張雨 何翠 楊博 張亞萍

摘 要：該文針對普通臺燈在使用時容易產(chǎn)生手影及欠缺娛樂性、人性化設計的問題，提出了一種雙燈頭可調(diào)光音樂臺燈的工作原理與結構設計，分析了雙燈頭可調(diào)光音樂臺燈的性能特點及潛在的市場價值。

關鍵詞：臺燈 雙燈頭 音樂播放 可調(diào)光開關

中圖分類號：F21 文獻標識碼：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，尤其是學生群體的一個普遍問題，主要原因之一就是在使用臺燈時，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。該設計針對現(xiàn)有臺燈存在的問題，對其進行優(yōu)化，設計出了具有音樂播放和調(diào)節(jié)光線強度功能的雙燈頭臺燈。

1 設計思路

本設計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，可以對音樂文件進行傳輸；為消除手影的產(chǎn)生，采用了雙燈頭設計，并且利用旋鈕可調(diào)光開關，使其可以調(diào)節(jié)光線的強弱程度；該設計的照明負載為白熾燈，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，不僅貼近消費者，而且延長了臺燈的使用壽命，這樣的設計更加人性化，更加符合現(xiàn)代家庭消費理念。

2 臺燈的整體構造

圖1 雙燈頭音樂可調(diào)光臺燈電路圖

本作品設計電路如圖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，在工作的同時互不影響。

2.1 雙燈頭開關可調(diào)光設計原理解釋

2.1.1 白熾燈泡的選擇

為了實現(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，本設計選擇白熾燈作為照明負載。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，當用調(diào)光開關改變?nèi)展鉄魞啥说碾妷簳r，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)。當改變白熾燈兩端工作電壓時，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 雙燈頭設計

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，不管從哪個方向進行照明，都會有手影產(chǎn)生，為使用者的學習、工作帶來不便?；诖?，本作品設計采用了獨特的雙燈頭照明臺燈設計。

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)一個照明電路，使兩個照明燈頭可以協(xié)同工作且互不影響，達到消除部分手影的目的。當打開一個照明燈頭開關時，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，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，打開另外一個照明燈頭，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)光開關設計

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

如圖2，以開關一為例：當開關處于1位置時，電路處于斷開狀態(tài)，白熾燈無法正常工作。當其以順時針方向轉(zhuǎn)動至位置2時，臺燈的電路與總電路接通，臺燈開始工作。在位置2時，接入電路中的滑動變阻器的阻值最小，所以此時通過電路的電流最大，白熾燈內(nèi)的鎢絲溫度可很快達到2000 ℃以上，發(fā)光發(fā)熱正常工作，此時燈光最亮。隨著滑片順時針的旋轉(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。當滑片旋轉(zhuǎn)至3位置時，燈光到達最暗的亮度。若使用者想關閉臺燈，可反方向調(diào)整至位置1即可。開關二的工作原理與開關一的相同。

白熾燈一、二是分別用開關一、二進行控制的，此設計的目的是：通過調(diào)節(jié)兩旋鈕式開關，可以達到不同的亮度，以滿足使用者在不同時間、不同地點的不同需求，也有效地保護了使用者的

視力。

圖2 臺燈照明可調(diào)光電路

2.2 音樂播放器的構造

音樂播放器是軟件和硬件的結合，樂曲中不同的音符，實質(zhì)就是不同頻率的聲音。通過單片機產(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器定時常數(shù)，根據(jù)節(jié)拍給出該音階持續(xù)的時間，最終實現(xiàn)播放簡單樂曲的功能。在本設計中，音樂播放器主要由：（1）單片機模塊。（2）晶振電路模塊。（3）復位按鍵模塊。（4）音頻功率放大器模塊。（5）按鍵模塊。（6）電源的電路設計。（7）LED顯示電路設計，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上構成，如圖3所示的總體電路。其核心器件采用單片機，進行系統(tǒng)控制；晶振電路為單片機提供時間信號，為音樂的播放節(jié)拍控制提供基本時間單位；通過控制電路實現(xiàn)音樂播放的選曲、暫停、播放和復位等功能；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

本作品設計集實用功能與娛樂功能為一體，設計獨特大方、實用、人性化。雙燈頭的設計區(qū)別于以往市場上單燈頭的設計，簡單新穎、美觀大方，巧妙地利用光學、電學原理，消除了工作寫字時手影的干擾。而可調(diào)亮度的開關集控制開關與調(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弱，不僅為學習工作提供了便利，還節(jié)約了電能資源。而最具亮點的設計，是設計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。這一人性化的設計，避免了戴耳機聽音樂時，耳機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，此臺燈的推廣設計，具有實用價值和市場

前景。

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