基于便携式台灯的设计的研究

杨海祥

摘要：本文主要针对台灯结构基础部分的研究，利用台灯的每个部分进行了台灯配件的汇总，做了台灯灯光的设计。首先对台灯的亮度和发光范围进行了分析，解决了灯光护眼的问题，对台灯的遮光性和最佳发光亮度进行分析设计，其次确定了台灯的部件组合以及台灯的人体工程学的解释，对台灯的组合方案以及使用方法做出了解释。最后我们建立了最优化模型，确定了目标方程，然后进行约束条件的构造，通过计算得到了台灯配件的最优组合方案，既满足了耗费最低，又满足了重量最优的要求。

关键词：遮光性;最佳发光亮度;人体工程学;目标方程

中图分类号：TM923.44文献标识码：A文章编号：1672-9129（2020）13-0174-01

引言：台灯是生活中必不可少的一件家用电器，台灯主要分为两种，一种是装有夹子的，另一种则是立于桌面上的，照明区域集中与一小部分，方便人们的学习与工作，一般台灯用的是白炽灯或者节能灯，有的台灯能够满足应急照明的需要。

此次任务是帮助中小学生设计一个便携式台灯，要求价格成本要少于50元，重量要低于600克，造型美观，便携使用，将制作台灯所需要的零件价格和重量进行汇总，并制作一个表格。通过查阅资料给出一个保护学生视力的亮度要求。给出台灯的设计方案和使用手册，要体现它的美观和实用性。根据零件配置设计两个最优方案要求台灯的总造价最低或者重量最低。

1问题分析

我们首先对台灯的主要组成部分进行分析，台灯主要有三个部分组成，包括光源，电源，电路板，外壳以及夹子组成，通过网络商城的搜集我们会得到台灯的配件价格以及重量，我们可以考虑检索国家标准发布网上的相关信息灯具，并应从知网等网站寻找其标准制定相关内容。其中要特别注意实用性和外观的设计。设计最低造价和最低重量的要求，我们可以进行多目标优化模型的建立，通過构造目标函数和约束条件可以求解最低造价和最低重量。

2模型建立与求解

由于孩童的眼睛距读写桌面的高度一般低于400mm，坐着抬头可能看得见光源，所以需要对亮度加以限制。屏幕亮度以200cd/㎡作为限值，对LED 模组亮度则限定在 2000cd/㎡，LED 模组亮度是屏幕亮度的十倍，十倍亮度比的照明效果才认为是舒适的。

VDT视觉作业台灯在正常工作位置的出光口面高度低于750mm时，人采用坐姿从任何正常使用的位置上看，有上射光线的VDT视觉作业台灯其灯罩侧面的透亮面积应不小于10cm2，透亮表面的亮度应在510 cd/m2和170 cd/m2之间。

我们可以了解到，中小学生的眼睛发育未成熟，而通透性有大于成人的，更易受到相关影响。蓝光的波长在 450nm 左右，正好与人体的司辰视觉有关，它有较强的使人分泌褪黑色素抑制剂的能力。褪黑色素的减少会使人兴奋，不入眠。长此下去会影响人的免疫机制。所以我们可以得出结论，青少年学生在夜晚不建议使用高色温的LED灯。台灯作为日常生活照明工具的一种，已经成为夜间工作和学习必不可少的伴侣，其设计不仅仅只是为了照明而已。随着人们审美意识的提高，对台灯的造型提出了更高的要求，它不仅要能够实现其照明的原始功能，还要具备视觉享受和装饰环境的作用。产品想要获得消费者的青睐，就必须拥有一些消费者所认可的品质和特征。被认为是“有用的、好用的、希望拥有的”功能特征和造型的产品，往往比较容易获得成功外观新颖、造型独特的产品更容易刺激使用者的感觉器官，给人以赏心悦目的感觉，就能够在使用者与产品之间建立一种积极的联系。台灯与我们的生活息息相关，所以我们在设计的时候一定要考虑到它与我们密切相关的关系，所以我们在设计灯架高度时要注意其升降的范围满足绝大多数人，而且台灯的发光范围。不能在合理角度刺激内直接到人眼，另外我们希望开关控制是方便舒适的。开关。尺度大小要按照人的生理结构来设计，保证我们能在举手投足间方便地控制台灯。另外，台灯的外观色彩要尽量使用暖色系或温和的颜色，以求和周围环境灯光达成一种和谐的氛围。在开关方式上，我们选择了触摸式感应开关，以尽可能营造安静的学习工作环境。

结论：台灯灯光严格按照国标要求进行，分析结果具有一定的严谨性。台灯的配件组合通过多目标优化模型进行求解，设计结果参数可信度强。台灯的组成部分考虑较为片面，无法针对细微部件进行设计。后续将进行台灯更加深入的部件进行设计改造。我们希望我们台灯的外观设计是符合用户使用直觉的，在这个角度来说，即用户看到我们设计的台灯外观按键之后，就能大概明白每个功能区所具有的相应本领，这也是大多数设计者在追求的。在最后我们也希望台灯在局部控制，显示外型等方面清晰优美，一方面有利于用户操作;另一方面，即使在不使用的时候，台灯也可以我们室内的一种装饰。

参考文献：

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