基于便攜式臺燈的設(shè)計的研究

楊海祥

摘要：本文主要針對臺燈結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)部分的研究，利用臺燈的每個部分進行了臺燈配件的匯總，做了臺燈燈光的設(shè)計。首先對臺燈的亮度和發(fā)光范圍進行了分析，解決了燈光護眼的問題，對臺燈的遮光性和最佳發(fā)光亮度進行分析設(shè)計，其次確定了臺燈的部件組合以及臺燈的人體工程學的解釋，對臺燈的組合方案以及使用方法做出了解釋。最后我們建立了最優(yōu)化模型，確定了目標方程，然后進行約束條件的構(gòu)造，通過計算得到了臺燈配件的最優(yōu)組合方案，既滿足了耗費最低，又滿足了重量最優(yōu)的要求。

關(guān)鍵詞：遮光性;最佳發(fā)光亮度;人體工程學;目標方程

中圖分類號：TM923.44文獻標識碼：A文章編號：1672-9129（2020）13-0174-01

引言：臺燈是生活中必不可少的一件家用電器，臺燈主要分為兩種，一種是裝有夾子的，另一種則是立于桌面上的，照明區(qū)域集中與一小部分，方便人們的學習與工作，一般臺燈用的是白熾燈或者節(jié)能燈，有的臺燈能夠滿足應(yīng)急照明的需要。

此次任務(wù)是幫助中小學生設(shè)計一個便攜式臺燈，要求價格成本要少于50元，重量要低于600克，造型美觀，便攜使用，將制作臺燈所需要的零件價格和重量進行匯總，并制作一個表格。通過查閱資料給出一個保護學生視力的亮度要求。給出臺燈的設(shè)計方案和使用手冊，要體現(xiàn)它的美觀和實用性。根據(jù)零件配置設(shè)計兩個最優(yōu)方案要求臺燈的總造價最低或者重量最低。

1問題分析

我們首先對臺燈的主要組成部分進行分析，臺燈主要有三個部分組成，包括光源，電源，電路板，外殼以及夾子組成，通過網(wǎng)絡(luò)商城的搜集我們會得到臺燈的配件價格以及重量，我們可以考慮檢索國家標準發(fā)布網(wǎng)上的相關(guān)信息燈具，并應(yīng)從知網(wǎng)等網(wǎng)站尋找其標準制定相關(guān)內(nèi)容。其中要特別注意實用性和外觀的設(shè)計。設(shè)計最低造價和最低重量的要求，我們可以進行多目標優(yōu)化模型的建立，通過構(gòu)造目標函數(shù)和約束條件可以求解最低造價和最低重量。

2模型建立與求解

由于孩童的眼睛距讀寫桌面的高度一般低于400mm，坐著抬頭可能看得見光源，所以需要對亮度加以限制。屏幕亮度以200cd/㎡作為限值，對LED 模組亮度則限定在 2000cd/㎡，LED 模組亮度是屏幕亮度的十倍，十倍亮度比的照明效果才認為是舒適的。

VDT視覺作業(yè)臺燈在正常工作位置的出光口面高度低于750mm時，人采用坐姿從任何正常使用的位置上看，有上射光線的VDT視覺作業(yè)臺燈其燈罩側(cè)面的透亮面積應(yīng)不小于10cm2，透亮表面的亮度應(yīng)在510 cd/m2和170 cd/m2之間。

我們可以了解到，中小學生的眼睛發(fā)育未成熟，而通透性有大于成人的，更易受到相關(guān)影響。藍光的波長在 450nm 左右，正好與人體的司辰視覺有關(guān)，它有較強的使人分泌褪黑色素抑制劑的能力。褪黑色素的減少會使人興奮，不入眠。長此下去會影響人的免疫機制。所以我們可以得出結(jié)論，青少年學生在夜晚不建議使用高色溫的LED燈。臺燈作為日常生活照明工具的一種，已經(jīng)成為夜間工作和學習必不可少的伴侶，其設(shè)計不僅僅只是為了照明而已。隨著人們審美意識的提高，對臺燈的造型提出了更高的要求，它不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)其照明的原始功能，還要具備視覺享受和裝飾環(huán)境的作用。產(chǎn)品想要獲得消費者的青睞，就必須擁有一些消費者所認可的品質(zhì)和特征。被認為是“有用的、好用的、希望擁有的”功能特征和造型的產(chǎn)品，往往比較容易獲得成功外觀新穎、造型獨特的產(chǎn)品更容易刺激使用者的感覺器官，給人以賞心悅目的感覺，就能夠在使用者與產(chǎn)品之間建立一種積極的聯(lián)系。臺燈與我們的生活息息相關(guān)，所以我們在設(shè)計的時候一定要考慮到它與我們密切相關(guān)的關(guān)系，所以我們在設(shè)計燈架高度時要注意其升降的范圍滿足絕大多數(shù)人，而且臺燈的發(fā)光范圍。不能在合理角度刺激內(nèi)直接到人眼，另外我們希望開關(guān)控制是方便舒適的。開關(guān)。尺度大小要按照人的生理結(jié)構(gòu)來設(shè)計，保證我們能在舉手投足間方便地控制臺燈。另外，臺燈的外觀色彩要盡量使用暖色系或溫和的顏色，以求和周圍環(huán)境燈光達成一種和諧的氛圍。在開關(guān)方式上，我們選擇了觸摸式感應(yīng)開關(guān)，以盡可能營造安靜的學習工作環(huán)境。

結(jié)論：臺燈燈光嚴格按照國標要求進行，分析結(jié)果具有一定的嚴謹性。臺燈的配件組合通過多目標優(yōu)化模型進行求解，設(shè)計結(jié)果參數(shù)可信度強。臺燈的組成部分考慮較為片面，無法針對細微部件進行設(shè)計。后續(xù)將進行臺燈更加深入的部件進行設(shè)計改造。我們希望我們臺燈的外觀設(shè)計是符合用戶使用直覺的，在這個角度來說，即用戶看到我們設(shè)計的臺燈外觀按鍵之后，就能大概明白每個功能區(qū)所具有的相應(yīng)本領(lǐng)，這也是大多數(shù)設(shè)計者在追求的。在最后我們也希望臺燈在局部控制，顯示外型等方面清晰優(yōu)美，一方面有利于用戶操作;另一方面，即使在不使用的時候，臺燈也可以我們室內(nèi)的一種裝飾。

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