一種控溫調光臺燈

龔煜涵 姬慶慶

摘 要：臺燈作為一種常見的照明電器，在居所、學生宿舍等場合都有著很高的使用頻率，其亮度調節及照明范圍往往受到用戶的廣泛關注，同時燈管熱量的消散問題也亟待解決。目前針對上述問題的研究較少，因此本文針對臺燈的散熱及調光問題，設計了一款調光控溫臺燈。

關鍵詞：臺燈; 調光; 節能

中圖分類號：G633.7 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2019）03-037-002

隨著我國的經濟發展，科技進步，國力漸強，生態環境問題也越來越嚴重。主要表現在環境、人口、資源三方面的矛盾[1]。如今我國的電力能源比較緊張，諸多地區在用電高峰時還會出現電力短缺、斷電的狀況，而我國的照明用電約占總耗電量的 20%。可見照明用電的節能工作將會在節約電力能源及煤炭資源等方面大有作為。因此在能源、資源有限，并且遭到嚴重破壞的前提下，發現和利用新能源以及減少現有能源、資源的浪費是關鍵。

目前市面上絕大多數家用臺燈的亮度并不能按照自身需求進行調節，即通電后只有一個亮度級[2]。這樣的設計既無法滿足用戶的實際需求，同時還會對電能造成浪費。因此一款能夠調整亮度、照明范圍，同時兼具燈管散熱的臺燈一方面能夠起到節能減排的作用，另一方面能夠滿足不同用戶的個性化需求，具有很強的現實意義和應用價值。

一、設計思路

在各種導熱介質中，水的比熱容較大，同時在日常生活中容易獲取并易于更換[3]，因此采用水這一介質作為臺燈燈管的散熱介質具有較高的性價比。同時為防止散熱液體溫度較高，采用循環水的形式將燈管熱量散去，具有很強的可行性。對于光照范圍而言，通過控制反光罩對其進行調整具有簡單易行的特點，既不需要增加多余的裝置，又能夠達到預期目標。

二、調光控溫臺燈設計

通過上述思考過程，對所要設計的臺燈的要素有了詳細的了解，下面將對本文所設計的調光控溫臺燈結構進行詳細介紹。

1.臺燈主體結構

? 如圖1所示，底座1的中間設有水槽2，水循環系統的進水管9和出水管10分別與水槽2連通，進水管9與水槽2之間設有水泵3，水泵3安裝在底座1的側部;支架4、調節支架5和連接支架6組成該節能臺燈的支撐骨架結構，連接支架6為U形框架結構，連接支架6的側部中間與調節支架5一端連接，連接支架6中間的U形結構連接有LED燈管11;調節支架5的另一端與支架4鉸接，支架4鉸接在底座1的頂部。

燈罩7的側部與連接支架6通過銷釘連接，調節旋鈕8與燈罩7通過螺紋配合連接在一起;燈罩7的內部設有多連桿調節機構，燈罩7的內壁上固定有反光層18，通過多連桿調節機構調節反光層18的張合角度，實現反光層18對LED燈管11的亮度調節。

2.燈管降溫裝置

如圖2所示，支架4、調節支架5和連接支架6均為中空結構，進水管9和出水管10并列布置在支架4、調節支架5內部，進水管9沿連接支架6的一側流入LED燈管11，出水管10與流出LED燈管11的管路連接，LED燈管11的內部為進水管9和出水管10的交匯管;進水管9和出水管10對稱布置在連接支架6的U形框架結構內。通過進水管9和出水管10對LED燈管11的散熱進行控制，同時實現LED燈管11照射出水紋的效果。

3.多連桿調節機構

多連桿調節機構如圖3所示，包括螺紋桿12、第一連桿a13.1、第一連桿b13.2、第二連桿a14.1、第二連桿b14.2、第三連桿a15.1、第三連桿b15.2、第四連桿a16.1、第四連桿b16.2、第五連桿a17.1、第五連接b17.2;螺紋桿12頂部與調節旋鈕8連接，螺紋桿12底部與第一連桿a13.1和第一連桿b13.2連接。

第一連桿a13.1與第二連桿a14.1連接，第二連桿a14.1與第三連桿a15.1通過固定鉸接座a連接在一起，第三連桿a15.1與第四連桿a16.1連接，第四連桿a16.1與第五連桿a17.1連接，第五連桿a17.1穿過燈罩7后與反光層18的一端連接。

第一連桿b13.2與第二連桿b14.2連接，第二連桿b14.2與第三連桿b15.2通過固定鉸接座b連接在一起，第三連桿b15.2與第四連桿b16.2連接，第四連桿b16.2與第五連桿b17.2連接，第五連桿b17.2穿過燈罩7后與反光層18的另一端連接。

第一連桿a13.1、第二連桿a14.1、第三連桿a15.1、第四連桿a16.1和第五連桿a17.1組成第一多連桿機構。

第一連桿b13.2、第二連桿b14.2、第三連桿b15.2、第四連桿b16.2和第五連接b17.2組成第二多連桿機構。

第一多連桿機構和第二多連桿機構對稱布置。

固定鉸接座a和固定鉸接座b安裝在燈罩7上，第五連桿a17.1和第五連桿b17.2均為單自由度直線約束。

反光層18由彈性塑料制成，彈性塑料的外表面層涂有光反射材料。

支架4、調節支架5和連接支架6的端部處設有凹槽，進水管9和出水管10通過凹槽伸出或進入支架4、調節支架5、連接支架6的內部。? LED燈管11分為兩層結構，LED燈管11的內部為LED發光單元，LED發光單元與外部包有透明的玻璃罩，交匯管盤在玻璃罩表面，交匯管的外部包有密封玻璃罩。

三、調光控溫節能臺燈工作原理

首先，通過支架4、調節支架5和連接支架6調節燈罩7以及LED燈管11至合適的位置。

然后，打開開關，LED燈管11發光，啟動水泵3，水泵3將底座1內水槽內的水泵入進水管9中，進水管9沿著支架4、調節支架5和連接支架6的內部進入LED燈管11內，流經LED燈管11內LED發光單元的水進入出水管10內，出水管10內的水順著連接支架6調節支架5和支架4流入底座1內的水槽2中，完成水流循環。

當LED燈管11的燈光強度需要調整的時候，轉動調節旋鈕8擰緊，調節旋鈕8帶動螺紋桿12轉動，螺紋桿12對第一連桿a13.1和第一連桿b13.2產生推力作用，第二連桿a14.1和第二連桿b14.2產生轉動力矩，第三連桿a15.1帶動第四連桿a16.1運動，第三連桿b15.2帶動第四連桿b16.2運動，進而第五連桿a17.1和第五連接b17.2對反光層18產生拉伸作用，此時反光層18對LED燈管11發出的光產生分散作用，燈光強度被調暗;反之燈光強度被增強。

四、本文創新點

本文巧妙利用機械結構，針對日常生活中常見的實際問題開展研究，設計了一款調光控溫臺燈，本設計主要具有以下創新點：

1、本文所設計的調光控溫臺燈通過水循環系統對LED發光單元散發的熱量進行吸收，通過水泵排入水槽中，實現了對LED發光單元的降溫處理。

2、該調光控溫臺燈的LED發光單元外設流水，通過燈光的照射形成水紋圖形，臺燈的照射效果更佳多元化。

3、臺燈利用多連桿調節機構對反光層的角度進行調節，通過反射角度的調整實現對LED發光強度的調整。

本文針對日常生活中常見的家用電器中存在的問題，提出具有針對性的設計方案。方案在基本不增加臺燈生產成本的情況下能夠取得調光控溫的特點，同時具有節能減排的效果，具有較強的應用價值。

參考文獻：

[1]劉鑫.循環經濟視角下的工業企業節能減排環境績效審計評價指標研究[D]中國海洋大學，2014

[2]陸苗霞，李金龍，李斌.調光臺燈的設計[J]科技廣場，2012（07）：143-146

[3]武銀蘭，張青蘭.飽和食鹽水比熱容的測量[J]大學物理實驗，2011，24（05）：32-34