毋麗麗++寇繼磊

摘 要：當(dāng)前，患近視癥的中、小學(xué)生很多，學(xué)生在燈下學(xué)習(xí)或做作業(yè)時(shí)，由于距光源過(guò)近，久而久之，視?下降，促成近視眼。市場(chǎng)上的調(diào)光燈不具有預(yù)防近視的功能，因此介紹了一種智能型防近視LED臺(tái)燈，它是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)而成，能自動(dòng)調(diào)節(jié)光的亮度。這種LED臺(tái)燈不僅可以防止在燈下長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)造成眼睛近視，還具有自動(dòng)調(diào)光節(jié)電及延長(zhǎng)燈泡使用壽命的功效。

關(guān)鍵詞：智能型；單片機(jī)；防近視；LED臺(tái)燈

中圖分類號(hào)：TN312.8；TM923.34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.113

據(jù)教育部和衛(wèi)生部聯(lián)合調(diào)查，目前我國(guó)學(xué)生的近視率達(dá)到60%，已經(jīng)居世界第一位，小學(xué)生的近視率已經(jīng)超過(guò)了30%，初中生已達(dá)到了60%以上，高中生只有個(gè)別不近視，因此，近視問(wèn)題必須引起家庭和社會(huì)的重視。鑒于近視屬于不可康復(fù)的健康缺陷，為有效制止國(guó)民視力狀況持續(xù)惡化，我們必須認(rèn)識(shí)到保護(hù)視?的重要性。

目前，市場(chǎng)上銷售的調(diào)光臺(tái)燈種類很多，但多為手動(dòng)式。這種手動(dòng)式臺(tái)燈是根據(jù)使用者的需要，用手來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)光旋鈕，改變臺(tái)燈的亮度。這種臺(tái)燈雖然可以節(jié)約電能，但不具有防近視的功能。當(dāng)前，患近視癥的中、小學(xué)生非常多，而造成近視的原因有很多，常見(jiàn)的有以下幾種：①環(huán)境光線不充足是導(dǎo)致視力下降的原因之一。學(xué)生讀書、寫字時(shí)，充足的光線是必不可少的，燈光昏暗將會(huì)造成眼睛疲勞，影響視?。選擇較好的照明設(shè)備調(diào)整環(huán)境??，可以減少近視的發(fā)生，使學(xué)習(xí)效?更高。②近距離觀看會(huì)引發(fā)近視。在燈下讀書或做作業(yè)時(shí)，如果坐姿不正確或距離光源較近，久而久之，視力便會(huì)下?，促成近視眼。③長(zhǎng)時(shí)間學(xué)習(xí)也會(huì)引發(fā)近視癥。在長(zhǎng)時(shí)間、近距離的學(xué)習(xí)狀態(tài)下，內(nèi)外眼肌僵化，導(dǎo)致水晶體度數(shù)增加（假性近視和屈光性近視的原因），長(zhǎng)?累月，則導(dǎo)致眼軸增長(zhǎng)，發(fā)展為真性近視。④手機(jī)、電腦、iPad等電子產(chǎn)品的使用也成了學(xué)生近視的一大殺手。有些學(xué)生玩游戲上癮，加重了近視。

1 設(shè)計(jì)目的和原理

鑒于當(dāng)前越來(lái)越多的學(xué)生患近視癥，本文介紹了一種智能型防近視LED臺(tái)燈，其具有以下功能：①防近視的閱讀功能。中、小學(xué)生在燈下看書或做作業(yè)時(shí)，如果超過(guò)規(guī)定（即調(diào)定）的距離，燈光?自動(dòng)變暗，而離開(kāi)規(guī)定距離時(shí)，燈光則自動(dòng)變?。這樣，就可防止學(xué)生?會(huì)距離燈太近。②防長(zhǎng)時(shí)間閱讀的功能。在學(xué)生閱讀一段時(shí)間后（約30 min），該臺(tái)燈會(huì)發(fā)出信號(hào)（音樂(lè)或光影變化）提醒學(xué)生暫停閱讀，讓眼睛獲得適當(dāng)休息。③節(jié)能環(huán)保功能。智能型防近視LED臺(tái)燈采用高亮度LED燈作為臺(tái)燈光源，并采用PWM技術(shù)調(diào)光，具有無(wú)段調(diào)光功能，可從1%調(diào)至100%；可依照使用者的?同時(shí)間、不同需求調(diào)整亮度；無(wú)紫外線，被照物不會(huì)變質(zhì)，也無(wú)紅外線冷光源，被照物?會(huì)發(fā)燙，且使用壽命較長(zhǎng)，可達(dá)50 000 h；?含水銀等重?屬，符合環(huán)保之綠色照明需求，光線集中不閃爍。

2 工作原理

2.1 白光LED調(diào)光原理

白光LED亮度調(diào)整的方法可分為兩種，即類比調(diào)光和PWM調(diào)光。采用類比調(diào)光方法時(shí)，只需將白光LED的電流降至最大值的一半，就可使屏幕亮度降低50%.但該方法也存在一定的不足，比如白光LED色移，需要類比控制信號(hào)。PWM調(diào)光方法可在減少的電流占空周期內(nèi)為白光LED提供完整的電流，比如，要將亮度減半，只需在50%的占空周期內(nèi)提供完整電流。PWM信號(hào)頻率通常會(huì)超過(guò)100 Hz，以確保脈沖電流不會(huì)被眼睛察覺(jué)。此外，PWM頻?的最大值需視電源的啟動(dòng)和反應(yīng)時(shí)間而定。

2.2 紅外線測(cè)距原理

紅外線測(cè)距電?包含紅外發(fā)射電?和紅外接收電?。通常，紅外線發(fā)射頭LED和紅外線接收頭裝配在一起構(gòu)成一體化的傳感器件，靈敏?高、抗干擾性好，可在強(qiáng)光下正常工作。當(dāng)發(fā)射頭前方有人阻擋時(shí)，發(fā)射頭發(fā)出的高頻紅外線信號(hào)將被人體反射一部分回來(lái)，紅外線接收頭接收到這部分信號(hào)后，經(jīng)MCU讀取判斷學(xué)生的閱讀距離是否過(guò)近。

3 設(shè)計(jì)方案

本文介紹的智能型防近視LED臺(tái)燈，其硬件部分主要分為L(zhǎng)ED照明設(shè)備、HT46R24控制電?和電源供應(yīng)電?三大部分。LED照明設(shè)備包括燈具架、LED陣列，HT46R24控制電?包括MCU控制器電?、LED驅(qū)動(dòng)電路，電源供應(yīng)電?包括LED電源DC24 V與DC5 V穩(wěn)壓電路。圖1所示為電源供應(yīng)電路。

4 結(jié)論

以單片機(jī)為核心的智能型防近視LED臺(tái)燈不僅具有自動(dòng)調(diào)光功能和防長(zhǎng)時(shí)間閱讀的功能，還具有節(jié)能環(huán)保的功能，它是臺(tái)燈未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：劉曉芳〕