嚴婧悅

項目背景

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

設(shè)計思路

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

計時提醒 針對用眼時間過長這個因素，通過30分鐘蜂鳴提醒和40分鐘延時熄燈，起到控制用眼時間效果。時間的界定主要參考了百度、360文獻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。

?固定光強度 在距臺燈光源照射面35厘米處，始終保持光強度500勒克斯。綜合國家標準、眼科醫(yī)生推薦和光照強度舒適度實驗數(shù)據(jù)，500勒克斯是比較適合閱讀和書寫的光照強度。

制作原理

我在普通臺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)境的明暗情況實現(xiàn)自動無級調(diào)光功能，保證臺燈閱讀書寫區(qū)域的光照強度保持在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平臺實現(xiàn)了用燈30分鐘的蜂鳴提醒和40分鐘的強制斷電功能。通過科學(xué)的光照強度和用眼時長輕松方便地保護使用者的視力。臺燈的用材及工作原理如圖1和圖2所示。

研究過程

第1版：計時提醒

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

第2版：計時提醒+自動熄燈

在苦想如何能讓提醒更到位時，媽媽說：“聽到提醒后，你直接把臺燈關(guān)掉唄！”對??！這是一個好辦法。于是我跟教師說了這個情況和想法。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)合平時使用的感受，我們決定使用30分鐘時，依然提醒，如果能起到效果，那就很好。如果30分鐘時，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分鐘時自動熄燈。這樣既考慮了實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分鐘自動熄燈的命令，這樣計時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：計時提醒+ 自動熄燈+光強度自動調(diào)節(jié)

確定用眼舒適的光照強度 通過網(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度是500勒克斯左右。從中華人民共和國國家標準（GB/T9473—2008） 讀寫作業(yè)臺燈性能要求中的“5.8.2”條看，臺燈照射下閱讀和書寫區(qū)光照強度500勒克斯為對眼睛比較有利的光線。

用眼舒適光強度測試 參加測試的同學(xué)分別來自3—6年級，共調(diào)查100位，去掉3個光照強度舒適度偏低的和1個特高的，有效樣本96份，測試均值為502勒克斯。

改良 參照國家標準，結(jié)合了解的信息和實際測試數(shù)據(jù)，我在第2版的基礎(chǔ)上，利用Scratch軟件，讓臺燈不僅能計時提醒，還能根據(jù)周邊環(huán)境情況自動調(diào)節(jié)亮度，使臺燈下的讀寫區(qū)域始終保持500勒克斯左右的光照強度（ 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

??打開臺燈開關(guān)，啟動計時程序。30分鐘時，蜂鳴提醒，40分鐘自動熄燈。

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

總結(jié)和展望

“悅”視臺燈增加了臺燈的功能，保障了合理用眼時間，自動調(diào)節(jié)到合適的光照強度，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)護眼的用眼時間和在合適光照強度下用眼的要求，通過編程加入到了普通臺燈的功能之中，讓臺燈幫助照明的同時，起到“悅”視護眼效果。

影響視力的因素有很多，“悅”視臺燈僅僅起到了控制用眼時間和自動調(diào)節(jié)合適光強度的作用。今后，我還想進一步考慮眼睛與書本距離、頻閃、色溫、色譜等對眼睛有影響的因素，讓“悅”視臺燈能更好更科學(xué)地保護我們的視力，減少校園的“小眼鏡”。

專家評語

項目通過對穩(wěn)定光強度的實驗和問卷，設(shè)計出自動調(diào)節(jié)光強度的無極調(diào)光臺燈，研究過程較為科學(xué)，研究結(jié)果有較大的實用性。項目采用問卷法、文獻法、訪談法和實驗測量法，確定了適合青少年的光強度為500勒克斯，對預(yù)防近視提供了數(shù)據(jù)支持，自動無極調(diào)光臺燈的設(shè)計具有新穎性，可能是未來臺燈發(fā)展的一個方向。