“悅”視臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

嚴(yán)婧悅

項(xiàng)目背景

才上3年級(jí)，我就近視了，身邊有同學(xué)也陸續(xù)戴上了眼鏡。我通過(guò)網(wǎng)絡(luò)了解到，我國(guó)青少年近視率高居世界第一，僅在3年級(jí)和8年級(jí)學(xué)生中，視力不良檢出率就分別達(dá)36.5%和65.3%。為什么那么多學(xué)生會(huì)近視呢？通過(guò)上網(wǎng)查閱文獻(xiàn)資料和走訪眼科醫(yī)生，我了解到，青少年近視除了遺傳和病變，主要是寫字姿勢(shì)不正確、用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和大量時(shí)間使用電子類產(chǎn)品造成，其中用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和光線強(qiáng)度不適宜是造成近視的突出原因。因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間用眼通常是在寫作業(yè)和看書的時(shí)候，所以我就想到，合適的臺(tái)燈也許能幫助我“控制”近視。逛了一圈淘寶，我發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)上的護(hù)眼臺(tái)燈，主要是在減免藍(lán)光危害和合理光強(qiáng)度方面設(shè)計(jì)研究的，這些臺(tái)燈在功能上還是不夠理想。

設(shè)計(jì)思路

看了那么多臺(tái)燈后，我覺得要維持我的視力，除改正寫字姿勢(shì)以外，還需要控制用眼時(shí)間和光照強(qiáng)度。于是，我想在現(xiàn)有護(hù)眼臺(tái)燈的基礎(chǔ)上，增加控制用眼時(shí)間和固定光強(qiáng)度這兩個(gè)功能，這樣就能幫助我健康用眼，減少和緩解近視。

計(jì)時(shí)提醒 針對(duì)用眼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)這個(gè)因素，通過(guò)30分鐘蜂鳴提醒和40分鐘延時(shí)熄燈，起到控制用眼時(shí)間效果。時(shí)間的界定主要參考了百度、360文獻(xiàn)資料和蘇州眼視光醫(yī)院主任醫(yī)師的建議，有一定的可靠性。

?固定光強(qiáng)度 在距臺(tái)燈光源照射面35厘米處，始終保持光強(qiáng)度500勒克斯。綜合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、眼科醫(yī)生推薦和光照強(qiáng)度舒適度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，500勒克斯是比較適合閱讀和書寫的光照強(qiáng)度。

制作原理

我在普通臺(tái)燈上安裝了光敏傳感器，利用Scratch軟件編程，使其可以根據(jù)周圍環(huán)境的明暗情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)光功能，保證臺(tái)燈閱讀書寫區(qū)域的光照強(qiáng)度保持在500勒克斯左右（ 光源至讀寫區(qū)的高度約為35厘米）。其次，利用Arduino平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了用燈30分鐘的蜂鳴提醒和40分鐘的強(qiáng)制斷電功能。通過(guò)科學(xué)的光照強(qiáng)度和用眼時(shí)長(zhǎng)輕松方便地保護(hù)使用者的視力。臺(tái)燈的用材及工作原理如圖1和圖2所示。

研究過(guò)程

第1版：計(jì)時(shí)提醒

第1版“悅”視臺(tái)燈在普通臺(tái)燈的基礎(chǔ)上，利用Arduino編輯程序，設(shè)置臺(tái)燈開啟30分鐘后，自動(dòng)蜂鳴提醒。當(dāng)聽到蜂鳴聲響，就需要讓眼睛休息一下了。為什么設(shè)置30分鐘提醒呢？因?yàn)檠劭漆t(yī)生告訴我，用眼寫作業(yè)30分鐘后，一定要站起來(lái)看看遠(yuǎn)方，以緩解眼睛疲勞。后來(lái)，在實(shí)際使用臺(tái)燈過(guò)程中，有時(shí)臺(tái)燈蜂鳴提醒了，我就自覺站起來(lái)，看看遠(yuǎn)方放松眼睛;但有時(shí)蜂鳴提醒時(shí)，我正好在思考，就不太想站起，于是就會(huì)忽視提醒，繼續(xù)用眼。由此，我覺得只是蜂鳴提醒似乎還不夠，還需要再下點(diǎn)狠招，才能真正起到提醒督促我的效果

第2版：計(jì)時(shí)提醒+自動(dòng)熄燈

在苦想如何能讓提醒更到位時(shí)，媽媽說(shuō)：“聽到提醒后，你直接把臺(tái)燈關(guān)掉唄！”對(duì)?。∵@是一個(gè)好辦法。于是我跟教師說(shuō)了這個(gè)情況和想法。在交流中，我們發(fā)現(xiàn)如果30分鐘直接熄燈，雖然是很好的提醒，但是沒有緩沖。結(jié)合平時(shí)使用的感受，我們決定使用30分鐘時(shí)，依然提醒，如果能起到效果，那就很好。如果30分鐘時(shí)，使用者正好在思考或是做題到一半，那就再延遲10分鐘，也就是40分鐘時(shí)自動(dòng)熄燈。這樣既考慮了實(shí)際情況也起到了提醒效果。于是， 我在第1 版Arduino程序的基礎(chǔ)上，添加了40分鐘自動(dòng)熄燈的命令，這樣計(jì)時(shí)提醒功能起到了效果，能很好地督促我養(yǎng)成良好的用眼習(xí)慣。

第3版：計(jì)時(shí)提醒+ 自動(dòng)熄燈+光強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)

確定用眼舒適的光照強(qiáng)度 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找、咨詢教師和尋求專家的幫助，我了解到，人眼睛書寫閱讀比較舒服的光線強(qiáng)度是500勒克斯左右。從中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T9473—2008） 讀寫作業(yè)臺(tái)燈性能要求中的“5.8.2”條看，臺(tái)燈照射下閱讀和書寫區(qū)光照強(qiáng)度500勒克斯為對(duì)眼睛比較有利的光線。

用眼舒適光強(qiáng)度測(cè)試 參加測(cè)試的同學(xué)分別來(lái)自3—6年級(jí)，共調(diào)查100位，去掉3個(gè)光照強(qiáng)度舒適度偏低的和1個(gè)特高的，有效樣本96份，測(cè)試均值為502勒克斯。

改良 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合了解的信息和實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)，我在第2版的基礎(chǔ)上，利用Scratch軟件，讓臺(tái)燈不僅能計(jì)時(shí)提醒，還能根據(jù)周邊環(huán)境情況自動(dòng)調(diào)節(jié)亮度，使臺(tái)燈下的讀寫區(qū)域始終保持500勒克斯左右的光照強(qiáng)度（ 光源至讀寫區(qū)的高度約為35厘米）。這樣就真正起到“悅”視的效果了。

使用方法

??打開臺(tái)燈開關(guān)，啟動(dòng)計(jì)時(shí)程序。30分鐘時(shí)，蜂鳴提醒，40分鐘自動(dòng)熄燈。

??打開臺(tái)燈開關(guān)，光敏傳感器自動(dòng)感知環(huán)境光照強(qiáng)度，調(diào)節(jié)光源亮度，將讀寫區(qū)域的光照強(qiáng)度始終控制在500勒克斯。

總結(jié)和展望

“悅”視臺(tái)燈增加了臺(tái)燈的功能，保障了合理用眼時(shí)間，自動(dòng)調(diào)節(jié)到合適的光照強(qiáng)度，幫助使用者養(yǎng)成良好的用眼習(xí)慣，在一定程度上緩解近視發(fā)生。

本品的新穎之處就在于將科學(xué)護(hù)眼的用眼時(shí)間和在合適光照強(qiáng)度下用眼的要求，通過(guò)編程加入到了普通臺(tái)燈的功能之中，讓臺(tái)燈幫助照明的同時(shí)，起到“悅”視護(hù)眼效果。

影響視力的因素有很多，“悅”視臺(tái)燈僅僅起到了控制用眼時(shí)間和自動(dòng)調(diào)節(jié)合適光強(qiáng)度的作用。今后，我還想進(jìn)一步考慮眼睛與書本距離、頻閃、色溫、色譜等對(duì)眼睛有影響的因素，讓“悅”視臺(tái)燈能更好更科學(xué)地保護(hù)我們的視力，減少校園的“小眼鏡”。

專家評(píng)語(yǔ)

項(xiàng)目通過(guò)對(duì)穩(wěn)定光強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)和問卷，設(shè)計(jì)出自動(dòng)調(diào)節(jié)光強(qiáng)度的無(wú)極調(diào)光臺(tái)燈，研究過(guò)程較為科學(xué)，研究結(jié)果有較大的實(shí)用性。項(xiàng)目采用問卷法、文獻(xiàn)法、訪談法和實(shí)驗(yàn)測(cè)量法，確定了適合青少年的光強(qiáng)度為500勒克斯，對(duì)預(yù)防近視提供了數(shù)據(jù)支持，自動(dòng)無(wú)極調(diào)光臺(tái)燈的設(shè)計(jì)具有新穎性，可能是未來(lái)臺(tái)燈發(fā)展的一個(gè)方向。