課程設(shè)計--- 臺燈科學(xué)安全設(shè)計使用

1、<p><b>　　《安全人機工程學(xué)》</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　課 程 安全人機工程學(xué) </p><p>　　題 目 臺燈科學(xué)安全設(shè)計使用 </p><

2、;p>　　院 系 安全與環(huán)境工程系 </p><p>　　專業(yè)班級 安全工程（本科）10班 </p><p>　　學(xué)生姓名 </p><

3、p>　　學(xué) 號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　完成時間 </p><p><b

4、>　　目 錄 </b></p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　工作原理</b></p><p><b>　　2.1輸出電壓電流</b></p><p>　　2.2人眼的的亮度感覺</p><p>　

5、　2.3人眼的亮度感覺特性</p><p>　　2.4人眼的視覺惰性和閃爍感覺</p><p><b>　　存在問題</b></p><p><b>　　4.1功率問題</b></p><p><b>　　4.2材料問題</b></p><p><

6、b>　　改進設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1現(xiàn)行改進</b></p><p>　　4.2使用要求與技巧</p><p><b>　　4.3優(yōu)質(zhì)光源</b></p><p><b>　　4.3臺燈維護保養(yǎng)</b></p><p

7、><b>　　5. 結(jié)束語</b></p><p><b>　　6. 參考文獻</b></p><p>　　臺燈適用分析和改進設(shè)計</p><p>　　摘要：通過對學(xué)校家庭等小臺燈進行調(diào)查測量，用數(shù)理統(tǒng)計的方法處理數(shù)據(jù)，對其進行可行性分析，然后運用安全人機工程學(xué)的基本原理和方法，考慮人的視覺特點及光照條件對人心理的影

8、響，提出符合人機工程學(xué)的改進設(shè)計，使臺燈光照條件符合人的生理和心理需求，為臺燈使用提供有效方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞：安全人機工程；臺燈：照明；視力</p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　臺燈是人們生活中用來照明的一種家用電器。它一般分為兩種，一種是立柱式的，一種是有夾子的。它的工作原理主要是把燈光集中在一小

9、塊區(qū)域內(nèi)，集中光線，便于工作和學(xué)習(xí)。一般臺燈用的燈泡是白熾燈或者節(jié)能燈泡。 有的臺燈還有應(yīng)急功能，用于停電時無電照明已用來應(yīng)急。 </p><p>　　發(fā)出的光線雖然是白色的，但由于它是由50赫茲的交流電直接點亮，所以亮度會以每秒鐘100次的頻率不停變化，這就是頻閃現(xiàn)象。長時間在不斷閃爍的日光燈下學(xué)習(xí)，眼睛也會感到疲勞。白熾燈發(fā)出的光線與自然光線相比偏紅而不是白光，這樣的光線會使被照物體的黑白對比度減低，同時，作

10、為點光源，容易產(chǎn)生對視力有害的炫光和大面積陰影，長時間在這種光線下，眼睛會感到疲勞。 </p><p>　　另外，還有一點，LED 臺燈點燈的時間越長，光源中的熒光粉衰減越快，結(jié)果就會導(dǎo)致人眼接觸的藍光波段的光照越來越強烈，從而對人眼造成傷害。所以眼睛長期看LED光源，容易讓人產(chǎn)生頭暈眼花、不舒服的感覺，甚至?xí)斐裳矍鐐?，使得患眼病的機率會有所提高。提醒，不要讓眼睛長時間注

11、視過亮的LED光源，以免眼睛受損。室內(nèi)照明品質(zhì)不良是導(dǎo)致學(xué)生近視的重要因素之一，學(xué)生長時間在在臺燈下從事用眼活動，良好的照明環(huán)境有助于保護學(xué)生的視力健康。日本視覺學(xué)者大山正曾做過實驗，證明人在安靜且光線適度的情況下，較易產(chǎn)生閱讀、工作、看書報的欲望。相對的，在微弱散亂的光線下，人的精神無法集中， </p><p>　　且令人坐立不安，學(xué)習(xí)、工作的效率降低，時間持續(xù)性變短，且極易出現(xiàn)疲勞的現(xiàn)象。由此可見，光照條件對

12、于學(xué)習(xí)動機和眼睛的健康有很大的影響。</p><p><b>　　2.工作原里</b></p><p>　　照明是人們生活和工作不可缺少的條件，良好的照明有利于人們的身心健康，保護視力，提高勞動生產(chǎn)率及保證安全生產(chǎn)。照明又能對建筑進行裝飾，發(fā)揮和表現(xiàn)建筑環(huán)境的美感，因此，照明已成為現(xiàn)代建筑中重要的組成部分之一。以下是一些與照明有關(guān)的基本概念。</p>&

13、lt;p><b>　　2.1輸出電壓電流</b></p><p>　　20V電源電壓經(jīng)變壓器T降壓后輸出12V的交流電壓，經(jīng)二極管VD1～VD4整流、電容C1濾波后，由可調(diào)穩(wěn)壓集成塊LM317穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的可調(diào)電壓供白色發(fā)光管LED1~LEDl5使用。為了能使燈光可調(diào)，這里由三極管VT和電位器RP1等元件組成輸出電壓調(diào)節(jié)電路。用三極管作調(diào)節(jié)元件是由于帶開關(guān)絕緣性能好、阻值又低的電位器

14、難于找到，只能使用一般調(diào)光臺燈的電位器，阻抗在500kΩ左右，所以無法對電壓直接進行調(diào)節(jié)，故使用了三極管。調(diào)節(jié)電壓方法是：由于通過電阻R1和三極管集電極的電流為5mA恒定不變，這樣三極管VT的集一射極電壓可通過調(diào)節(jié)偏流電阻來改變。當(dāng)電位器RP1的阻值調(diào)小時，偏流變大，集．射極電壓變小，輸出電壓也變??；反之，集一射極電壓變大，輸出電壓也變大。這樣通過調(diào)節(jié)可以使輸出電壓在8～10V之間變化，實現(xiàn)對發(fā)光管的亮度調(diào)節(jié)。發(fā)光管由三只串聯(lián)為一組，五

15、組并聯(lián)制成。由于白色發(fā)光管最大工作電壓在3.5V，三只發(fā)光管串聯(lián)為10.5V，考慮到每只發(fā)光管工作電壓略有不同，故穩(wěn)壓電源輸出電壓取10V。 </p><p>　　2.2人眼的的亮度感覺</p><p>　　人眼的光亮感覺 　　 光也是一種電磁輻射，人眼對780～380納米之間電磁波的刺激有光亮的感覺，故波長在這個范圍內(nèi)的電磁波稱為可見光。 2．人眼的彩色感覺 　　人眼對780～38

16、0納米之間的光還有彩色感覺，具體如圖1-1所示。 3．人眼的視敏特性 　　人眼對380～780納米內(nèi)不同波長的光具有不同的敏感程度，稱為人眼的視敏特性。衡量描述人眼視敏特性的物理量為視敏函數(shù)和相對視敏函數(shù)。 　　 1） 視敏函數(shù) 在相同亮度感覺的條件下，不同波長上光輻射功率的倒數(shù)可以用來衡量人眼對各波長光明亮感覺的敏感程度。稱為視敏函數(shù)。 　　 2） 相對視敏函數(shù) 實驗表明，人眼對波長為555納米的光最敏感，因此把任意波長的光的

17、視敏函數(shù)與最大視敏函數(shù)值K(555)相比的比值稱為相對視敏函數(shù)，記為：</p><p>　　2.3人眼的亮度感覺特性</p><p>　　亮度：光源或反射面的明亮程度，亮度的單位為（坎德拉/平方米）。2． 亮度視覺的范圍：人眼總的感光范圍極其寬廣，明視覺的亮度感覺范圍為到 量級，而暗視覺的感覺范圍為千分之幾 到幾個 。 3． 光亮感覺的特點： 1） 人眼的主觀亮度感覺與周圍環(huán)境亮度

18、有關(guān)。 2) 主觀亮度感覺S與亮度值B的對數(shù)成比例關(guān)系： ，其中和K是常數(shù)。 3) 主觀亮度感覺是心理量而不是物理量，故其單位是以實驗得出的變化級數(shù)（S）來表征的。實驗表明，在不同的亮度B值下，人眼能覺察的最小亮度變化并非定值。B大，也大；B小，也小，但是 /B的值是大致相同的。　　將可覺察的最小相對亮度變化 /B稱為對比度靈敏度閾，用標(biāo)記，其值通常在0.005～0.05之間。 　　人眼的亮度感覺并非決定于絕對亮度變化，而是決定

19、于相對亮度變化。故重現(xiàn)景物的亮度無須等于實際景物的亮度，而只需保持最大亮度與最小亮度之比值相同，就能給人以真實感。 </p><p>　　2.4人眼的視覺惰性和閃爍感覺</p><p>　　視覺惰性 　　當(dāng)有光脈沖刺激人眼時，視覺的建立和消失都需要一定的過程，即具有一定的惰性。光源消失以后，景物影響會在視覺中保留一段時間，稱為視覺暫留或視覺惰性現(xiàn)象。視覺暫留時間在0.05～0.2秒?！?/p>

20、　實驗表明，若景物以間歇性光亮重復(fù)呈現(xiàn)，只要重復(fù)頻率大于20赫茲，視覺上始終保留有景物存在地印象。該重復(fù)頻率可稱為融合頻率。人眼感覺的連續(xù)性是活動畫面有連續(xù)感的前提。在熒光屏上，電視圖像是幾十萬個象素按一定順序輪流發(fā)光形成，然而人們看到的是每幅完整的畫面在整體的發(fā)光，獲得一幅幅連續(xù)畫面印象的感覺，正是視覺暫留效應(yīng)的結(jié)果。 2. 閃爍感覺和臨界閃爍頻率 1） 閃爍感覺 　　如果周期性重復(fù)的脈沖光源作用到視網(wǎng)膜上，當(dāng)脈沖光的重復(fù)頻率不

21、夠高時，人眼會對之產(chǎn)生一明一暗交替變化的閃爍感覺。這是因為光源在有光和無光間變化時，人眼在亮度感覺上能辨識出它們的差異所致。 </p><p><b>　　3存在問題</b></p><p><b>　　當(dāng)前臺燈分類</b></p><p><b>　　臺燈的照明要求</b></p>&

22、lt;p>　　現(xiàn)有臺燈的燈管都是雙管PL18W（1200lm），3U20W（1200lm）或四管平列的27W（1800lm），就光通量來說已足夠了，因為即使是1200lm的光源，單面最大的光通量約600lm，其軸向光強約190cd。這樣在離燈0.5m處遠有700lx,此值遠大于要求的500lx,并且光源的體積較大,桌面上的照度均勻性也很好,但從充分利用光源光通量和創(chuàng)造良好的照明環(huán)境來看,還存在一些問題:   

23、1.臺燈功率都為18W或以上, 光源光通量的利用率很低,幾乎有一半光線都在燈罩內(nèi)白白地浪費了。 </p><p>　　2.臺燈的光源照度均勻度不夠均勻，非優(yōu)質(zhì)光源，燈太過晃眼。</p><p><b>　　4.改進設(shè)計</b></p><p><b>　　4.1現(xiàn)行改進</b></p><p>　

24、　從人機關(guān)系來分析，從物和人兩個方面考慮臺燈的設(shè)計因素，我們設(shè)計的產(chǎn)品最總都是為人民服務(wù)的，人的需求在很大程度上決定著產(chǎn)品的設(shè)計。所以我們在設(shè)計上既要讓人們在心理上得到滿足，也要滿足人們在生理上的滿足。也就是設(shè)計產(chǎn)品的時候不能只考慮物，而且還需要充分考慮產(chǎn)品的使用者，包括使用者的身份。如何實現(xiàn)合理的人機關(guān)系1、考慮普通人群和特殊人群2、靜態(tài)的人和動態(tài)的人3、人的生理需求和心理需求4、信息的交互。照明效果要好、光線柔和、時尚前衛(wèi)等。從臺燈

25、的燈泡上來分析，學(xué)生時不必用亮度太強的燈泡，這樣會對眼睛有所傷害。科學(xué)表明學(xué)生用白熾燈泡或護眼燈泡還是比較好的。最好是led燈，它及節(jié)能，性能穩(wěn)定，又能保護視力，是綠色光源。</p><p>　　4.2使用要求與技巧</p><p>　　書寫臺燈處于正常工作位置時，主要的光學(xué)性能要求有三點：</p><p>　　（1）遮光性：人處于正常坐姿的情況下，眼睛向水平方向看

26、，應(yīng)看不到燈罩的內(nèi)壁及光源；</p><p>　　（2）桌面照度要求：臺燈照射的工作區(qū)域內(nèi)應(yīng)≥250lx，最低照度應(yīng)≥120lx；</p><p>　?。?）照度均勻度要求：應(yīng)確保受臺燈照射的工作區(qū)域內(nèi)，照度相對均勻，不能產(chǎn)生特別亮或暗的光斑，只有確保這三點基本的光學(xué)性能要求，才能減緩眼睛的疲勞，才能稱得上是臺書寫臺燈。</p><p>　　在使用書寫臺燈時，除了檢

27、查其光學(xué)性能外，還應(yīng)檢查其他性能是否合格。</p><p>　　一、一拉、二調(diào)、三搖、四觸摸?！袄笔侵笇㈦娫淳€插頭拔離插座，用力將電源線拉向燈腔外，看電源線的連線是否牢固。電源線不能從燈腔中脫落?！罢{(diào)”是指調(diào)節(jié)臺燈的各種工作位置，調(diào)節(jié)時，不能發(fā)出聲響，調(diào)節(jié)后工作位置應(yīng)能方便可靠地鎖緊?！皳u”是指將臺燈調(diào)至最不利的工作位置，然后輕輕搖晃臺燈放置的平面，看臺燈是否容易翻倒，臺燈平穩(wěn)性不好，就容易翻倒?！坝|摸”是指將

28、臺燈點亮一段時間（2小時）后，用手觸摸燈罩等使用時容易觸及的發(fā)熱部件是否燙手，以防日后使用時被意外燙傷。享受現(xiàn)代化的照明，避免不良照明對人類健康的影響。當(dāng)必須使用室內(nèi)照明時，應(yīng)把握好照明五原則：</p><p>　　1、采用廣泛的照明，光線應(yīng)照射到整個桌面；</p><p>　　2、采用均勻的照明，每一部分的照明度都要一致；</p><p>　　3、保持穩(wěn)定的照明，

29、光源不要時暗時明或閃爍；</p><p>　　4、保持充足的照明；</p><p>　　5、最后注意不要讓光線直射于眼睛。</p><p>　　用燈時應(yīng)有健康照明的常識：例如閱讀的最佳照度和年齡有很大的關(guān)系，老人所需要的照度是小孩的15倍。</p><p><b>　　4.3優(yōu)質(zhì)光源</b></p><

30、;p>　　優(yōu)質(zhì)光源是綠色照明的基礎(chǔ)。優(yōu)質(zhì)光源應(yīng)具有以下三個方面的特征。</p><p>　　第一、光譜成分中應(yīng)沒有紫外光和紅外光。長期過多接受紫外線，不僅容易引起角膜炎，還會對晶狀體、視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜等造成傷害。紅外線極易被水吸收，過多的紅外線經(jīng)過人眼晶狀體聚集時即被大量吸收，久而久之晶狀體會發(fā)生變性，導(dǎo)致白內(nèi)障。</p><p>　　第二、光的色溫應(yīng)貼近自然光。人們長期在自然光下生活

31、，人眼對自然光適應(yīng)性強，視覺效果好。</p><p>　　第三、燈光為無頻閃光。普通日光燈的供電頻率為50赫茲，表示發(fā)光時每秒亮暗100次，屬于低頻率的頻閃光，會使人眼的調(diào)節(jié)器官處于緊張的調(diào)節(jié)狀態(tài)，導(dǎo)致視覺疲勞。如果發(fā)光時的頻率提高到數(shù)百、數(shù)萬赫茲以上--—成為高頻率，人眼即不會有頻閃感覺；但真正的無頻閃是直流供電或半導(dǎo)體固體發(fā)光器件（如led發(fā)光二極管）發(fā)出的光稱為無頻閃光。</p><p&

32、gt;　　市場上稱為無頻閃的護眼臺燈很多。大多數(shù)的臺燈采用電子鎮(zhèn)流器提高頻率的方式工作，只能稱為高頻閃而不是真正的無頻閃臺燈。</p><p><b>　　4.3臺燈維護保養(yǎng)</b></p><p>　　桌燈的保養(yǎng)，也是一件重要的動作。在清潔方面，布面的燈罩不能沖水，應(yīng)用干性清潔劑清洗，若為玻璃材，可用水洗，燈的骨架只要用布擦拭即可。 很多人喜歡自行更換燈

33、泡、增加瓦數(shù)，其實如果超過燈具原本設(shè)定的瓦數(shù)，可能會燒壞燈罩或造成電線走火，不但危險而且?電。將每一盞燈具的使用區(qū)域劃分細一點，所需瓦數(shù)也能降低，這樣才是安全又節(jié)約能源的方式</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　臺燈是人們生活中必備照明工具，我們夜晚學(xué)習(xí)工作大都在臺燈下進行，所以臺燈中的人機接合面與人機環(huán)境的好壞與我們的學(xué)習(xí)工作息息相關(guān)。足

34、夠的照度對辦公效果和學(xué)習(xí)閱讀、寫字效率有很大的關(guān)系，若照度不足，長時間會引起視覺疲勞，導(dǎo)致人眼視力下降以及頭暈等心理或生理不適。本課程設(shè)計是以人機工程學(xué)為基礎(chǔ)，從以照明度為前提的教學(xué)樓中的人機結(jié)合面為出發(fā)點，考慮人的視覺特性和心理因素，對臺燈中的主要人機結(jié)合面進行測量分析，進而提出相應(yīng)的改進方案，從而為人們提供一個更好的照明條件，以提高人們學(xué)習(xí)工作的效率，保護大家的視力健康。</p><p><b>