“酷樂無影”臺燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張雨 何翠 楊博 張亞萍

摘 要：該文針對普通臺燈在使用時(shí)容易產(chǎn)生手影及欠缺娛樂性、人性化設(shè)計(jì)的問題，提出了一種雙燈頭可調(diào)光音樂臺燈的工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分析了雙燈頭可調(diào)光音樂臺燈的性能特點(diǎn)及潛在的市場價(jià)值。

關(guān)鍵詞：臺燈 雙燈頭 音樂播放 可調(diào)光開關(guān)

中圖分類號：F21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-02

目前，市場上的臺燈大多是普通照明臺燈，照明負(fù)載主要為日光燈、白熾燈、LED燈，功能單一，很難滿足人們現(xiàn)在多樣化的需求。而且，現(xiàn)在近視是困擾大部分人，尤其是學(xué)生群體的一個(gè)普遍問題，主要原因之一就是在使用臺燈時(shí)，由于有手影的產(chǎn)生而使光線亮度減弱，使用者容易產(chǎn)生視覺疲勞造成的。該設(shè)計(jì)針對現(xiàn)有臺燈存在的問題，對其進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出了具有音樂播放和調(diào)節(jié)光線強(qiáng)度功能的雙燈頭臺燈。

1 設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)主要是以家庭用臺燈為主體，增加了音樂播放功能，且外置USB接口，可以對音樂文件進(jìn)行傳輸；為消除手影的產(chǎn)生，采用了雙燈頭設(shè)計(jì)，并且利用旋鈕可調(diào)光開關(guān)，使其可以調(diào)節(jié)光線的強(qiáng)弱程度；該設(shè)計(jì)的照明負(fù)載為白熾燈，使用者可以根據(jù)自己的需要選擇或更換不同功率的燈泡，不僅貼近消費(fèi)者，而且延長了臺燈的使用壽命，這樣的設(shè)計(jì)更加人性化，更加符合現(xiàn)代家庭消費(fèi)理念。

2 臺燈的整體構(gòu)造

圖1 雙燈頭音樂可調(diào)光臺燈電路圖

本作品設(shè)計(jì)電路如圖1所示：主要由外接電源、音樂播放器電路、臺燈照明電路三部分組成。外接電源電路中的穩(wěn)壓電路，保證了音樂播放器電路與臺燈照明電路的正常工作，且音樂播放器電路與臺燈照明電路采用并聯(lián)的連接方式，在工作的同時(shí)互不影響。

2.1 雙燈頭開關(guān)可調(diào)光設(shè)計(jì)原理解釋

2.1.1 白熾燈泡的選擇

為了實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié)燈光亮暗的效果，采用旋鈕式可調(diào)光開關(guān)來控制電路中電流來調(diào)節(jié)燈光的亮度。根據(jù)調(diào)查，在了解了市面上各種類型的照明燈發(fā)光原理之后，本設(shè)計(jì)選擇白熾燈作為照明負(fù)載。LED燈使用低壓電源，供電電壓在6～24 V之間，LED驅(qū)動都是恒流驅(qū)動，改變LED燈兩端的電壓會燒壞LED燈珠或使其不能正常工作；日光燈其兩端的工作電壓為220 V，燈管是由鎮(zhèn)流器、啟輝器觸極、燈絲、雙金屬片構(gòu)成，但其體積較大，長度較長，適用于室內(nèi)空間面積較大的照明使用，而且由于日光燈的發(fā)光原理，當(dāng)用調(diào)光開關(guān)改變?nèi)展鉄魞啥说碾妷簳r(shí)，其光線亮度基本不改變，即日光燈只有亮或不亮兩種狀態(tài)。

白熾燈在其兩端可加載0～220 V電壓，只要燈絲溫度超過2000 ℃，燈絲就處于白熾狀態(tài)，發(fā)出光亮，而且溫度越高，亮度就會越亮，且發(fā)出的燈光穩(wěn)定，不會有頻閃出現(xiàn)。當(dāng)改變白熾燈兩端工作電壓時(shí)，白熾燈的亮度也會發(fā)生改變，符合調(diào)光的原理。且白熾燈市場上價(jià)格低，易于更換，燈光柔和，能為廣大使用者帶來

便利。

2.1.2 雙燈頭設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段市面上的臺燈大都以單燈頭照明為主，但單燈頭照明臺燈在使用時(shí)，不管從哪個(gè)方向進(jìn)行照明，都會有手影產(chǎn)生，為使用者的學(xué)習(xí)、工作帶來不便?；诖?，本作品設(shè)計(jì)采用了獨(dú)特的雙燈頭照明臺燈設(shè)計(jì)。

雙燈頭照明臺燈是在原單燈頭照明臺燈的電路內(nèi)并聯(lián)一個(gè)照明電路，使兩個(gè)照明燈頭可以協(xié)同工作且互不影響，達(dá)到消除部分手影的目的。當(dāng)打開一個(gè)照明燈頭開關(guān)時(shí)，由于光的直線傳播，不管臺燈是放在使用者的左方、右方、還是前方時(shí)，都會由于手的遮擋作用而產(chǎn)生手影，因此容易使使用者產(chǎn)視覺疲勞。此時(shí)，打開另外一個(gè)照明燈頭，此照明燈頭的光線向四周發(fā)出，可以照射到第一個(gè)照明燈頭產(chǎn)生的陰影區(qū)，減弱手影的作用效果，增加使用者工作區(qū)的亮度，從而可以消除一部分的手影，為工作者帶來方便。

2.1.3 旋鈕式可調(diào)光開關(guān)設(shè)計(jì)

如圖2所示，臺燈照明電路的兩個(gè)照明設(shè)備由兩個(gè)旋鈕式可調(diào)光開關(guān)控制調(diào)節(jié)燈光亮度，滿足使用者不同的需求。

如圖2，以開關(guān)一為例：當(dāng)開關(guān)處于1位置時(shí)，電路處于斷開狀態(tài)，白熾燈無法正常工作。當(dāng)其以順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動至位置2時(shí)，臺燈的電路與總電路接通，臺燈開始工作。在位置2時(shí)，接入電路中的滑動變阻器的阻值最小，所以此時(shí)通過電路的電流最大，白熾燈內(nèi)的鎢絲溫度可很快達(dá)到2000 ℃以上，發(fā)光發(fā)熱正常工作，此時(shí)燈光最亮。隨著滑片順時(shí)針的旋轉(zhuǎn)，接入電路中的阻值逐漸增大，流過燈絲的電流逐漸減小，溫度和熱度也有所降低，所以燈光的亮度較前面有所下降。當(dāng)滑片旋轉(zhuǎn)至3位置時(shí)，燈光到達(dá)最暗的亮度。若使用者想關(guān)閉臺燈，可反方向調(diào)整至位置1即可。開關(guān)二的工作原理與開關(guān)一的相同。

白熾燈一、二是分別用開關(guān)一、二進(jìn)行控制的，此設(shè)計(jì)的目的是：通過調(diào)節(jié)兩旋鈕式開關(guān)，可以達(dá)到不同的亮度，以滿足使用者在不同時(shí)間、不同地點(diǎn)的不同需求，也有效地保護(hù)了使用者的

視力。

圖2 臺燈照明可調(diào)光電路

2.2 音樂播放器的構(gòu)造

音樂播放器是軟件和硬件的結(jié)合，樂曲中不同的音符，實(shí)質(zhì)就是不同頻率的聲音。通過單片機(jī)產(chǎn)生不同頻率的脈沖信號，經(jīng)過放大電路，由蜂鳴器放出，就產(chǎn)生了美妙和諧的樂曲。根據(jù)各音階頻率算出定時(shí)器定時(shí)常數(shù)，根據(jù)節(jié)拍給出該音階持續(xù)的時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)播放簡單樂曲的功能。在本設(shè)計(jì)中，音樂播放器主要由：（1）單片機(jī)模塊。（2）晶振電路模塊。（3）復(fù)位按鍵模塊。（4）音頻功率放大器模塊。（5）按鍵模塊。（6）電源的電路設(shè)計(jì)。（7）LED顯示電路設(shè)計(jì)，如圖3所示。

硬件電路是由晶振電路、顯示電路、控制電路等接到單片機(jī)上構(gòu)成，如圖3所示的總體電路。其核心器件采用單片機(jī)，進(jìn)行系統(tǒng)控制；晶振電路為單片機(jī)提供時(shí)間信號，為音樂的播放節(jié)拍控制提供基本時(shí)間單位；通過控制電路實(shí)現(xiàn)音樂播放的選曲、暫停、播放和復(fù)位等功能；經(jīng)發(fā)生電路發(fā)出美妙的音樂；由顯示電路顯示出正在播放的曲目。

3 作品測試與展望

本作品設(shè)計(jì)集實(shí)用功能與娛樂功能為一體，設(shè)計(jì)獨(dú)特大方、實(shí)用、人性化。雙燈頭的設(shè)計(jì)區(qū)別于以往市場上單燈頭的設(shè)計(jì)，簡單新穎、美觀大方，巧妙地利用光學(xué)、電學(xué)原理，消除了工作寫字時(shí)手影的干擾。而可調(diào)亮度的開關(guān)集控制開關(guān)與調(diào)控亮度為一體，根據(jù)使用者需求的不同而控制光線的強(qiáng)弱，不僅為學(xué)習(xí)工作提供了便利，還節(jié)約了電能資源。而最具亮點(diǎn)的設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)者能夠融入播放音樂的功能（音樂外放及USB充電接口），讓使用者在工作勞累之余，可盡情享受音樂帶來的舒適。這一人性化的設(shè)計(jì)，避免了戴耳機(jī)聽音樂時(shí)，耳機(jī)對人耳朵和大腦帶來的傷害，還有一定的助眠作用。因此，綜合看來，此臺燈的推廣設(shè)計(jì)，具有實(shí)用價(jià)值和市場

前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2] 何希才.穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：中國電路出版社，2006.

[3] 汪明添.電子元器件[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版，2008.

[4] 金衡，鄧松坤，宛錚，等.LED智能多功能臺燈[J].科技視界，2012（11）：38-39.

[5] 蔣林，肖偉，珍瑪曲宗，等.太陽能多功能LED藏式臺燈的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西藏科技，2010（11）：72-74.

[6] 黃潁輝，王崗嶺.臺燈調(diào)光電路的制作[J].現(xiàn)代技能開發(fā)，2003（1）：86.

[7] 章海驄.保護(hù)視力用臺燈的形式探討[DB].中國長三角照明科技論壇論文集，北京：中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社，2004.

[8] 魏貴隆，程勇，薛慶軍.一種護(hù)眼臺燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電腦知識與技術(shù)，2010（5）：237-239.