人機工程學(xué)臺燈的設(shè)計

1、        人機工程學(xué)論文  題        目: 基于人機工程學(xué)的臺燈設(shè)計院        系：指導(dǎo)老師：       學(xué)生姓名：  學(xué)          號：                      

2、60;                            1    【摘要】利用人因工程學(xué)原理，通過對臺燈各部件的分解進行分析設(shè)計，對其進行改善，盡量滿足使用者的需求，做到臺燈的實用、人性與方便。提出自己對工效學(xué)的一點感悟。  【關(guān)鍵字】人因工程、臺燈、設(shè)計  一、引言 臺燈，作為一種小范圍的照明工具，已經(jīng)成了現(xiàn)在學(xué)生的必需品，在我們的大學(xué)宿舍里，每位同

3、學(xué)的桌上幾乎都會放著一盞臺燈，它們形態(tài)各異，顏色變幻。   臺燈的照明是一種小范圍的照明，這樣有很多好處，如不易影響他人，還可以節(jié)約能源。現(xiàn)在我國也正在推行“中國綠色照明工程”，國家經(jīng)貿(mào)委會等 13 個部門，共同組織實施的一項旨在節(jié)約電能，保護環(huán)境，改善照明質(zhì)量的活動。綠色照明是指通過科學(xué)的照明設(shè)計，采用效率高、壽命長、安全和性能穩(wěn)定的照明電器產(chǎn)品，改善提高人們工作、學(xué)習(xí)、生活的條件和質(zhì)量，從而創(chuàng)造一個高效、舒適、安全、經(jīng)濟、有益的環(huán)境。我想臺燈作為一種節(jié)能的照明電器，又作為學(xué)生所青睞的一種學(xué)習(xí)用具，應(yīng)該是這項全國性的節(jié)能改善活動中的一支強大的推動力量。同時，大部分使用臺燈

4、的學(xué)生都是青少年，是祖國的希望于未來，健康的臺燈和健康的使用也應(yīng)該是我們所關(guān)注的一個問題。 臺燈誠然以上描述的那樣重要，但在現(xiàn)實中，面對著自己的臺燈，總會提出這樣那樣的意見，感到自己的臺燈有好多不盡人意的地方。我先發(fā)點牢騷，我的臺燈首先照度不夠，可動空間小，而且高度太低，再者還經(jīng)常會發(fā)出一些刺鼻的氣味。 現(xiàn)在的臺燈有些還添加了好多輔助功能，但它首先是一種照明工具，它有著它們最基本的使命照明。所以無論臺燈設(shè)計的多么絢麗多彩，照明的舒適度永遠是衡量臺燈設(shè)計主要標(biāo)準(zhǔn)。臺燈的設(shè)計不僅要在制造工藝和生產(chǎn)方面可行，更重要的是在設(shè)計思想中體現(xiàn)人因工程對人的關(guān)愛，使人用著舒適，這才是我們最

5、終的目的。  二、臺燈的使用要求的原則 在使用臺燈的場所，如果燈光的照度和顯色性不夠，會使閱讀者過度使用視力，導(dǎo)致眼睛疲勞，而燈光光線長期地頻閃或有眩光會給人的視覺神經(jīng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重傷害，所以要特別講究照明的質(zhì)量。從滿足人類照明舒適、健康的角度并考慮到能源的節(jié)約，良好的照明應(yīng)具備五個條件： 2.1 桌面照明要有足夠的照度 目前我國學(xué)校及寫字樓等照明場所普遍采用的照明設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是 80 年代制定的，其中辦公、學(xué)習(xí)的桌上照度標(biāo)準(zhǔn)僅為國際標(biāo)準(zhǔn)的 1/2，國際標(biāo)準(zhǔn)為 300500 勒克斯（lx），而我國標(biāo)準(zhǔn)約 150 勒克斯。照度太低或太高會使閱讀困難，容

6、易造成閱讀疲勞，影響閱讀和工作效率。 2.2  顯色指數(shù)不低于 80 顯色指數(shù)即為光對顏色的還原程度我們稱為顯色性。在顯色指數(shù)較低的燈光下(一般熒光燈為 6070)看東西，眼睛對顏色的分辨能力低，容易造成視覺疲勞。一般臺燈照明的顯色指數(shù)應(yīng)不低于 80 2.3  光線要穩(wěn)定 如果燈光足夠亮，但卻在不停地閃動，光線不夠穩(wěn)定，我們說它存在頻閃。當(dāng)頻閃超過一定的范圍時，會產(chǎn)生視覺疲勞。而長期的視覺疲勞會對人的視覺系統(tǒng)造成損傷。特別是在電腦日益普及的今天，許多人在燈光下使用電腦（CRT 顯示屏），通常電感鎮(zhèn)流器熒光燈的2&#

7、160;    頻閃和熒光屏的幀幅閃動（每秒更換畫面 50100 次）重疊，形成光共振，對人的視覺系統(tǒng)傷害更大。長時間在這種照明環(huán)境閱讀或工作會損傷眼睛，并有眼脹頭痛等不適癥狀，通常也找不出原因。所以，歐洲電工委員會早在 1997 年就禁止在有電腦熒光屏的辦公室安裝使用電感鎮(zhèn)流器的熒光燈，以保護電腦操作人員健康，而我國目前對此尚無相應(yīng)法規(guī)，加之宣傳較少，故未引起人們的重視，但隨著“城市燈光綜合癥”發(fā)病率越來越高，相信與之對應(yīng)的法規(guī)出臺只是時間問題了。 2.4  無眩光 人眼受到眩光影響后，會感到刺激和壓迫而失去明快舒適的氣氛

8、，時間稍長就會產(chǎn)生心情厭煩、急躁不安等情緒，對閱讀和工作都會帶來嚴(yán)重不利的影響。  三、設(shè)計  根據(jù)第一節(jié)的分析，我覺得雖然我是大學(xué)生，但是從臺燈行業(yè)角度和祖國建設(shè)的角度出發(fā)，設(shè)計臺燈應(yīng)該首先滿足中小學(xué)生的需要，我們大學(xué)生現(xiàn)在使用的臺燈基本與高中生或者我們的高中時代沒有多大差別，所以我的服務(wù)對象選取的是中學(xué)生。對于小學(xué)生，我們可以看到很多專門為小朋友們設(shè)計的學(xué)習(xí)用具，在型號功能上都有專門適應(yīng)小朋友的特色。  首先我站在一個大環(huán)境下考察設(shè)計問題，提取出了三個考慮因素:  使用者中學(xué)生（我也包括在內(nèi)）  臺燈我們所要研究的目的 

9、 環(huán)境包括自然環(huán)境與社會環(huán)境  然后，對每個因素進行再挖掘來看一下我們的設(shè)計需要  使用者  學(xué)習(xí)壓力大，任務(wù)重  正處在發(fā)育階段  安全意識較為薄弱  臺燈  造型  功能  材料  環(huán)境  制造經(jīng)濟性及可行性（考慮社會環(huán)境）  環(huán)境保護（考慮自然環(huán)境）  最后，開始各部件的分析設(shè)計環(huán)節(jié)。  燈泡：燈泡的主要功能在于照明。臺燈的燈泡有很多種，如白熾燈、日光燈管、節(jié)能燈管等。由于中學(xué)生學(xué)習(xí)的時間較長，眼睛易疲勞，為了保護其視力，所要設(shè)計的臺燈應(yīng)連續(xù)平穩(wěn)地發(fā)

10、光，一般選擇沒有頻閃或頻閃較低的燈泡。   3       （a）                                                        （b）   （c）  圖一：幾種

11、不同的燈管的展示 現(xiàn)在比較好的廠家生產(chǎn)的護眼臺燈系列都是采用的基本能發(fā)出類似自然光的（非偏振光）光線，同時使用了特制鎮(zhèn)流器是燈光很少發(fā)生對眼睛有刺激頻閃，這當(dāng)然是我們建議選用的，但是這種臺燈價位較高，根據(jù)我國處于社會主義初級階段社會發(fā)展不均衡的現(xiàn)狀，有條件的家庭建議選用這樣的臺燈。另外燈泡臺燈（b）也可以發(fā)出質(zhì)量較好的光，但是黃光，而且有時燈泡臺燈的不合理設(shè)計或選用會導(dǎo)致大的發(fā)熱量，引起使用者的不適。在選用時應(yīng)注意這一點。像（c）圖的節(jié)能燈管因為它只是作為基本照明使用，達不到科學(xué)用眼的要求，所以在這里不推薦采用。 支撐架 臺燈放在書桌上，它的高度與學(xué)生的坐高以及書

12、桌高度之間有很重要的關(guān)系。臺燈的高度不僅影響光線的利用率，而且影響學(xué)生的坐姿。選擇支撐架時，在保證臺燈高度適中的前提下，要考慮它對不同學(xué)生身高的適應(yīng)性以及制作復(fù)雜程度、成本等問題。 多燈頭設(shè)計，多支撐架。 （a）                                              （b） 柔軟可塑型支撐架，可根據(jù)需要

13、調(diào)節(jié)。  4     可折疊式支撐架，可以在多個方向上自由調(diào)節(jié)。  直桿式，之多能調(diào)節(jié)高度。  （c）                                              （d）  圖二：幾種不同臺燈支撐架 以上幾種支撐架，（a）圖作為寫

14、字臺臺燈不應(yīng)采用，可以作為一件藝術(shù)臺燈。（d）圖的支撐架也不符合人因工程的設(shè)計（作為寫字臺臺燈；如果作為照明則無可厚非）。在這里我更傾向于使用（b）（c）兩圖的支撐架，高度方向可調(diào)，且調(diào)節(jié)方便。 對于支撐架長度的設(shè)計。由于人的上身位于桌面以上的部分由人的身高與桌子的設(shè)計決定的。人的身高可以統(tǒng)計得出，桌子的設(shè)計則是基于人因工程的另一個設(shè)計課題了，通過對這一項人因課題的研究會得出我們希望得到的桌面上人身體部分的數(shù)據(jù)，但是我們現(xiàn)實中人因工程設(shè)計的產(chǎn)品還沒有得到普及，所以我們現(xiàn)在還不能得到一套可靠的這種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，況且即使得到了這樣的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，為了滿足大多數(shù)用戶的需求，只靠統(tǒng)計這種方式是不行的

15、，最好在使用中有一個用戶交互的環(huán)節(jié)，或者說是反饋環(huán)節(jié)。由此，與其用戶與廠家反饋不如用戶自己對自己購買的產(chǎn)品進行反饋，這樣就支持了我們剛剛提到的采用（b）（c）圖示支撐架的結(jié)論。 綜上，似乎可以得出一個看法臺燈支撐架等一些尺寸不重要了，擔(dān)著是不是代表我們就不需要設(shè)計了呢，當(dāng)然不是。人因工程要求我們以嚴(yán)謹?shù)膽B(tài)度思考問題，即使是從企業(yè)的角度，考慮經(jīng)濟型的原則，我們也要確定一個最基本的支撐尺寸，或是支撐架所能到達的最大高度等一些尺寸指標(biāo)。在這里選取支撐架最高高度這個指標(biāo)進行設(shè)計。   表一：我國成人男女人體部分主要數(shù)據(jù)  （單位：mm）  &

16、#160;    5     表二：我國成人男女人體部分功能尺寸（單位：mm）    這里之所以引用我國成年男女的生理指標(biāo)，是因為如果設(shè)計臺燈滿足成年生理指標(biāo)要求，對于未成年人來說肯定會符合要求；而且這些指標(biāo)確定的是臺燈的尺寸標(biāo)準(zhǔn)，在實際使用中是方便可調(diào)的，這里的研究只是為了滿足廠家經(jīng)濟性的要求。 但是通過對以上表中的數(shù)據(jù)的分析，我們會發(fā)現(xiàn)缺少了一個重要的數(shù)據(jù)，那就是桌面上身高。對這一點我在查找過程一直沒有解決，只能留待進一步完善了。好在這是廠家設(shè)計部門要考慮的問題，對于使用

17、者我們研究的主體來說，有一個合適的最大支撐架長，滿足最長時燈光不會照入眼睛就可以了。從使用者的角度我們已經(jīng)滿足了使用者人因上的設(shè)計。下面，進入下一個設(shè)計環(huán)節(jié)。 燈罩 選擇燈罩時，主要考慮的是通過燈罩提供一個照度合適并且光線柔和的環(huán)境。這與燈罩的材料和外形有著密切的關(guān)系。 燈罩的材料會影響光線的照射形式。透明燈罩將光透射出去，會使臺燈照度達不到要求；不透明的燈罩反射燈光，使臺燈照度很高卻不能營造一個柔和的環(huán)境。選擇燈罩材料還應(yīng)注意材料的導(dǎo)熱效果。 燈罩的外形設(shè)計還應(yīng)該考慮光線照射的角度，通過選擇合適的燈罩坡度使臺燈的光線更符合要求。 另外，對燈罩

18、的設(shè)計分析還要考慮它對臺燈穩(wěn)定性的影響。  （a）                                              （b）                           

19、60;               （c）  圖三：各種類型的燈罩圖示 相信現(xiàn)在大部分同學(xué)的臺燈都是類似（a）（b）這樣的燈罩，屬于不透明燈罩。（c）圖6       所示的是一種半透明燈罩，透明玻璃或沒有燈罩的臺燈則屬于全透明燈罩。根據(jù)工效學(xué)和科學(xué)用眼的要求，在集中精力工作時周圍要有一定的照度，這樣積不至于是自己處于過于緊張的狀態(tài)，有能在移視目光時不致眼睛在明暗中頻繁變換，過快地導(dǎo)致視疲勞。 綜上，我們采用半透明的燈罩作為理想臺燈的燈罩。

20、60;開關(guān) 開關(guān)作為一種控制器，首先要依據(jù)控制器設(shè)計的工效學(xué)要求作為基礎(chǔ)。控制器設(shè)計的工效學(xué)要求具體內(nèi)容請見人因工程中國科學(xué)技術(shù)出版社.孫林巖 2005 版  P160P164.在孫老師的書上有詳細的介紹。 在這里，我只想陳述我自己的一點對于臺燈開關(guān)的看法。開關(guān)起通斷電源或調(diào)節(jié)光線亮度的作用。常見的臺燈開關(guān)有撥動式開關(guān)、旋鈕式開關(guān)、觸摸式開關(guān)等。 選擇開關(guān)時，要注意它能否根據(jù)需要，安全有效地控制臺燈的亮度。觸摸式感應(yīng)開關(guān)會因為無意的觸碰而導(dǎo)致燈亮和燈滅，而聲控式開關(guān)也會因為外界環(huán)境發(fā)出的聲音而引起燈的自動開和關(guān)，這無疑會造成不良影響。幾種開關(guān)的示意圖圖四

21、所示。   （a）                                                   （b）                            

22、0;       （c）  圖四：幾種開關(guān)的示意圖 根據(jù)使用的需要，選用旋鈕式開關(guān)作為最佳備方案。對于不可調(diào)亮度的臺燈任何一款符合人因控制器要求的開關(guān)都可以滿足要求。 底座 底座位于臺燈的底部，起支撐和穩(wěn)定作用。因此，它的設(shè)計主要是通過對材料和形狀的設(shè)計來保證臺燈的穩(wěn)定性。 根據(jù)包括中學(xué)生在內(nèi)的臺燈使用者特點，底座的材料應(yīng)選擇堅固的、不易碎的，其形狀則應(yīng)在追求臺燈穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，體現(xiàn)個性化的風(fēng)格。 （a）             

23、60;                                     （b）                                        （c）  圖五：幾種臺燈底座示意圖 

24、;綜合以上的討論，根據(jù)每項元素我得出的最優(yōu)結(jié)論，給出如下我的設(shè)計。 結(jié)構(gòu)要點： 7   燈泡，無頻閃接近自然光 支撐架，彎曲式可調(diào)支撐架 燈罩，半透明 開關(guān)，滿足工效學(xué)要求的開關(guān)即可 底座，個性底座 半透明燈罩 彎曲式可調(diào)支撐架 滿足工效學(xué)要求的開關(guān) 無頻閃接近自然光的燈泡或燈管  個性底座（供  使用者自選） 圖六：設(shè)計成果要點示意圖  四、討論 4.1 其它設(shè)計 對臺燈進行設(shè)計分析時，可以考慮

25、如何實現(xiàn)臺燈的多功能，如在臺燈底座上安裝日歷、筆筒等附件。還可以考慮對臺燈的功能進行拓展，如實現(xiàn)臺燈的定時開關(guān)功能，到了學(xué)習(xí)時間它就會自動打開；實現(xiàn)臺燈的自動報警功能，當(dāng)眼睛離書本太近時，臺燈能自動提醒使用者糾正坐姿。 分析臺燈材料的選擇時，要注意在現(xiàn)有條件下有哪些材料可供使用，盡量就地取材；并且要盡量使用可再生資源。 在作設(shè)計分析時，應(yīng)考慮臺燈各部分之間的關(guān)系，使之成為一個協(xié)調(diào)的整體。 4.2 本設(shè)計分析 在以上對臺燈設(shè)計的討論中，通過把臺燈分解為燈泡、支撐架、燈罩、開關(guān)、底座五部分分別對每一部分進行了討論，由于自己的知識儲備還很有限，所以每部分的設(shè)計

26、中還或多或少存在一些問題。對每一部分的評價再第三節(jié)中每部分設(shè)計后已經(jīng)給出。最終結(jié)果示意圖圖六較為粗糙，僅給出了一個大致的概念型示意，在具體的操作中還要進一步細化、完善。 4.3 我對人因工程的一點感悟 通過人因工程課堂上跟隨孫老師的學(xué)習(xí)以及自己查閱一些相關(guān)資料，對工效學(xué)已有一個大致的認識。看到周圍的事物，總想著從人因公程的角度去思考，看有無值得完善的地方。我舉一個我遇到的例子。 前一段時間去東東包吃飯，他們從提價之后一直使用一次性筷子，用紙包裝，上面印著東東包的一些圖案。但是每次用快自我發(fā)現(xiàn)，因為我習(xí)慣一手握住筷子，另一手輕握紙包把紙拉開一點，在抓住露出的筷子將其取出，這里就存在一個問題，我常常使筷子將要使用的一頭露出在外面，又不好再調(diào)頭了，只能用可能不是很干凈的手（即使很干凈也會覺得不舒服）去抓筷子的細頭，而對于有些人則不存在這個問題，他們會把紙包拉開很大一塊，然后不論怎樣都會抓住筷子的中部，不會發(fā)生不舒服的情況。 我想設(shè)計者要考慮到各種使用