基于便攜式臺燈的設計的研究

楊海祥

摘要：本文主要針對臺燈結構基礎部分的研究，利用臺燈的每個部分進行了臺燈配件的匯總，做了臺燈燈光的設計。首先對臺燈的亮度和發光范圍進行了分析，解決了燈光護眼的問題，對臺燈的遮光性和最佳發光亮度進行分析設計，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化模型，確定了目標方程，然后進行約束條件的構造，通過計算得到了臺燈配件的最優組合方案，既滿足了耗費最低，又滿足了重量最優的要求。

關鍵詞：遮光性;最佳發光亮度;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能燈，有的臺燈能夠滿足應急照明的需要。

此次任務是幫助中小學生設計一個便攜式臺燈，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。給出臺燈的設計方案和使用手冊，要體現它的美觀和實用性。根據零件配置設計兩個最優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，通過網絡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布網上的相關信息燈具，并應從知網等網站尋找其標準制定相關內容。其中要特別注意實用性和外觀的設計。設計最低造價和最低重量的要求，我們可以進行多目標優化模型的建立，通過構造目標函數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視覺作業臺燈其燈罩側面的透亮面積應不小于10cm2，透亮表面的亮度應在510 cd/m2和170 cd/m2之間。

我們可以了解到，中小學生的眼睛發育未成熟，而通透性有大于成人的，更易受到相關影響。藍光的波長在 450nm 左右，正好與人體的司辰視覺有關，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，已經成為夜間工作和學習必不可少的伴侶，其設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，它不僅要能夠實現其照明的原始功能，還要具備視覺享受和裝飾環境的作用。產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品，往往比較容易獲得成功外觀新穎、造型獨特的產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品之間建立一種積極的聯系。臺燈與我們的生活息息相關，所以我們在設計的時候一定要考慮到它與我們密切相關的關系，所以我們在設計燈架高度時要注意其升降的范圍滿足絕大多數人，而且臺燈的發光范圍。不能在合理角度刺激內直接到人眼，另外我們希望開關控制是方便舒適的。開關。尺度大小要按照人的生理結構來設計，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，以求和周圍環境燈光達成一種和諧的氛圍。在開關方式上，我們選擇了觸摸式感應開關，以盡可能營造安靜的學習工作環境。

結論：臺燈燈光嚴格按照國標要求進行，分析結果具有一定的嚴謹性。臺燈的配件組合通過多目標優化模型進行求解，設計結果參數可信度強。臺燈的組成部分考慮較為片面，無法針對細微部件進行設計。后續將進行臺燈更加深入的部件進行設計改造。我們希望我們臺燈的外觀設計是符合用戶使用直覺的，在這個角度來說，即用戶看到我們設計的臺燈外觀按鍵之后，就能大概明白每個功能區所具有的相應本領，這也是大多數設計者在追求的。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的一種裝飾。

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