs besoins.

Étape 2: Création de PCB

Imprimez le schéma de circuit imprimé fourni ici sur un transparent. Procurez-vous une carte PCB, coupez-la à la bonne taille et placez la transparence entre la carte et la lumière dans une pièce autrement sombre. Placez un morceau de verre sur la transparence pour garder le design et la transparence alignés. Assurez-vous que le transparent est orienté correctement et que le papier protecteur est décollé. Après environ 7 minutes sous la lumière, placez la planche dans un bain de liquide révélateur. Assurez-vous de porter des gants pour protéger vos mains et veillez à ne pas éclabousser vos vêtements. Le liquide de développement doit être composé de 1 volume de développeur pour 10 volumes d'eau.

Ensuite, placez le PCB dans une casserole de solution de gravure. Agitez la casserole pour accélérer le processus de gravure. Il est également utile de chauffer légèrement la solution. Gardez le PCB dans la solution jusqu'à ce que tout le cuivre soit retiré, sauf là où la conception du circuit est imprimée sur la carte. La solution de gravure tachera vos vêtements, alors faites très attention de ne pas vous en éclabousser. Rincez soigneusement la carte imprimée pour éliminer tous les fluides. La mise en page imprimée est conçue de manière à ce que deux circuits et deux pastilles LED puissent s'adapter sur une carte PCB. Séparez ces quatre pièces à l'aide d'une scie. Coupez tout excès de carte pour rendre le circuit aussi petit que possible. Enfin, percez les trous où les composants se fixeront à l'aide d'une très petite perceuse. Les emplacements où vous devez percer sont indiqués sous forme de petits cercles sur le schéma du PCB. Nous avons utilisé l'ExpressPCB pour concevoir cette carte. Étant donné que ce circuit utilise des dispositifs montés en surface, la conception du plot de soudure devait être effectuée pour chaque composant individuel.

Étape 3: Placement des composants sur la carte PCB

Couvrir le PCB imprimé en flux. Soudez soigneusement tous les composants sur la carte avec un fil de soudure fin et un outil à souder. La mise en page pour savoir comment faire cela correctement peut être vue dans l'image de l'étape 2.

Étape 4: Fixation de l'ampoule LED et des fils de fixation

Soudez l'ampoule LED au morceau de PCB avec le tampon LED imprimé. Collez ce morceau de PCB à l'extrémité du circuit pour que les deux morceaux forment un T. Le but est d'avoir la LED perpendiculaire au circuit pour que la lumière soit orientée vers le bas lorsque le circuit est droit.

Enfin, soudez deux fils de fixation aux trous appropriés. Ces fils se fixent aux connexions de l'ampoule, permettant au circuit d'être alimenté. Le circuit est maintenant prêt pour la mise en œuvre.

Étape 5: Retrait du verre de l'ampoule cassée

La première étape nécessaire à la mise en œuvre de ce système consiste à retirer le verre de l'ampoule cassée pour exposer les contacts qui ont conduit au filament cassé.

Retirez l'ampoule cassée de sa douille. Placez l'ampoule cassée dans le sac plastique (fourni) et saisissez l'ampoule par l'extérieur par la base. Faites attention de ne pas vous couper avec le verre ou de vous cogner les doigts avec le marteau. Frappez le haut de l'ampoule de la lampe chirurgicale cassée avec un petit marteau. Attention à ne pas frapper l'ampoule avec trop de force. Le but est de retirer le verre et d'exposer les contacts qui reliaient à l'origine le filament cassé au reste de l'ampoule.

Étape 6: Fixation du circuit à l'ampoule

L'étape suivante consiste à attacher le circuit avec la LED à l'ampoule. Soudez les contacts aux fils sortant du circuit.

Faites chauffer le fer à souder en le branchant. Ensuite, maintenez la pointe du fer à souder à l'extrémité d'un morceau de fil à souder. Cela fera fondre le fil. Transférez soigneusement la soudure fondue sur les contacts tout en maintenant les fils du circuit dans la soudure fondue. Laissez brièvement la connexion refroidir et assurez-vous que la connexion est suffisamment solide. Vous devrez peut-être maintenir les composants ensemble à l'aide d'une pince à épiler pendant que vous terminez ce processus. **Attention: le fer à souder est très chaud, ne vous brûlez pas !

Étape 7: Test du système

Insérez la base de l'ampoule avec le circuit attaché dans la douille de l'ampoule, comme vous le feriez avec une ampoule normale.

Allumez la lampe et assurez-vous que la LED s'allume. Le test de l'intensité lumineuse du système peut être effectué à l'aide du posemètre Lutron LX-103.