龔煜涵 姬慶慶

摘 要：臺燈作為一種常見的照明電器，在居所、學(xué)生宿舍等場合都有著很高的使用頻率，其亮度調(diào)節(jié)及照明范圍往往受到用戶的廣泛關(guān)注，同時燈管熱量的消散問題也亟待解決。目前針對上述問題的研究較少，因此本文針對臺燈的散熱及調(diào)光問題，設(shè)計了一款調(diào)光控溫臺燈。

關(guān)鍵詞：臺燈; 調(diào)光; 節(jié)能

中圖分類號：G633.7 ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2019）03-037-002

隨著我國的經(jīng)濟發(fā)展，科技進步，國力漸強，生態(tài)環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重。主要表現(xiàn)在環(huán)境、人口、資源三方面的矛盾[1]。如今我國的電力能源比較緊張，諸多地區(qū)在用電高峰時還會出現(xiàn)電力短缺、斷電的狀況，而我國的照明用電約占總耗電量的 20%?？梢娬彰饔秒姷墓?jié)能工作將會在節(jié)約電力能源及煤炭資源等方面大有作為。因此在能源、資源有限，并且遭到嚴(yán)重破壞的前提下，發(fā)現(xiàn)和利用新能源以及減少現(xiàn)有能源、資源的浪費是關(guān)鍵。

目前市面上絕大多數(shù)家用臺燈的亮度并不能按照自身需求進行調(diào)節(jié)，即通電后只有一個亮度級[2]。這樣的設(shè)計既無法滿足用戶的實際需求，同時還會對電能造成浪費。因此一款能夠調(diào)整亮度、照明范圍，同時兼具燈管散熱的臺燈一方面能夠起到節(jié)能減排的作用，另一方面能夠滿足不同用戶的個性化需求，具有很強的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

一、設(shè)計思路

在各種導(dǎo)熱介質(zhì)中，水的比熱容較大，同時在日常生活中容易獲取并易于更換[3]，因此采用水這一介質(zhì)作為臺燈燈管的散熱介質(zhì)具有較高的性價比。同時為防止散熱液體溫度較高，采用循環(huán)水的形式將燈管熱量散去，具有很強的可行性。對于光照范圍而言，通過控制反光罩對其進行調(diào)整具有簡單易行的特點，既不需要增加多余的裝置，又能夠達到預(yù)期目標(biāo)。

二、調(diào)光控溫臺燈設(shè)計

通過上述思考過程，對所要設(shè)計的臺燈的要素有了詳細(xì)的了解，下面將對本文所設(shè)計的調(diào)光控溫臺燈結(jié)構(gòu)進行詳細(xì)介紹。

1.臺燈主體結(jié)構(gòu)

? 如圖1所示，底座1的中間設(shè)有水槽2，水循環(huán)系統(tǒng)的進水管9和出水管10分別與水槽2連通，進水管9與水槽2之間設(shè)有水泵3，水泵3安裝在底座1的側(cè)部;支架4、調(diào)節(jié)支架5和連接支架6組成該節(jié)能臺燈的支撐骨架結(jié)構(gòu)，連接支架6為U形框架結(jié)構(gòu)，連接支架6的側(cè)部中間與調(diào)節(jié)支架5一端連接，連接支架6中間的U形結(jié)構(gòu)連接有LED燈管11;調(diào)節(jié)支架5的另一端與支架4鉸接，支架4鉸接在底座1的頂部。

燈罩7的側(cè)部與連接支架6通過銷釘連接，調(diào)節(jié)旋鈕8與燈罩7通過螺紋配合連接在一起;燈罩7的內(nèi)部設(shè)有多連桿調(diào)節(jié)機構(gòu)，燈罩7的內(nèi)壁上固定有反光層18，通過多連桿調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)反光層18的張合角度，實現(xiàn)反光層18對LED燈管11的亮度調(diào)節(jié)。

2.燈管降溫裝置

如圖2所示，支架4、調(diào)節(jié)支架5和連接支架6均為中空結(jié)構(gòu)，進水管9和出水管10并列布置在支架4、調(diào)節(jié)支架5內(nèi)部，進水管9沿連接支架6的一側(cè)流入LED燈管11，出水管10與流出LED燈管11的管路連接，LED燈管11的內(nèi)部為進水管9和出水管10的交匯管;進水管9和出水管10對稱布置在連接支架6的U形框架結(jié)構(gòu)內(nèi)。通過進水管9和出水管10對LED燈管11的散熱進行控制，同時實現(xiàn)LED燈管11照射出水紋的效果。

3.多連桿調(diào)節(jié)機構(gòu)

多連桿調(diào)節(jié)機構(gòu)如圖3所示，包括螺紋桿12、第一連桿a13.1、第一連桿b13.2、第二連桿a14.1、第二連桿b14.2、第三連桿a15.1、第三連桿b15.2、第四連桿a16.1、第四連桿b16.2、第五連桿a17.1、第五連接b17.2;螺紋桿12頂部與調(diào)節(jié)旋鈕8連接，螺紋桿12底部與第一連桿a13.1和第一連桿b13.2連接。

第一連桿a13.1與第二連桿a14.1連接，第二連桿a14.1與第三連桿a15.1通過固定鉸接座a連接在一起，第三連桿a15.1與第四連桿a16.1連接，第四連桿a16.1與第五連桿a17.1連接，第五連桿a17.1穿過燈罩7后與反光層18的一端連接。

第一連桿b13.2與第二連桿b14.2連接，第二連桿b14.2與第三連桿b15.2通過固定鉸接座b連接在一起，第三連桿b15.2與第四連桿b16.2連接，第四連桿b16.2與第五連桿b17.2連接，第五連桿b17.2穿過燈罩7后與反光層18的另一端連接。

第一連桿a13.1、第二連桿a14.1、第三連桿a15.1、第四連桿a16.1和第五連桿a17.1組成第一多連桿機構(gòu)。

第一連桿b13.2、第二連桿b14.2、第三連桿b15.2、第四連桿b16.2和第五連接b17.2組成第二多連桿機構(gòu)。

第一多連桿機構(gòu)和第二多連桿機構(gòu)對稱布置。

固定鉸接座a和固定鉸接座b安裝在燈罩7上，第五連桿a17.1和第五連桿b17.2均為單自由度直線約束。

反光層18由彈性塑料制成，彈性塑料的外表面層涂有光反射材料。

支架4、調(diào)節(jié)支架5和連接支架6的端部處設(shè)有凹槽，進水管9和出水管10通過凹槽伸出或進入支架4、調(diào)節(jié)支架5、連接支架6的內(nèi)部。? LED燈管11分為兩層結(jié)構(gòu)，LED燈管11的內(nèi)部為LED發(fā)光單元，LED發(fā)光單元與外部包有透明的玻璃罩，交匯管盤在玻璃罩表面，交匯管的外部包有密封玻璃罩。

三、調(diào)光控溫節(jié)能臺燈工作原理

首先，通過支架4、調(diào)節(jié)支架5和連接支架6調(diào)節(jié)燈罩7以及LED燈管11至合適的位置。

然后，打開開關(guān)，LED燈管11發(fā)光，啟動水泵3，水泵3將底座1內(nèi)水槽內(nèi)的水泵入進水管9中，進水管9沿著支架4、調(diào)節(jié)支架5和連接支架6的內(nèi)部進入LED燈管11內(nèi)，流經(jīng)LED燈管11內(nèi)LED發(fā)光單元的水進入出水管10內(nèi)，出水管10內(nèi)的水順著連接支架6調(diào)節(jié)支架5和支架4流入底座1內(nèi)的水槽2中，完成水流循環(huán)。

當(dāng)LED燈管11的燈光強度需要調(diào)整的時候，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)旋鈕8擰緊，調(diào)節(jié)旋鈕8帶動螺紋桿12轉(zhuǎn)動，螺紋桿12對第一連桿a13.1和第一連桿b13.2產(chǎn)生推力作用，第二連桿a14.1和第二連桿b14.2產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，第三連桿a15.1帶動第四連桿a16.1運動，第三連桿b15.2帶動第四連桿b16.2運動，進而第五連桿a17.1和第五連接b17.2對反光層18產(chǎn)生拉伸作用，此時反光層18對LED燈管11發(fā)出的光產(chǎn)生分散作用，燈光強度被調(diào)暗;反之燈光強度被增強。

四、本文創(chuàng)新點

本文巧妙利用機械結(jié)構(gòu)，針對日常生活中常見的實際問題開展研究，設(shè)計了一款調(diào)光控溫臺燈，本設(shè)計主要具有以下創(chuàng)新點：

1、本文所設(shè)計的調(diào)光控溫臺燈通過水循環(huán)系統(tǒng)對LED發(fā)光單元散發(fā)的熱量進行吸收，通過水泵排入水槽中，實現(xiàn)了對LED發(fā)光單元的降溫處理。

2、該調(diào)光控溫臺燈的LED發(fā)光單元外設(shè)流水，通過燈光的照射形成水紋圖形，臺燈的照射效果更佳多元化。

3、臺燈利用多連桿調(diào)節(jié)機構(gòu)對反光層的角度進行調(diào)節(jié)，通過反射角度的調(diào)整實現(xiàn)對LED發(fā)光強度的調(diào)整。

本文針對日常生活中常見的家用電器中存在的問題，提出具有針對性的設(shè)計方案。方案在基本不增加臺燈生產(chǎn)成本的情況下能夠取得調(diào)光控溫的特點，同時具有節(jié)能減排的效果，具有較強的應(yīng)用價值。

參考文獻：

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[2]陸苗霞，李金龍，李斌.調(diào)光臺燈的設(shè)計[J]科技廣場，2012（07）：143-146

[3]武銀蘭，張青蘭.飽和食鹽水比熱容的測量[J]大學(xué)物理實驗，2011，24（05）：32-34