视力保护型台灯

全国学生体质健康调研最新数据表明，我国小学生近视眼发生率为22.78％，中学生为55.22％，高中生为70.34％。更令人震惊的是，有份调查报告称，国内因高度近视致盲者已达30多万人。近视眼已成为威胁青少年健康的头号敌人。保护视力刻不容缓，预防近视眼必须从现在做起！　　根据多方研究表明：青少年视力下降的一个重要因素，就是读书写字持续时间过长，造成用眼过度、视神经疲劳所致。下面介绍的视力保护型台灯能够通过灯光强弱变化来限制学生夜间持续学习的时间，从而迫使学生每看书写字lh（小时）后，休息10min。在休息的时间内，学生可做一遍眼保健操或开窗遥望远处灯火、天空星星等，这对保护视力和清醒大脑都很有益处。　　为了爱护好你的眼睛，不使自己加入“眼镜族”，何不马上动手将家里的普通台灯改制成为一台这样的视力保护型台灯！　　一、工作原理　　视力保护型台灯的电路如图1所示，它是在普通白炽台灯内部加装了定时变光控制电路制作而成。其中：虚线右边为新增电路，虚线左边为台灯原有电路。新增电路的核心器件是一块时基集成电路A，它与R2、R3和C2接成了典型的无稳态工作方式。VD1、R1、VD2和C1组成简易电阻降压半波整流滤波电路，输出约12V直流电压，供A及其外围元件工作用电。SA2是功能转换开关。

　　接通电源，将SA2拨至位置“1”，因220V交流电直接加在H两端，故新增定时变光控制电路不起作用，台灯工作于正常照明状态。当SA2拨向位置“2”（图中位置）时，新增定时变光控制电路开始工作。由于电容器C2两端电压不能突变，集成电路A的第2脚为低电位，A内部电路置位，其第3脚输出高电平，所以使得单向晶闸管VS通过R4获得合适触发电流而导通。交流电正、负半周分别经VS和VD3加至H两端，H发出正常亮光。此时，12V直流电压经R2、R3向C2充电，使A的第6脚电位不断提高，当电位上升到2/3VDD（VDD指A工作电压）时，A内部电路复位，其第3脚突变为低电平，VS失去触发电流而在交流电过零时阻断。这时，220V交流电仅通过VD3加在H两端（为半波脉动电压），H因欠压工作而发出暗光。与此同时，A内部放电管导通，C2所储电荷通过R3和A的第7、1脚放电，使第2脚电位不断下降。当C2两端电压降至1/3VDD时，A内部电路又置位，VS重新导通，H恢复正常发光，电路又重复上述过程。　　电路中，C2充电所需时间，即为台灯正常照明时间，可由公式t1=0.693·(R2＋R3)·C2 来估算；C2放电所需时间，即为台灯弱光照明的时间，可由公式t2=0.693·R3·C2来估算。按图选择元件，则t1≈60min，t2≈10min。　　二、元器件选择

　　A选用静态功耗很小的CMOS时基集成电路（又称“555”时基集成电路），如CB7555或5G7555、CH7555、GLC555型等，它是一种模拟、数字混合集成电路，其引脚功能如图2所示。TTL工艺生产的时基集成电路，因其功耗大，不适宜在本电路中使用。 　　VS选用BT169D或2N6565、MCR100-6型等小型塑封单向晶闸管，其外形如同一只9014型小功率晶体三极管。VD1、VD3均用1N4004型硅整流二极管；VD2用12V、0.25W普通硅稳压二极管，如1N4106、2CW60型等。　　R1～R4均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1、C2用CD11-16V型电解电容器。C2质量好坏直接影响定时精确度，一定要选用漏电小的正品。SA用KNX-2W2D型钮子开关，亦可用KBB2×2型拨动开关。　　三、制作与使用

　　图3所示为该视力保护型台灯的印制电路板接线图。印制电路板最好采用环氧基质单面铜箔板制作，实际尺寸约为50mm×35mm。焊接时注意：电烙铁外壳一定要良好接地，以免交流感应电压击穿A内部CMOS集成电路！ 　　焊接好的电路板直接安装在被控台灯的底座腔内，灯座面板开孔固定SA2。电路板通过a、b、c三根导线与台灯原有电路相接，具体见图1所示，注意不要搞错。需要特别指出的是，所改造的台灯一定要选择采用白炽灯泡的台灯，荧光灯管的台灯切不可改造，以免造成灯具损坏。　　使用时，将台灯插头插入220V市电插座，闭合电源开关SA1，灯亮。当SA2拨至视力保护位置（即图示“2”位置）时，就能实现台灯正常亮60min、暗亮10min循环照明；当SA2拨至“1”位置时，即为正常照明。