專利名稱：電子保健臺(tái)燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種臺(tái)燈，特別是一種電子保健臺(tái)燈。
中國(guó)專利(專利號(hào)CN87202139)中公開了一種學(xué)生保健臺(tái)燈，它雖然也利用了反射式紅外檢測(cè)方法，但由其結(jié)構(gòu)可看出，它存在以下兩個(gè)問題(一)、該臺(tái)燈是一般反射式紅外位置探測(cè)裝置，其探測(cè)距離沒有明確的尺度，而會(huì)較嚴(yán)重地受紅外發(fā)射強(qiáng)弱、紅外接收靈敏度、紅外發(fā)射和接收器的排列距離、被測(cè)物的形狀、顏色及表面光潔度等多種因素的影響。當(dāng)紅外接收器接收到的反射信號(hào)強(qiáng)度剛好達(dá)到報(bào)警觸發(fā)閥值時(shí)，使用者的前額與紅外探測(cè)器的距離在上述條件變化時(shí)會(huì)有較大差異，而導(dǎo)致其讀寫姿勢(shì)控制失去意義，甚至出現(xiàn)誤觸發(fā)報(bào)警或失效，即使可以根據(jù)每一特定條件去調(diào)節(jié)合適的探測(cè)距離(例如調(diào)節(jié)探測(cè)器的靈敏度暫時(shí)得到)，但實(shí)際使用中條件變化，又會(huì)令使用者經(jīng)常去調(diào)節(jié)，不勝其煩，且不利于批量生產(chǎn)。
(二)、該臺(tái)燈所用的探測(cè)器的安裝位置使其不易在有效控制范圍內(nèi)如其所述“指向使用者前額中部“而容易指向使用者的頭發(fā)，頭發(fā)對(duì)紅外信號(hào)反射性比前額差得多，因而會(huì)令控制失效。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種把紅外接收器位于紅外發(fā)射器上方，使得發(fā)射光束斜向上與接收路徑相交成銳角，從而通過調(diào)節(jié)該交點(diǎn)的位置來(lái)精確地調(diào)節(jié)控制距離的電子保健臺(tái)燈。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來(lái)達(dá)到本實(shí)用新型包括紅外發(fā)射電路、紅外接收電路、讀寫姿勢(shì)控制電路、主照明電路、穩(wěn)光控制電路、電源、底座、燈柱、燈罩，其特征在于讀寫姿勢(shì)控制電路和穩(wěn)光控制電路的輸出都送到主照明電路，紅外接收電路中紅外接收管D2的紅外接收路徑與紅外發(fā)射電路中紅外發(fā)射管D1的紅外發(fā)射路徑相交成銳角。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來(lái)達(dá)到紅外接收管D2與紅外發(fā)射管D1可安裝于燈柱上，其高度低于燈泡，D2位于D1上方，紅外發(fā)射光束斜向上發(fā)射并與紅外接收路徑相交。紅外接收管D2與紅外發(fā)射管D1也可安裝于底座上，紅外發(fā)射與接收路徑也相交，并平行于工作面接近使用者的邊沿，與工作面的垂直距離為16～20cm。紅外接收電路中包括有由三極管Q1、電阻R14、R15組成的前置放大器。三極管Q1的射極通過C6、R16、C7與讀寫姿勢(shì)控制電路中集成電路IC1的1腳相接，IC1的3腳通過C10、R22與IC2的1腳相接，IC2的3腳通過電容C11、二極管D3與三極管Q2的基極相接，Q2的集電極與電容C13相接，并通過R31與IC3的2腳相接，IC3的3腳通過R33與三極管Q3相接，Q3的集電極通過二極管D1與主照明電路中的功能選擇開關(guān)K2的2點(diǎn)相接，穩(wěn)光控制電路中的光敏電阻R8通過電位器R7、電阻R6與K2的1點(diǎn)相接。紅外接收電路中集成電路IC4的型號(hào)為NE555。
本實(shí)用新型利用遮光或聚光的方法，使紅外發(fā)射光束以較小的發(fā)散角發(fā)射，而接收器在其接收靈敏度最高的方向上以較窄的路徑接收紅外光信號(hào)。同時(shí)，令發(fā)射、接收路徑互相不平行，而是以一銳角相交。在發(fā)射強(qiáng)度和接收靈敏度足夠高的條件下(根據(jù)實(shí)際電路可能盡量調(diào)大)，可以通過調(diào)節(jié)該交點(diǎn)的位置來(lái)較精確地調(diào)節(jié)控制距離。控制距離比交點(diǎn)到接收器的距離稍長(zhǎng)，這由發(fā)射光束和接收路徑的截面直徑及交角的大小而定，實(shí)用時(shí)由探測(cè)器的結(jié)構(gòu)確定，一旦確定后，控制距離就不易受被測(cè)物體的表面特征的影響，批量生產(chǎn)時(shí)電路的調(diào)節(jié)也簡(jiǎn)化了。
本實(shí)用新型采用的紅外發(fā)射、接收器以一定安裝距離(例如2～4cm等)組成監(jiān)測(cè)感應(yīng)頭，并且盡量使兩者垂直間置接收器位于發(fā)射器上方，發(fā)射光束斜向上與接收路徑相交，這樣設(shè)置的原因是上方干擾物出現(xiàn)的可能性最小。


圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖；圖2為本實(shí)用新型外形結(jié)構(gòu)(紅外發(fā)射、接收器裝于燈柱)示意圖；圖3為本實(shí)用新型外形結(jié)構(gòu)(紅外發(fā)射、接收器裝于底座)正視圖；圖4為本實(shí)用新型外形結(jié)構(gòu)(紅外發(fā)射、接收器裝于底座)俯視圖；圖5為本實(shí)用新型的電原理圖。
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖(實(shí)施例)作進(jìn)一步詳述參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型由紅外發(fā)射電路1、紅外接收電路2、讀寫姿勢(shì)控制電路3、主照明電路4、穩(wěn)光控制電路5、電源6、底座7、燈柱8、燈罩9等組產(chǎn)。底座7上裝有電源開關(guān)K1、功能選擇開關(guān)K2、調(diào)光電位器R5、光敏電阻R8；燈柱8上裝有狀態(tài)指示發(fā)光二極管D4，而紅外接收管D2與紅外發(fā)射管D1也裝在燈柱8上，其高度低于燈泡的高度，D2裝于D1的上方，監(jiān)撿測(cè)方向斜向上。臺(tái)燈置于使用者正前方或側(cè)前方，紅外發(fā)射、接收路徑的交點(diǎn)10調(diào)于姿勢(shì)警戒點(diǎn)11稍前位置。使用者頭面部若進(jìn)入姿勢(shì)警戒點(diǎn)11到D1、D2之間的警戒線內(nèi)，則電路觸發(fā)報(bào)警。
D1、D2的第二種安裝方式見圖3、圖4。臺(tái)燈置于使用者的左前方(適用于用右手寫字者)，警戒線12成水平，并平行于工作面接近使用者的邊沿。警戒線12與工作面的垂直距離約16～20cm(可調(diào)定)，此高度以滿足使用者正常讀寫時(shí)雙手有合適的活動(dòng)空間為度。使用者頭面部或肩部(身材較高者)以與警戒線12接近垂直的方向進(jìn)入警戒控制距離以內(nèi)時(shí)，則電路會(huì)觸發(fā)報(bào)警。此安裝方式中，控制距離的精確調(diào)節(jié)意義在于使控制距離以外的人或物不能引起誤觸發(fā)。例如，可把控制距離調(diào)定為30cm，則學(xué)生讀寫時(shí)要求其姿勢(shì)正確，但家長(zhǎng)在身邊輔導(dǎo)時(shí)，其姿勢(shì)不受限制。
本實(shí)用新型采用報(bào)警觸發(fā)延時(shí)而報(bào)警解除不延時(shí)的措施。前者可以避免使用者翻書、取物等動(dòng)作較大時(shí)身體器官或物體短時(shí)間進(jìn)入警戒線而引起電路不必要的反應(yīng)；后者使報(bào)警后，使用者一旦恢復(fù)正確姿勢(shì)電路即可回復(fù)正常狀態(tài)。此功能是采用讀寫姿勢(shì)控制電路3中電容C13充放電時(shí)間常數(shù)不等的方法實(shí)現(xiàn)的。原理如下所述參照?qǐng)D5，紅外發(fā)射電路1由集成電路IC4、紅外發(fā)射管D1等組成；紅外接收電路2由紅外接收管D2、三極管Q1等組成；讀寫姿勢(shì)控制電路3由IC1、IC2、IC3、三極管Q2、Q3、電容C13、二極管D1等組成；主照明電路由雙基極二極管Q4、可控硅SCR、功能選擇開關(guān)K2、狀態(tài)指示發(fā)光二極管D4、電位器R5等組成；穩(wěn)光控制電路5由光敏電阻R8、電位器R7、電容C14等組成；電源6由變壓器B1、整流橋Z1、Z2，電源開關(guān)K1等組成。
當(dāng)K2合上時(shí)，電路處于自動(dòng)控制狀態(tài)(包括讀寫姿勢(shì)控制和自動(dòng)照度控制)。工作正常時(shí)，晶體管Q2飽和，N點(diǎn)低電平，Q3截止，M點(diǎn)高電平，D1截止，使可控硅電路不受上述電路狀態(tài)影響。光敏電阻R8的阻值隨環(huán)境照度增加而下降，C1充電速度減慢，使可控硅導(dǎo)通角減小，臺(tái)燈光通量減小。環(huán)境照度足夠時(shí)可自動(dòng)熄滅臺(tái)燈。反之，當(dāng)環(huán)境照度下降時(shí)，臺(tái)燈光通量增大，可使燈下照度保持在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)。C14是穩(wěn)光阻尼電容，并聯(lián)在光敏電阻上，消除突變的環(huán)境光對(duì)電路的影響。
本實(shí)用新型在“自動(dòng)控制”狀態(tài)下，紅外發(fā)射管D1發(fā)射經(jīng)音頻或超音頻調(diào)制的紅外光信號(hào)，以消除環(huán)境雜散紅外光和臺(tái)燈燈泡光中的紅外成分的影響。當(dāng)物件進(jìn)入警戒線時(shí)，紅外光被反射，接收管D2接收后，在Q1射極輸出脈沖調(diào)制波，送入IC1等組成的帶通濾波器，選頻放大后，由IC2放大輸出較強(qiáng)脈沖波，由D3整流后，使Q2基極電位下降而截止，直流電源通過R30向C13充電，N點(diǎn)電位上升時(shí)間由R30、C13數(shù)值決定，例如調(diào)節(jié)為1秒鐘后，N點(diǎn)電位上升到等于＋V／2，則IC3輸出高電平，Q3飽和，M點(diǎn)低電平，D1導(dǎo)通，使C1兩端電壓保持接近零伏，從而使可控硅SCR得不到觸發(fā)信號(hào)而截止，燈光熄滅。
物體脫離控制線后，IC2輸出的脈沖消失或幅度很小，使Q2基極電位上升回復(fù)飽和狀態(tài)，C13通過Q2集射回路放電。由于Q2飽和內(nèi)阻極小，故C13放電速度很快，約幾毫秒至幾十毫秒即可使N點(diǎn)電位低于＋V／2而導(dǎo)致M點(diǎn)電位跳變回高電平，D1截止，可控硅SCR觸發(fā)電路恢復(fù)正常，照明恢復(fù)。從人眼的反應(yīng)速度而言，可以認(rèn)為這個(gè)過程無(wú)延時(shí)。
功能選擇開關(guān)K2打開后，電路處于“手動(dòng)控制”狀態(tài)。這時(shí)使用者可以通過調(diào)節(jié)R5來(lái)調(diào)節(jié)可控硅SCR的導(dǎo)通角，從而改變臺(tái)燈光通量，起普通調(diào)光臺(tái)燈的作用。
為了提高紅外接收器的信噪比，在遠(yuǎn)離主電路板的感應(yīng)頭上設(shè)置了一級(jí)晶體Q1組成的前置放大器，如圖5中虛線內(nèi)部分，把接收信號(hào)放大再用屏蔽電纜送往主電路板。
發(fā)光二極管D4為狀態(tài)指示燈，當(dāng)臺(tái)燈正常照明時(shí)，D4流過的電流很小，不足以發(fā)光。當(dāng)臺(tái)燈被觸發(fā)熄滅時(shí)，D4發(fā)光。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.采用了紅外發(fā)射、接收路徑相交的措施來(lái)調(diào)節(jié)姿勢(shì)控制距離，并采用了報(bào)警觸發(fā)延時(shí)而報(bào)警解除不延時(shí)的措施使臺(tái)燈更具實(shí)用性。
2.結(jié)構(gòu)合理，線路簡(jiǎn)單，性能可靠，成本較低，調(diào)節(jié)方便，可消除少年兒童燈下讀寫過產(chǎn)中產(chǎn)生近視的客觀條件。
權(quán)利要求1.一種電子保健臺(tái)燈，包括紅外發(fā)射電路1、紅外接收電路2、讀寫姿勢(shì)控制電路3、主照明電路4、穩(wěn)光控制電路5、電源6、底座7、燈柱8、燈罩9，其特征在于讀寫姿勢(shì)控制電路3和穩(wěn)光控制電路5的輸出都送到主照明電路4，紅外接收電路2中紅外接收管D2的紅外接收路徑與紅外發(fā)射電路1中紅外發(fā)射管D1的紅外發(fā)射路徑相交成銳角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)燈，其特征在于紅外接收管D2與紅外發(fā)射管D1可安裝于燈柱8上，其高度低于燈泡，D2位于D1上方，紅外發(fā)射光束斜向上發(fā)射并與紅外接收路徑相交。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)燈，其特征在于紅外接收管D2與紅外發(fā)射管D1也可安裝于底座7上，紅外發(fā)射與接收路徑也相交，并平行于工作面接近使用者的邊沿，與工作面的垂直距離為16～20cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)燈，其特征在于紅外接收電路2中包括有由三極管Q1、電阻R14、R15組成的前置放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的臺(tái)燈，其特征在于三極管Q1的射極通過C6、R16、C7與讀寫姿勢(shì)控制電路3中集成電路IC1的1腳相接，IC1的3腳通過C10、R22與IC2的1腳相接，IC2的3腳通過電容C11、二極管D3與三極管Q2的基極相接，Q2的集電極與電容C13相接，并通過R31與IC3的2腳相接，IC3的3腳通過R33與三極管Q3相接，Q3的集電極通過二極管D1與主照明電路4中的功能選擇開關(guān)K2的2點(diǎn)相接，穩(wěn)光控制電路5中的光敏電阻R8通過電位器R7、電阻R6與K2的1點(diǎn)相接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臺(tái)燈，其特征在于紅外接收電路2中集成電路IC4的型號(hào)為NE555。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電子保健臺(tái)燈，它由紅外發(fā)射、接收電路、讀寫姿勢(shì)控制電路、主照明電路、穩(wěn)光控制電路、電源、底座、燈柱、燈罩等組成。讀寫姿勢(shì)控制部分由反射式紅外探測(cè)裝置監(jiān)測(cè)臺(tái)燈使用者的坐姿，并控制主照明電路作出反應(yīng)。本實(shí)用新型主要采用紅外發(fā)射、接收路徑相交的措施調(diào)節(jié)姿勢(shì)控制距離，又采用報(bào)警觸發(fā)延時(shí)而報(bào)警解除不延時(shí)的措施使本臺(tái)燈更具實(shí)用性。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，線路簡(jiǎn)單，可消除兒童燈下讀寫過程中產(chǎn)生近視的客觀條件。
文檔編號(hào)H03K17/94GK2119067SQ9220121
公開日1992年10月14日 申請(qǐng)日期1992年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月24日
發(fā)明者吳正光 申請(qǐng)人:吳正光