“悦”视台灯的设计

严婧悦

项目背景

才上3年级，我就近视了，身边有同学也陆续戴上了眼镜。我通过网络了解到，我国青少年近视率高居世界第一，仅在3年级和8年级学生中，视力不良检出率就分别达36.5%和65.3%。为什么那么多学生会近视呢？通过上网查阅文献资料和走访眼科医生，我了解到，青少年近视除了遗传和病变，主要是写字姿势不正确、用眼时间过长和大量时间使用电子类产品造成，其中用眼时间过长和光线强度不适宜是造成近视的突出原因。因为长时间用眼通常是在写作业和看书的时候，所以我就想到，合适的台灯也许能帮助我“控制”近视。逛了一圈淘宝，我发现市场上的护眼台灯，主要是在减免蓝光危害和合理光强度方面设计研究的，这些台灯在功能上还是不够理想。

设计思路

看了那么多台灯后，我觉得要维持我的视力，除改正写字姿势以外，还需要控制用眼时间和光照强度。于是，我想在现有护眼台灯的基础上，增加控制用眼时间和固定光强度这两个功能，这样就能帮助我健康用眼，减少和缓解近视。

计时提醒 针对用眼时间过长这个因素，通过30分钟蜂鸣提醒和40分钟延时熄灯，起到控制用眼时间效果。时间的界定主要参考了百度、360文献资料和苏州眼视光医院主任医师的建议，有一定的可靠性。

?固定光强度 在距台灯光源照射面35厘米处，始终保持光强度500勒克斯。综合国家标准、眼科医生推荐和光照强度舒适度实验数据，500勒克斯是比较适合阅读和书写的光照强度。

制作原理

我在普通台灯上安装了光敏传感器，利用Scratch软件编程，使其可以根据周围环境的明暗情况实现自动无级调光功能，保证台灯阅读书写区域的光照强度保持在500勒克斯左右（ 光源至读写区的高度约为35厘米）。其次，利用Arduino平台实现了用灯30分钟的蜂鸣提醒和40分钟的强制断电功能。通过科学的光照强度和用眼时长轻松方便地保护使用者的视力。台灯的用材及工作原理如图1和图2所示。

研究过程

第1版：计时提醒

第1版“悦”视台灯在普通台灯的基础上，利用Arduino编辑程序，设置台灯开启30分钟后，自动蜂鸣提醒。当听到蜂鸣声响，就需要让眼睛休息一下了。为什么设置30分钟提醒呢？因为眼科医生告诉我，用眼写作业30分钟后，一定要站起来看看远方，以缓解眼睛疲劳。后来，在实际使用台灯过程中，有时台灯蜂鸣提醒了，我就自觉站起来，看看远方放松眼睛;但有时蜂鸣提醒时，我正好在思考，就不太想站起，于是就会忽视提醒，继续用眼。由此，我觉得只是蜂鸣提醒似乎还不够，还需要再下点狠招，才能真正起到提醒督促我的效果

第2版：计时提醒+自动熄灯

在苦想如何能让提醒更到位时，妈妈说：“听到提醒后，你直接把台灯关掉呗！”对啊！这是一个好办法。于是我跟教师说了这个情况和想法。在交流中，我们发现如果30分钟直接熄灯，虽然是很好的提醒，但是没有缓冲。结合平时使用的感受，我们决定使用30分钟时，依然提醒，如果能起到效果，那就很好。如果30分钟时，使用者正好在思考或是做题到一半，那就再延迟10分钟，也就是40分钟时自动熄灯。这样既考虑了实际情况也起到了提醒效果。于是， 我在第1 版Arduino程序的基础上，添加了40分钟自动熄灯的命令，这样计时提醒功能起到了效果，能很好地督促我养成良好的用眼习惯。

第3版：计时提醒+ 自动熄灯+光强度自动调节

确定用眼舒适的光照强度 通过网络查找、咨询教师和寻求专家的帮助，我了解到，人眼睛书写阅读比较舒服的光线强度是500勒克斯左右。从中华人民共和国国家标准（GB/T9473—2008） 读写作业台灯性能要求中的“5.8.2”条看，台灯照射下阅读和书写区光照强度500勒克斯为对眼睛比较有利的光线。

用眼舒适光强度测试 参加测试的同学分别来自3—6年级，共调查100位，去掉3个光照强度舒适度偏低的和1个特高的，有效样本96份，测试均值为502勒克斯。

改良 参照国家标准，结合了解的信息和实际测试数据，我在第2版的基础上，利用Scratch软件，让台灯不仅能计时提醒，还能根据周边环境情况自动调节亮度，使台灯下的读写区域始终保持500勒克斯左右的光照强度（ 光源至读写区的高度约为35厘米）。这样就真正起到“悦”视的效果了。

使用方法

??打开台灯开关，启动计时程序。30分钟时，蜂鸣提醒，40分钟自动熄灯。

??打开台灯开关，光敏传感器自动感知环境光照强度，调节光源亮度，将读写区域的光照强度始终控制在500勒克斯。

总结和展望

“悦”视台燈增加了台灯的功能，保障了合理用眼时间，自动调节到合适的光照强度，帮助使用者养成良好的用眼习惯，在一定程度上缓解近视发生。

本品的新颖之处就在于将科学护眼的用眼时间和在合适光照强度下用眼的要求，通过编程加入到了普通台灯的功能之中，让台灯帮助照明的同时，起到“悦”视护眼效果。

影响视力的因素有很多，“悦”视台灯仅仅起到了控制用眼时间和自动调节合适光强度的作用。今后，我还想进一步考虑眼睛与书本距离、频闪、色温、色谱等对眼睛有影响的因素，让“悦”视台灯能更好更科学地保护我们的视力，减少校园的“小眼镜”。

专家评语

项目通过对稳定光强度的实验和问卷，设计出自动调节光强度的无极调光台灯，研究过程较为科学，研究结果有较大的实用性。项目采用问卷法、文献法、访谈法和实验测量法，确定了适合青少年的光强度为500勒克斯，对预防近视提供了数据支持，自动无极调光台灯的设计具有新颖性，可能是未来台灯发展的一个方向。