專利名稱：智能學習臺燈的制作方法
技術領域：
本實用新型屬一種具有視力保護功能的照明燈，具體是一種智能學習臺燈。
背景技術：
現有的廉價調光器存在下列問題①步進/開關可調，缺乏連續性，②人工可調，缺乏自動性，③憑感覺(光線明暗)可調，缺乏照明標準，④可控硅導通角可調，亮度缺乏穩定性，因此，現有學習環境的照度不能定量地指示、也就不能定量地解決照明欠佳問題。由本人申請的中國專利《多功能視力保護器》，申請號200420032924.1，引入并依據照明標準，用《學習環境照度達標指示器》定量指示并用人為操作法定量地解決了照明欠佳關鍵問題，即照度指示不達標時，借助于或換燈泡、或換燈管、或調整反光板、或加輔助光源、或換新臺燈……來解決，否則，它將持續指示著照度不達標。盡管《學習環境照度達標指示器》定量指示法，在有標準可依意義下，較以往的廉價調光器前進了一步，但智能不足，使用不便。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種能實時按指標調整亮度的智能學習臺燈。它同時解決了視力保護的三個關鍵問題①照明欠佳，②用眼習慣不良，③用眼時間過長；而且具有基準CIE/部標智能調光功能當照度不足時自動提高光源的亮度；當照度超標時，自動降低光源的亮度，使學習環境的照度自動符合照明標準而不閃爍。
本實用新型的目的是這樣達到的一種智能學習臺燈，電源與距離檢測提示器，記數定時提示器和上電復位電路、定時復位電路相連，上電復位電路和定時復位電路還與記數定時提示器連接。其特征在于還含有基準自動調光器。基準自動調光器直接與電源連接。基準自動調光器由照度自動達標指示器和閉環自動調光系統組成。閉環自動調光系統是指由可見光型光電轉換器、調光控制模塊和調光執行模塊組成的閉環系統。調光控制模塊的輸出端連接調光執行模塊的輸入端，調光執行模塊的輸出光反饋到可見光型光電轉換器的輸入端。自動達標指示器包括具有參考電平的比較放大器1、比較放大器2和與門組成的指示電路。比較放大器1和比較放大器2分別從可見光型光電轉換器提取電平信號后送入與門。自動達標指示器與閉環自動調光系統共用一個可見光型光電轉換器，自動達標指示器的比較放大器1和比較放大器2與閉環自動調光系統的調光控制模塊的輸入端分別連接在可見光型光電轉換器的三個輸出端上。
所述自動達標指示器的比較放大器1是由兩極放大器組成，比較放大器2由三級放大器組成，比較放大器1的參考電平為Vstd，比較放大器2的參考電平為Vstdmax。指示燈LED燈連接在與門的輸出端上。調光控制模塊包括比較放大器、隔離器和限流電阻，其比較放大器是指在三級放大器的第三級輸出端加裝可變電阻反饋到第一級的輸入端上構成的閉環電路。調光執行模塊包括硅橋堆、光源和可變電阻，可變電阻設置在調光控制模塊的限流電阻之后、調光執行模塊的輸入端上。可變電阻是壓控可變電阻。
本實用新型具有以下優點1、照明欠佳智能達標功能。盡管《多功能視力保護器》(z1200420032924.1)定量地、同時地解決了視力保護的三個關鍵問題，但智能不足，即當照度不達標，亮度過弱或過強時，仍需人工調節，使用不便。究其本質屬調光問題。為了克服上述現有調光器的四個問題，本實用新型提出并研制成功了基準CIE/部標自動調光器，其特征是(1)依據CIE/部標進行調光，而不是憑感覺；(2)調光是連續的，而不是步進或開關的；(3)調光是自動的，而不是按鍵的；(4)調光是穩定的，而不是閃爍的。當照明過弱或過強時，自動調光器都根據環境的明暗自動調節光源的亮度，迫使學習環境的照度自動達CIE/部頒照明標準。換言之，本實用新型用基準CIE/部標自動調光技術達到了照明欠佳智能達標功能的目的。
2、用眼習慣不良自動提醒功能。當眼離書小于一尺、胸離桌小于一拳，自動蜂鳴。換言之，本實用新型以科學用眼距離檢測技術實現了用眼習慣不良自動提醒功能的目的。
3、用眼時間過長自動提醒功能。當用眼持續時間達到預設值時，自動語音提示或做眼保健操或遠眺幾分鐘。換言之，本實用新型以科學用眼時間定時技術達到了用眼時間過長自動提醒功能的目的。
圖1是本智能學習臺燈的結構方框圖。
圖2是本智能學習臺燈的自動調光電路圖。
圖3是本智能學習臺燈的自動調光原理框圖。
圖4是自動達標指示器的原理框圖。
圖5是自動達標指示器的電路圖。
具體實施方式
附圖給出了本實用新型的一個具體實施例。
本智能學習臺燈如圖1所示，基準自動調光器為CIE/部標，距離檢測提示器，記數定時提示器，上電復位電路、定時復位電路與電源連接；上電復位電路和定時復位電路還與記數定時提示器連接。
本智能學習臺燈的核心基準自動調光器，以CIE/部標為基準自動對學習臺燈前讀寫RW區域(52cm×40cm)內的照度進行檢測、調控。與申請號200420032924.1的《多功能視力保護器》中使用的直接法學習環境照度達標指示器不同的是本實用新型提出并采用了間接法學習環境照度達標指示，其特征是比較放大器采用了隱式比較放大器，提取的參考電平與隱式放大器的固有門限有關。這種照度達標指示器雖然調試較為麻煩，但電路簡單，可靠性高，更有利于中小企業生產。
基準自動調光器如圖3所示由照度達標指示器和閉環自動調光系統組成。其照度達標指示器如圖4所示是由可見光型光電轉換器、比較放大器及其參考電平Vstd、Vstdmax、與門和指示器LED及其限流電阻R1組成的。在RW區域內，當可見光型光電轉換器的輸出電平V大于等于CIE/部標的參考電平Vstd，同時小于等于CIE/部標的參考電平的上限Vstdmax，即邏輯表達式Vstd≤V≤Vstdmax時，則照度達標，比較放大器1和比較放大器2的輸出電平V1和V2同時為高電平，與門輸出為高電平，LED燈亮。否則自動調光系統將自動調節光源的亮度，直到滿足參考電平的要求為止。
閉環自動調光系統是由可見光型光電轉換器、調光控制模塊和調光執行模塊組成的。在整個工作過程中，照度達標指示器始終檢測著調光執行模塊光源的亮度在RW區域內的照度是否達標。當照度發生變化時，調光控制模塊的輸出電平亦隨之變化，進而調光執行模塊的可變電阻及其光源的亮度亦隨之變化。因為自動調光電路是一個單閉環自動控制系統，因此，光源亮度的變化必將趨于穩定，滿足表達式Vstd≤V≤Vstdmax，即在讀寫區域內照度是自動達標的。
本例采用自動調壓法來自動調光，即自動調整光源兩端的電壓來調整其亮度。從圖2知，光電轉換電路是由可見光型光敏二極管GM和W1、W2、W3組成。其中，照度自動達標指示電路，比較圖5得知可見光型光電轉換器是由GM和W1、W2組成的，隱式比較放大器1是由7404/1A和7404/2A組成的，隱式比較放大器2是由7404/3A-7404/5A組成的，與門是由7408/1A實現的，限流是由R1完成的，光信號指示是由LED實現的。調光執行電路是由硅BRIDGE/2A、fluorescentlamp/15W、Mosfet N/IRF730組成。硅堆的作用是把220v/50Hz交流電源變為320V/100Hz的脈動直流電源供光源用，可變電阻的作用是使光源的亮度隨可變電阻的阻值而連續變化。壓控可變電阻是以N溝道耗盡型絕緣柵場效應晶體管實現。
調光控制電路由GM、W3、7404/6A-7404/8A、R3、D1和R2組成。其中，GM和W3構成可見光型光電轉換電路。為保證調光控制電路的具體程式與調光執行模塊中的可變電阻所要求的控制信號的極性、相位和電平一致，調光執行電路以N溝道耗盡型絕緣柵場效應晶體管為壓控可變電阻，則調光控制電路就以7404/6A、7404/7A、7404/8A與電位器R3連接而成隱式比較反向放大器3。這樣，當光源的亮度增強時，7404/6A的輸入電平升高，則隱式比較反向放大器3的輸出電平降低，從而迫使可變電阻增大，進而迫使光源的亮度降低；反之，亦然。因為自動調光系統是典型的單閉環自動控制系統，因而穩定的。因為該單閉環自動調光系統與照度自動達標指示電路共用光電轉換器GM，故隱式比較反向放大器3的輸入(亦即7404/6A的輸入)與照度自動達標指示器的輸入是成比例的。鑒于此，當單閉環自動調光系統穩定時，其光源的亮度也隨之穩定，且滿足照度達標的基本邏輯表達式Vstd≤V≤Vstdmax，即照度達標。D1用作隔離器。R2用作限流器。基準CIE/部標自動調光電路的調試方法是上電后，首先調節電位器W3使隱式比較反向放大器3的輸入為零，則其輸出最大，壓控電阻最小，光源最亮。而后把照度表的探頭放在RW區域中點Pzd。慢慢回調W3，直到照度表的讀數為CIE/部頒標準照度為止。
照度自動達標指示電路的調試方法是把GM放在Pzd位置，仔細調節電位器W1直至隱式比較放大器1的輸出為高電平，再略回調W1，此輸出為低電平，再略回調W1，此輸出又回到高電平。此時的V1m就是隱式比較放大器1的參考電平，相當于Vstd。V1m與74HC04/1A的開啟電壓VTIA有關，不同反向器，其值是不盡相同的。因為照度與距離的平方成反比，故RW區域的任何一點V1m＜Vi1成立，且隱式比較放大器1輸出高電平。再把GM放在RW區域內CIE/部頒標準照度上限位置Pzdmax，仔細調節電位器W2直至隱式比較放大器2的輸出為高電平，再略回調W2，此輸出為低電平，再略回調W2，此輸出又回到高電平。此時的V2m就是隱式比較放大器2的參考電平，相當于Vstdmax。這個參考電平V2m與74HC04/3A的開啟電壓VT3A有關，不同反向器，其值是不盡相同的。因為照度與距離的平方成反比，故RW區域內任何一點Vi2＜V2m成立，且隱式比較放大器2輸出為高電平。因此，V1m＜(Vi1＜Vi2)＜V2m成立，即Vstd≤V≤Vstdmax成立，RW區域內的照度達CIE/部標，且與門電路74HC08/1A輸出為高電平，照度達標指示燈LED亮。因為GM是共用的，故自動調光電路的參考電平與照度達標指示器的成比例。即此自動調光器是以CIE/部標為基準的，故名為基準CIE/部標自動調光器。
至此，基準CIE/部標自動調光器調試完畢。用暗室法或調壓法，皆可檢驗其基準CIE/部標自動調光器。
距離檢測提示器與申請號200420032924.1的相同，是由漫反射紅外接近開關，超聲波接近開關和蜂鳴器組成的。記數定時提示器與申請號200420032924.1的相同，是由記數定時器和語音集成電路組成的。上電/定時復位電路與申請號200420032924.1的相同。上電復位電路含上電時延-整形電路、微分-整形電路、限流電阻和隔離器，定時復位電路包括定時-微分電路、整形電路、限流電阻和隔離器。從而克服了某些視力保護器定時一次關一次電源，使用不便的弊端。
其工作過程是，上電后，無論照明太暗或太亮，首先本智能學習臺燈都以CIE/部標為基準自動調光，用經典的單閉環自動控制技術確保使用者在照度自動達標的環境下進行學習，避免因照明欠佳而造成的近視眼和視覺神經疲勞。在學習過程中，當眼離書小于一尺，胸離桌小于一拳時，智能學習臺燈的距離檢測提示器自動蜂鳴，提醒使用者保持視力保護距離，避免因用眼姿勢不良而造成的近視眼及其勾腰、駝背、頸項前傾等體形畸變。在學習過程中，當學習時間達到預設置時，智能學習臺燈的記數定時提示器自動語音“請做眼保健操或遠眺幾分鐘”，避免因用眼持續時間過長而造成的近視眼和視覺神經疲勞。上電復位電路和定時復位電路避免了某些視力保護器定時一次就關一次電源，而后重新開燈定時學習，使用不便的弊端。綜上所述，本智能學習臺或智能視力保護器基于CIE/部標智能地、定量地同時解決了眼科專家提出的視力保護、預防近視眼的三個關鍵問題①照明欠佳，②用眼習慣不良，③用眼時間過長。
權利要求1.一種智能學習臺燈，電源與距離檢測提示器，記數定時提示器和上電復位電路、定時復位電路相連，上電復位電路和定時復位電路還與記數定時提示器連接，其特征在于還含有基準自動調光器，基準自動調光器直接與電源連接，所述基準自動調光器由照度自動達標指示器和閉環自動調光系統組成，所述閉環自動調光系統是指由可見光型光電轉換器、調光控制模塊和調光執行模塊組成的閉環系統，調光控制模塊的輸出端連接調光執行模塊的輸入端，調光執行模塊的輸出光反饋到可見光型光電轉換器的輸入端，自動達標指示器包括具有參考電平的比較放大器(1)、比較放大器(2)和與門組成的指示電路，比較放大器(1)和比較放大器(2)分別從可見光型光電轉換器提取電平信號后送入與門，自動達標指示器與閉環自動調光系統共用一個可見光型光電轉換器，自動達標指示器的比較放大器(1)和比較放大器(2)與閉環自動調光系統的調光控制模塊的輸入端分別連接在可見光型光電轉換器的三個輸出端上。
2.根據權利要求1所述的智能學習臺燈，其特征在于所述自動達標指示器的比較放大器(1)是由兩極放大器組成，比較放大器(2)由三級放大器組成，比較放大器(1)的參考電平為Vstd，比較放大器(2)的參考電平為Vstdmax，指示燈LED燈連接在與門的輸出端上；所述調光控制模塊包括比較放大器、隔離器和限流電阻，其比較放大器是指在三級放大器的第三級輸出端加裝可變電阻反饋到第一級的輸入端上構成的閉環電路；所述調光執行模塊包括硅橋堆、光源和可變電阻，可變電阻設置在調光控制模塊的限流電阻之后、調光執行模塊的輸入端上。
3.根據權利要求1或2所述的智能學習臺燈，其特征在于調光執行模塊中的可變電阻是壓控可變電阻。
專利摘要智能學習臺燈，包括距離檢測提示器，記數定時提示器，上電/定時復位電路和電源，特征是還含有基準CIE/部標自動調光器。基準自動調光器由照度自動達標指示器和閉環自動調光系統組成。閉環自動調光系統有調光控制模塊和調光執行模塊，自動達標指示器與閉環自動調光系統共用一個可見光型光電轉換器。照度自動達標指示器自動給出亮度指示，調光控制模塊自動調節光源亮度并指揮調光執行模塊工作，亮度反饋到光電轉換器。從而智能地、定量地同時解決了視力保護的三個關鍵問題。上電時，自動調整光源的亮度，迫使學習環境的照度自動符合CIE/部標；當用眼持續時間達到預設值時，自動語音提示；當眼離書小于一尺、胸離桌小于一拳時，自動蜂鳴，提醒注意讀寫姿勢。
文檔編號H05B37/02GK2739916SQ20042006034
公開日2005年11月9日 申請日期2004年7月21日 優先權日2004年7月21日
發明者龍德浩 申請人:龍德浩