专利名称：智能学习台灯的制作方法
技术领域：
本实用新型属一种具有视力保护功能的照明灯，具体是一种智能学习台灯。
背景技术：
现有的廉价调光器存在下列问题①步进/开关可调，缺乏连续性，②人工可调，缺乏自动性，③凭感觉(光线明暗)可调，缺乏照明标准，④可控硅导通角可调，亮度缺乏稳定性，因此，现有学习环境的照度不能定量地指示、也就不能定量地解决照明欠佳问题。由本人申请的中国专利《多功能视力保护器》，申请号200420032924.1，引入并依据照明标准，用《学习环境照度达标指示器》定量指示并用人为操作法定量地解决了照明欠佳关键问题，即照度指示不达标时，借助于或换灯泡、或换灯管、或调整反光板、或加辅助光源、或换新台灯……来解决，否则，它将持续指示着照度不达标。尽管《学习环境照度达标指示器》定量指示法，在有标准可依意义下，较以往的廉价调光器前进了一步，但智能不足，使用不便。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能实时按指标调整亮度的智能学习台灯。它同时解决了视力保护的三个关键问题①照明欠佳，②用眼习惯不良，③用眼时间过长；而且具有基准CIE/部标智能调光功能当照度不足时自动提高光源的亮度；当照度超标时，自动降低光源的亮度，使学习环境的照度自动符合照明标准而不闪烁。
本实用新型的目的是这样达到的一种智能学习台灯，电源与距离检测提示器，记数定时提示器和上电复位电路、定时复位电路相连，上电复位电路和定时复位电路还与记数定时提示器连接。其特征在于还含有基准自动调光器。基准自动调光器直接与电源连接。基准自动调光器由照度自动达标指示器和闭环自动调光系统组成。闭环自动调光系统是指由可见光型光电转换器、调光控制模块和调光执行模块组成的闭环系统。调光控制模块的输出端连接调光执行模块的输入端，调光执行模块的输出光反馈到可见光型光电转换器的输入端。自动达标指示器包括具有参考电平的比较放大器1、比较放大器2和与门组成的指示电路。比较放大器1和比较放大器2分别从可见光型光电转换器提取电平信号后送入与门。自动达标指示器与闭环自动调光系统共用一个可见光型光电转换器，自动达标指示器的比较放大器1和比较放大器2与闭环自动调光系统的调光控制模块的输入端分别连接在可见光型光电转换器的三个输出端上。
所述自动达标指示器的比较放大器1是由两极放大器组成，比较放大器2由三级放大器组成，比较放大器1的参考电平为Vstd，比较放大器2的参考电平为Vstdmax。指示灯LED灯连接在与门的输出端上。调光控制模块包括比较放大器、隔离器和限流电阻，其比较放大器是指在三级放大器的第三级输出端加装可变电阻反馈到第一级的输入端上构成的闭环电路。调光执行模块包括硅桥堆、光源和可变电阻，可变电阻设置在调光控制模块的限流电阻之后、调光执行模块的输入端上。可变电阻是压控可变电阻。
本实用新型具有以下优点1、照明欠佳智能达标功能。尽管《多功能视力保护器》(z1200420032924.1)定量地、同时地解决了视力保护的三个关键问题，但智能不足，即当照度不达标，亮度过弱或过强时，仍需人工调节，使用不便。究其本质属调光问题。为了克服上述现有调光器的四个问题，本实用新型提出并研制成功了基准CIE/部标自动调光器，其特征是(1)依据CIE/部标进行调光，而不是凭感觉；(2)调光是连续的，而不是步进或开关的；(3)调光是自动的，而不是按键的；(4)调光是稳定的，而不是闪烁的。当照明过弱或过强时，自动调光器都根据环境的明暗自动调节光源的亮度，迫使学习环境的照度自动达CIE/部颁照明标准。换言之，本实用新型用基准CIE/部标自动调光技术达到了照明欠佳智能达标功能的目的。
2、用眼习惯不良自动提醒功能。当眼离书小于一尺、胸离桌小于一拳，自动蜂鸣。换言之，本实用新型以科学用眼距离检测技术实现了用眼习惯不良自动提醒功能的目的。
3、用眼时间过长自动提醒功能。当用眼持续时间达到预设值时，自动语音提示或做眼保健操或远眺几分钟。换言之，本实用新型以科学用眼时间定时技术达到了用眼时间过长自动提醒功能的目的。
图1是本智能学习台灯的结构方框图。
图2是本智能学习台灯的自动调光电路图。
图3是本智能学习台灯的自动调光原理框图。
图4是自动达标指示器的原理框图。
图5是自动达标指示器的电路图。
具体实施方式
附图给出了本实用新型的一个具体实施例。
本智能学习台灯如图1所示，基准自动调光器为CIE/部标，距离检测提示器，记数定时提示器，上电复位电路、定时复位电路与电源连接；上电复位电路和定时复位电路还与记数定时提示器连接。
本智能学习台灯的核心基准自动调光器，以CIE/部标为基准自动对学习台灯前读写RW区域(52cm×40cm)内的照度进行检测、调控。与申请号200420032924.1的《多功能视力保护器》中使用的直接法学习环境照度达标指示器不同的是本实用新型提出并采用了间接法学习环境照度达标指示，其特征是比较放大器采用了隐式比较放大器，提取的参考电平与隐式放大器的固有门限有关。这种照度达标指示器虽然调试较为麻烦，但电路简单，可靠性高，更有利于中小企业生产。
基准自动调光器如图3所示由照度达标指示器和闭环自动调光系统组成。其照度达标指示器如图4所示是由可见光型光电转换器、比较放大器及其参考电平Vstd、Vstdmax、与门和指示器LED及其限流电阻R1组成的。在RW区域内，当可见光型光电转换器的输出电平V大于等于CIE/部标的参考电平Vstd，同时小于等于CIE/部标的参考电平的上限Vstdmax，即逻辑表达式Vstd≤V≤Vstdmax时，则照度达标，比较放大器1和比较放大器2的输出电平V1和V2同时为高电平，与门输出为高电平，LED灯亮。否则自动调光系统将自动调节光源的亮度，直到满足参考电平的要求为止。
闭环自动调光系统是由可见光型光电转换器、调光控制模块和调光执行模块组成的。在整个工作过程中，照度达标指示器始终检测着调光执行模块光源的亮度在RW区域内的照度是否达标。当照度发生变化时，调光控制模块的输出电平亦随之变化，进而调光执行模块的可变电阻及其光源的亮度亦随之变化。因为自动调光电路是一个单闭环自动控制系统，因此，光源亮度的变化必将趋于稳定，满足表达式Vstd≤V≤Vstdmax，即在读写区域内照度是自动达标的。
本例采用自动调压法来自动调光，即自动调整光源两端的电压来调整其亮度。从图2知，光电转换电路是由可见光型光敏二极管GM和W1、W2、W3组成。其中，照度自动达标指示电路，比较图5得知可见光型光电转换器是由GM和W1、W2组成的，隐式比较放大器1是由7404/1A和7404/2A组成的，隐式比较放大器2是由7404/3A-7404/5A组成的，与门是由7408/1A实现的，限流是由R1完成的，光信号指示是由LED实现的。调光执行电路是由硅BRIDGE/2A、fluorescentlamp/15W、Mosfet N/IRF730组成。硅堆的作用是把220v/50Hz交流电源变为320V/100Hz的脉动直流电源供光源用，可变电阻的作用是使光源的亮度随可变电阻的阻值而连续变化。压控可变电阻是以N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管实现。
调光控制电路由GM、W3、7404/6A-7404/8A、R3、D1和R2组成。其中，GM和W3构成可见光型光电转换电路。为保证调光控制电路的具体程式与调光执行模块中的可变电阻所要求的控制信号的极性、相位和电平一致，调光执行电路以N沟道耗尽型绝缘栅场效应晶体管为压控可变电阻，则调光控制电路就以7404/6A、7404/7A、7404/8A与电位器R3连接而成隐式比较反向放大器3。这样，当光源的亮度增强时，7404/6A的输入电平升高，则隐式比较反向放大器3的输出电平降低，从而迫使可变电阻增大，进而迫使光源的亮度降低；反之，亦然。因为自动调光系统是典型的单闭环自动控制系统，因而稳定的。因为该单闭环自动调光系统与照度自动达标指示电路共用光电转换器GM，故隐式比较反向放大器3的输入(亦即7404/6A的输入)与照度自动达标指示器的输入是成比例的。鉴于此，当单闭环自动调光系统稳定时，其光源的亮度也随之稳定，且满足照度达标的基本逻辑表达式Vstd≤V≤Vstdmax，即照度达标。D1用作隔离器。R2用作限流器。基准CIE/部标自动调光电路的调试方法是上电后，首先调节电位器W3使隐式比较反向放大器3的输入为零，则其输出最大，压控电阻最小，光源最亮。而后把照度表的探头放在RW区域中点Pzd。慢慢回调W3，直到照度表的读数为CIE/部颁标准照度为止。
照度自动达标指示电路的调试方法是把GM放在Pzd位置，仔细调节电位器W1直至隐式比较放大器1的输出为高电平，再略回调W1，此输出为低电平，再略回调W1，此输出又回到高电平。此时的V1m就是隐式比较放大器1的参考电平，相当于Vstd。V1m与74HC04/1A的开启电压VTIA有关，不同反向器，其值是不尽相同的。因为照度与距离的平方成反比，故RW区域的任何一点V1m＜Vi1成立，且隐式比较放大器1输出高电平。再把GM放在RW区域内CIE/部颁标准照度上限位置Pzdmax，仔细调节电位器W2直至隐式比较放大器2的输出为高电平，再略回调W2，此输出为低电平，再略回调W2，此输出又回到高电平。此时的V2m就是隐式比较放大器2的参考电平，相当于Vstdmax。这个参考电平V2m与74HC04/3A的开启电压VT3A有关，不同反向器，其值是不尽相同的。因为照度与距离的平方成反比，故RW区域内任何一点Vi2＜V2m成立，且隐式比较放大器2输出为高电平。因此，V1m＜(Vi1＜Vi2)＜V2m成立，即Vstd≤V≤Vstdmax成立，RW区域内的照度达CIE/部标，且与门电路74HC08/1A输出为高电平，照度达标指示灯LED亮。因为GM是共用的，故自动调光电路的参考电平与照度达标指示器的成比例。即此自动调光器是以CIE/部标为基准的，故名为基准CIE/部标自动调光器。
至此，基准CIE/部标自动调光器调试完毕。用暗室法或调压法，皆可检验其基准CIE/部标自动调光器。
距离检测提示器与申请号200420032924.1的相同，是由漫反射红外接近开关，超声波接近开关和蜂鸣器组成的。记数定时提示器与申请号200420032924.1的相同，是由记数定时器和语音集成电路组成的。上电/定时复位电路与申请号200420032924.1的相同。上电复位电路含上电时延-整形电路、微分-整形电路、限流电阻和隔离器，定时复位电路包括定时-微分电路、整形电路、限流电阻和隔离器。从而克服了某些视力保护器定时一次关一次电源，使用不便的弊端。
其工作过程是，上电后，无论照明太暗或太亮，首先本智能学习台灯都以CIE/部标为基准自动调光，用经典的单闭环自动控制技术确保使用者在照度自动达标的环境下进行学习，避免因照明欠佳而造成的近视眼和视觉神经疲劳。在学习过程中，当眼离书小于一尺，胸离桌小于一拳时，智能学习台灯的距离检测提示器自动蜂鸣，提醒使用者保持视力保护距离，避免因用眼姿势不良而造成的近视眼及其勾腰、驼背、颈项前倾等体形畸变。在学习过程中，当学习时间达到预设置时，智能学习台灯的记数定时提示器自动语音“请做眼保健操或远眺几分钟”，避免因用眼持续时间过长而造成的近视眼和视觉神经疲劳。上电复位电路和定时复位电路避免了某些视力保护器定时一次就关一次电源，而后重新开灯定时学习，使用不便的弊端。综上所述，本智能学习台或智能视力保护器基于CIE/部标智能地、定量地同时解决了眼科专家提出的视力保护、预防近视眼的三个关键问题①照明欠佳，②用眼习惯不良，③用眼时间过长。
权利要求1.一种智能学习台灯，电源与距离检测提示器，记数定时提示器和上电复位电路、定时复位电路相连，上电复位电路和定时复位电路还与记数定时提示器连接，其特征在于还含有基准自动调光器，基准自动调光器直接与电源连接，所述基准自动调光器由照度自动达标指示器和闭环自动调光系统组成，所述闭环自动调光系统是指由可见光型光电转换器、调光控制模块和调光执行模块组成的闭环系统，调光控制模块的输出端连接调光执行模块的输入端，调光执行模块的输出光反馈到可见光型光电转换器的输入端，自动达标指示器包括具有参考电平的比较放大器(1)、比较放大器(2)和与门组成的指示电路，比较放大器(1)和比较放大器(2)分别从可见光型光电转换器提取电平信号后送入与门，自动达标指示器与闭环自动调光系统共用一个可见光型光电转换器，自动达标指示器的比较放大器(1)和比较放大器(2)与闭环自动调光系统的调光控制模块的输入端分别连接在可见光型光电转换器的三个输出端上。
2.根据权利要求1所述的智能学习台灯，其特征在于所述自动达标指示器的比较放大器(1)是由两极放大器组成，比较放大器(2)由三级放大器组成，比较放大器(1)的参考电平为Vstd，比较放大器(2)的参考电平为Vstdmax，指示灯LED灯连接在与门的输出端上；所述调光控制模块包括比较放大器、隔离器和限流电阻，其比较放大器是指在三级放大器的第三级输出端加装可变电阻反馈到第一级的输入端上构成的闭环电路；所述调光执行模块包括硅桥堆、光源和可变电阻，可变电阻设置在调光控制模块的限流电阻之后、调光执行模块的输入端上。
3.根据权利要求1或2所述的智能学习台灯，其特征在于调光执行模块中的可变电阻是压控可变电阻。
专利摘要智能学习台灯，包括距离检测提示器，记数定时提示器，上电/定时复位电路和电源，特征是还含有基准CIE/部标自动调光器。基准自动调光器由照度自动达标指示器和闭环自动调光系统组成。闭环自动调光系统有调光控制模块和调光执行模块，自动达标指示器与闭环自动调光系统共用一个可见光型光电转换器。照度自动达标指示器自动给出亮度指示，调光控制模块自动调节光源亮度并指挥调光执行模块工作，亮度反馈到光电转换器。从而智能地、定量地同时解决了视力保护的三个关键问题。上电时，自动调整光源的亮度，迫使学习环境的照度自动符合CIE/部标；当用眼持续时间达到预设值时，自动语音提示；当眼离书小于一尺、胸离桌小于一拳时，自动蜂鸣，提醒注意读写姿势。
文档编号H05B37/02GK2739916SQ20042006034
公开日2005年11月9日 申请日期2004年7月21日 优先权日2004年7月21日
发明者龙德浩 申请人:龙德浩