太阳能粘贴式台灯

伍成晶 陈霖周廷 王兴坤 兰明锟 陈广

摘 要：据调研机构数据表明，自2010年以来，国内的LED灯销量平均增幅达35%，且太阳能的使用量也成直线上升趋势。一方面为了响应国家节能减排的号召，另一方面则是解决人们生活需求，本研究设计了一款多功能台灯——太阳能粘贴式台灯。该台灯利用可折叠技术，对台灯外形结构进行可伸缩设计，减少对空间使用面积，方便携带。该台灯具有太阳能蓄电功能，节约能源。该台灯采用粘贴式固定，使用方便。在台灯底座设有USB接口，便于充放电。底座内部装有蚊香片，可供使用者驱赶蚊虫。在台灯顶部装有风扇，在炎炎夏日，台灯不会有发热现象。该款台灯功能需求多样化，实用价值高，可在社会上广泛使用。

关键词：LED；太阳能；多功能；结构设计

1 绪论

由古至今，人类对照明技术的研究可谓是苦心孤诣。由远古的火把照明到现在遍地开花的LED照明。调研机构数据表明，自2006 年到2014年，国内的LED台灯销售复合年均增长率达到49%。即使目前台灯外型美观，使用方便，但存在着很多弊端。第一，辐射大，传统台灯使用白炽灯或者荧光灯作为光源，能够发射出紫外线，这些紫外线能够穿透灯管表面，辐射距离长达一米，能够对人皮肤、眼睛和大脑造成直接的影响。第二，高频闪，普通荧光灯的频闪每分钟大约50次，眼睛不舒服。第三，功能单一，市场上的台灯大多都只有照明一个功能，不能满足 其他使用需求。第四，使用时的固定方式，市场上的台灯都是放置在水平面上，使用不方便。因此根据以上几种情况，综合能源、照明方式、照明工具等因素制作一款多功能的太阳能粘贴式台灯，来弥补现在台灯的不足，满足使用者需求。

2 项目实施背景

步入21世纪后，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，能源和环境以成为全球的热点问题。而能源问题更为突出，各国都在寻求解决能源危机的方法，一条道路是寻找新能源和再生能源的利用；另一条是寻求新的节能技术。由古至今，人类对照明技术的研究可谓是苦心孤诣。由远古的火把照明到现在遍地开花的LED照明。不管是从热能转换为光能，还是从电能转换为光能，都存在大量不可再生能源的浪费。

据调查可知，2010年起，中国超越美国成为世界上一次能源消费第一大国。2012年一次能源消费量为2735百万吨油当量，占世界总消费量21.9%。2013年一次能源消耗量占全球22.4%，位居世界第一。LED被称为第四代照明光源或绿色能源，具有节能、环保、寿命长、体积小等特点，广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等城市夜景等领域。通过大量的市场分析，市场对于台灯的要求主要体现在：一是追求个性化；二是功能的多样性及环保性。

了解台灯的种类、材料、市场需求等情况，从中分析市场的变化趋势，市场上的台灯种类繁多，销售量也不尽相同，主要区别于材料和创意。因此台灯已不再是简单的照明工具，而是逐步向组合化、装饰化、高效节能化发展。调研机构数据表明，自2006 年到2014年，国内的LED台灯销售复合年均增长率达到49%，如图1所示。而海外市场达80%的家庭普及率，LED照明市场呈逐年上升趋势。此外，中国台灯产业发展研究报告首次提出“新型台灯产业”和“替代品产业”的概念，并以此为基础，界定了其具体的内涵，建立起评价体系和量化指标体系。

3 臺灯的设计与实现

3.1 粘贴式太阳能台灯的组成

太阳能粘贴式台灯是一种将太阳光能转换成电能的新型独立节能产品，它主要是由LED灯、蓄电池、随心粘、太阳能板组成。这款台灯最大的特点是可操作性强、节省空间、集成化高、易安装、节能环保、安全等。

3.1.1 LED灯

发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。具有节能、长寿、环保、无频闪、高速状态工作等优点。

塑料材质：隔水性好、色泽鲜艳、耐腐蚀、牢固耐用，质量轻，不易碎，耐老化，加工灵活自由，价格便宜，但环保性差，长时间高温易变形。

3.1.2 太阳能板

是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分。其主要的功能是将太阳能转换成电能，给蓄电池提供电能。

3.1.3 随心粘

一种行行复合材料制作而成，可以重复使用，方便携带。其主要的功能是可以将所需物品粘到木质平面、墙面、玻璃面等平面。通过自身的吸附力将两件物体进行固定，起到衔接作用。

3.1.4 蓄电池

由镍镉电池（NiCd battery）改良而来的，其以能吸收氢的金属代替镉（Cd）。它以相同的价格提供比镍镉电池更高的电容量、比较不明显的记忆效应、以及比较低的环境污染（不含有毒的镉）。其回收再用的效率比锂离子电池好，被称为是最环保的电池。

3.2 结构发明内容

太阳能粘贴式台灯发明主要由底座、灯罩和中间杆件组成。每个构件间由万向转换头连接，实现台灯折叠、方向转换等功能。

3.2.1 底座（图3）

台灯底座设计为一个长120mm，宽、高都为80mm的长方体。台灯底座是台灯的身体部位，其里面包括蓄电池、电路板。蓄电池是供给台灯照明的电源，决定台灯持续工作时长。电路板是控制台灯工作形式的元件，是台灯的心脏。

3.2.2 中间杆件（图4）

中间杆件是连接底座和灯罩的支撑构件，其是有两个形状、大小都相同的圆形管道构成。中间杆件一方面可以支撑台灯工作，一方面可以实现台灯折叠达到减小空间占有量。

3.2.3 灯罩（图5）

灯罩是台灯的执行部分，其结构主要目的是用来固定LED灯，其形状主要目的是用来控制灯光，保护视力。

3.2.4 粘贴部分（图6）

将台灯底座设置有四个小矩形和一个大矩形。其主要目的用来固定随心粘，方便使用者固定台灯工作时的状态。

3.3 结构实施方式

台灯是由许多个零部件组成的，每个零部件间都有不同的工作形式和连接方式。

台灯灯泡包括多个依次嵌套且可以相对滑动的单体，每个单体的底面上设置有LED灯泡，内嵌套单体侧面设置有LED灯泡的通断电开关。为了实现伸缩的同时逐节点亮或熄灭LED灯泡，在壳体侧面设置触发开关，当单体之间收缩嵌套时，开关压缩，LED灯泡的电源断开，当单体之间滑动伸出后，开关恢复原状，LED灯泡的电源接通。台灯底座（图3）的侧面设置2个USB接口，台灯可实现充电、放电功能。底面设置有随心粘卡槽，将随心粘固定在卡槽内，当台灯使用时揭开卡槽盖，反之关闭即可。内部设置有蓄电池、电路板、光伏板充电盒、风扇、蚊香片。蓄电池与光伏板充电盒相连，充电盒长18cm，宽12cm，高15cm。其长方体盒子上端放置光伏板，且单独作为一个整体出现。光伏板下边放置电路板，电路包括充电电路和过充保护电路，充电盒有指示灯显示。底座的前端面上设置有风扇开关，可独立启动无叶风扇，风从无叶风扇内侧的条缝中射出。蚊香片设置在风扇斜上端，通过风扇驱动蚊香散布空间，达到蚊香片作用。底座与中间杆件、灯罩与中间杆件都是利用万向接头连接。杆件通过底座表面设有的滚槽将杆件和底座处在一个平面，灯罩利用万向接头转动和底座侧面设有的卡槽固定，可作为手电筒来使用。巧妙的节省了空间，提供了集成度。

4 结论

本研究设计的太阳能粘贴式台灯，其主要由由LED灯、蓄电池、随心粘、太阳能板组成。第一，太阳能蓄电，台灯上的太阳能电池板可直接将吸收太阳能转化为供台灯使用的电能储存在蓄电池中，不仅节约能源而且环保。第二，粘贴式固定，底座上的随心粘可将台灯在空间平面上固定，方便使用。第三，折叠式设计，极大减小占地面积，便于携带。第四，利用LED灯照明，节能、长寿、环保、无频闪、高速等。该款台灯功能需求多样化，实用价值高，可在社会上广泛使用。

参考文献：

[1]姜忠昱.一种太阳能蓄电的多功能台灯的设计[J].科技经济导刊，2016.

[2]何天龍，何易.新型太阳能灯设计研究与应用[J].江西能源，2005.

[3]夏晓慧，杨党强，翁晓林，宋胜男，金阳.聚光型太阳能灯的设计[J].江西能源，2009.

[4]徐清涛.灯饰设计[M].北京：高等教育出版社，2010.