“悅”視臺燈的設計

嚴婧悅

項目背景

才上3年級，我就近視了，身邊有同學也陸續戴上了眼鏡。我通過網絡了解到，我國青少年近視率高居世界第一，僅在3年級和8年級學生中，視力不良檢出率就分別達36.5%和65.3%。為什么那么多學生會近視呢？通過上網查閱文獻資料和走訪眼科醫生，我了解到，青少年近視除了遺傳和病變，主要是寫字姿勢不正確、用眼時間過長和大量時間使用電子類產品造成，其中用眼時間過長和光線強度不適宜是造成近視的突出原因。因為長時間用眼通常是在寫作業和看書的時候，所以我就想到，合適的臺燈也許能幫助我“控制”近視。逛了一圈淘寶，我發現市場上的護眼臺燈，主要是在減免藍光危害和合理光強度方面設計研究的，這些臺燈在功能上還是不夠理想。

設計思路

看了那么多臺燈后，我覺得要維持我的視力，除改正寫字姿勢以外，還需要控制用眼時間和光照強度。于是，我想在現有護眼臺燈的基礎上，增加控制用眼時間和固定光強度這兩個功能，這樣就能幫助我健康用眼，減少和緩解近視。

計時提醒 針對用眼時間過長這個因素，通過30分鐘蜂鳴提醒和40分鐘延時熄燈，起到控制用眼時間效果。時間的界定主要參考了百度、360文獻資料和蘇州眼視光醫院主任醫師的建議，有一定的可靠性。

?固定光強度 在距臺燈光源照射面35厘米處，始終保持光強度500勒克斯。綜合國家標準、眼科醫生推薦和光照強度舒適度實驗數據，500勒克斯是比較適合閱讀和書寫的光照強度。

制作原理

我在普通臺燈上安裝了光敏傳感器，利用Scratch軟件編程，使其可以根據周圍環境的明暗情況實現自動無級調光功能，保證臺燈閱讀書寫區域的光照強度保持在500勒克斯左右（ 光源至讀寫區的高度約為35厘米）。其次，利用Arduino平臺實現了用燈30分鐘的蜂鳴提醒和40分鐘的強制斷電功能。通過科學的光照強度和用眼時長輕松方便地保護使用者的視力。臺燈的用材及工作原理如圖1和圖2所示。

研究過程

第1版：計時提醒

第1版“悅”視臺燈在普通臺燈的基礎上，利用Arduino編輯程序，設置臺燈開啟30分鐘后，自動蜂鳴提醒。當聽到蜂鳴聲響，就需要讓眼睛休息一下了。為什么設置30分鐘提醒呢？因為眼科醫生告訴我，用眼寫作業30分鐘后，一定要站起來看看遠方，以緩解眼睛疲勞。后來，在實際使用臺燈過程中，有時臺燈蜂鳴提醒了，我就自覺站起來，看看遠方放松眼睛;但有時蜂鳴提醒時，我正好在思考，就不太想站起，于是就會忽視提醒，繼續用眼。由此，我覺得只是蜂鳴提醒似乎還不夠，還需要再下點狠招，才能真正起到提醒督促我的效果

第2版：計時提醒+自動熄燈

在苦想如何能讓提醒更到位時，媽媽說：“聽到提醒后，你直接把臺燈關掉唄！”對啊！這是一個好辦法。于是我跟教師說了這個情況和想法。在交流中，我們發現如果30分鐘直接熄燈，雖然是很好的提醒，但是沒有緩沖。結合平時使用的感受，我們決定使用30分鐘時，依然提醒，如果能起到效果，那就很好。如果30分鐘時，使用者正好在思考或是做題到一半，那就再延遲10分鐘，也就是40分鐘時自動熄燈。這樣既考慮了實際情況也起到了提醒效果。于是， 我在第1 版Arduino程序的基礎上，添加了40分鐘自動熄燈的命令，這樣計時提醒功能起到了效果，能很好地督促我養成良好的用眼習慣。

第3版：計時提醒+ 自動熄燈+光強度自動調節

確定用眼舒適的光照強度 通過網絡查找、咨詢教師和尋求專家的幫助，我了解到，人眼睛書寫閱讀比較舒服的光線強度是500勒克斯左右。從中華人民共和國國家標準（GB/T9473—2008） 讀寫作業臺燈性能要求中的“5.8.2”條看，臺燈照射下閱讀和書寫區光照強度500勒克斯為對眼睛比較有利的光線。

用眼舒適光強度測試 參加測試的同學分別來自3—6年級，共調查100位，去掉3個光照強度舒適度偏低的和1個特高的，有效樣本96份，測試均值為502勒克斯。

改良 參照國家標準，結合了解的信息和實際測試數據，我在第2版的基礎上，利用Scratch軟件，讓臺燈不僅能計時提醒，還能根據周邊環境情況自動調節亮度，使臺燈下的讀寫區域始終保持500勒克斯左右的光照強度（ 光源至讀寫區的高度約為35厘米）。這樣就真正起到“悅”視的效果了。

使用方法

??打開臺燈開關，啟動計時程序。30分鐘時，蜂鳴提醒，40分鐘自動熄燈。

??打開臺燈開關，光敏傳感器自動感知環境光照強度，調節光源亮度，將讀寫區域的光照強度始終控制在500勒克斯。

總結和展望

“悅”視臺燈增加了臺燈的功能，保障了合理用眼時間，自動調節到合適的光照強度，幫助使用者養成良好的用眼習慣，在一定程度上緩解近視發生。

本品的新穎之處就在于將科學護眼的用眼時間和在合適光照強度下用眼的要求，通過編程加入到了普通臺燈的功能之中，讓臺燈幫助照明的同時，起到“悅”視護眼效果。

影響視力的因素有很多，“悅”視臺燈僅僅起到了控制用眼時間和自動調節合適光強度的作用。今后，我還想進一步考慮眼睛與書本距離、頻閃、色溫、色譜等對眼睛有影響的因素，讓“悅”視臺燈能更好更科學地保護我們的視力，減少校園的“小眼鏡”。

專家評語

項目通過對穩定光強度的實驗和問卷，設計出自動調節光強度的無極調光臺燈，研究過程較為科學，研究結果有較大的實用性。項目采用問卷法、文獻法、訪談法和實驗測量法，確定了適合青少年的光強度為500勒克斯，對預防近視提供了數據支持，自動無極調光臺燈的設計具有新穎性，可能是未來臺燈發展的一個方向。