【科创比赛案例参考】“悦”视台灯的设计

江苏省苏州市吴中区长桥中心小学 严婧悦 | 指导教师 吴益青 唐利里

研究背景

我国青少年近视率高居世界第一,近年来仍呈上升态势。虽然导致近视的原因多种多样,但大体可以分为遗传因素和环境因素。遗传因素太过复杂,是无法改变的,但是环境因素值得我们关注。其中用眼时间过长和光线强度不适宜是造成近视的主要环境因素。为此,我期望找到一个合适的台灯来营造一个良好的用眼环境并养成良好的用眼习惯。

通过调查发现,目前市场上的护眼台灯主要于减免蓝光危害和营造合理光强度设计研究的,功能较单一,不够理想。要保障良好的视力,除改正写字姿势外,还需要将用眼时间控制在30~40min,维持光线强度合适。于是,我想在现有护眼台灯的基础上增加控制用眼时间固定光强度这两个功能,以帮助大家“健康”用眼,减少和缓解近视。

设计思路

(1)计时提醒:针对“用眼时间过长”这个因素,通过30min蜂鸣提醒和40min延时熄灯,起到控制用眼时间的效果。

(2)固定光强度:根据国际标准、眼科医生荐和光强度舒适度实验数据,500lx是比较适合阅读和书写的光强度。故距台灯灯泡35cm处光线照射面应始终保持光强度500lx。

制作原理

在这款产品的设计中,我们首先在普通台上安装光敏传感器,利用 Scratch软件对其编程,可以根据周围环境的明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平均50x(灯至读写区的高度约为35cm)。其次,利用 Arduino平台,实现了用灯30min的灯光蜂鸣提醒和40min的强制断电功能。通过科学的光照度和用眼时长轻松方便地保护我们的视力。本作品的用材及工作原理如图1、图2所示。

创新点

“悦”视台灯将“科学护眼”的控制用眼时间在合适光照强度下用眼的求,通过编程融入普通台灯中,增加了台灯的功能,既保障了合理用眼时间可自动调节合适的光照强度,帮助使用者养良好的用眼习惯,开在一定程度缓解近视发生,起到“悦视”护眼效果。

(1)通过咨询专家、网上搜查国家台灯性标准和实验调查,解到小学生用眼最合适的光强度是500x左右。

(2)台灯实现了用眼时间控制和光亮度的全自动控制和调节。现在市场上还没有这样的产品可以自动调节到恒定光强度。

专家评语

该项目通过对“稳定”光强度的实验和问卷,设计出适合自动调节光强度的“无极”调光台灯,研究过程较为科,研究结果有较大的实用性。主要创新点有二:一是采用问卷法、文献法、访谈法和实验测量法,多方法确定适合青少年的光强度为500x,对预防近视供了数据支持;二是自动“无极”调光台灯的设计具有新颖性,这可能是未来台灯发展的一个方向。该项目在报告和展示中没有很好地体现台灯的改进方法与手段,总结的要点不够鲜明。建议完善项目报告,尽快申请以该项目研究法为核心的专利,争取获得“无极”调光的专利授权。

文章来源

  • 第三十四届全国青少年科技创新大赛获奖作品集
  • 中国科协青少年科技中心 著/编
  • 出版社:科学普及出版社
  • 2020.5 出版
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