電腦用戶視力保護器的製作方法

2023-10-06 01:11:09

專利名稱：電腦用戶視力保護器的製作方法
技術領域：
一種電腦用戶視力保護器屬於一種由電子電路自動控制的計算機用輔助照明裝置，主要用於調整計算機使用時周圍的環境光照度。
目前人們在夜間長期使用計算機工作時，總是感覺環境光不利於眼睛觀察計算機鍵盤和所需可視物。尤其是用戶使用筆記本電腦時，屏幕亮度有限，環境光不宜太亮，即不超過120Lx，用戶常常不得不關掉周圍的檯燈、日光燈等設備，從而導致筆記本電腦鍵盤處照明過於昏暗的狀況，長期使用有損視力。桌上型電腦(尤其是夜間使用電腦或室內照度較低時，臺式機屏幕亮度雖然較亮，並可以調節，但是環境光仍不宜太亮，即不超過200Lx，可一般家用檯燈在桌面處的照度在500Lx以上，光線不易調整，長期使用仍易造成視力下降。大量實驗證明，室內光線的質量和數量對人的身心健康具有直接影響，尤其對眼睛的影象更為直接，如果一個人長期在光線過於昏暗的環境下工做，則容易在生理上產生一系列不正常的反映，如緊張感、疲勞感、並且會直接導致視力下降，長期工作在昏暗光線下的人們，惡劣的室內光環靜將對使用者的眼睛造成無法挽回的傷害，根據國外對18-35歲青年的調查資料顯示，每天在昏暗環境下工作2小時，持續時間30天，受試人群平均視力下降約22％，此外根據受試人群年齡的降低，視力受負面影響的嚴重程度有上升的趨勢。同時採光方式和發光材料選用不當也會給人們的健康帶來不利的影響，象「眩光現象」不僅會造成對人們正常活動的幹擾，還會造成人們心理上的不適甚至是傷害。
本實用新型的目的在於克服前述計算機使用中照明問題帶來的負面作用，提供一種對計算機用戶的使用環境進行適時補光照明的電腦用戶視力保護器。
本實用新型的技術方案整體結構參見結構示意圖1、2、3，電路控制部分參見電路方框圖4，本實用新型包括有發光部分1，支架2，控制器3，本實用新型的特徵在於，它還包括有給控制器3提供電源、直接並聯按入計算機鍵盤接口位置的轉換接口4。控制器3包括有輸入端與轉換接口4相聯結的電源電路5，及依電路通用技術依次聯結的光敏控制電路6，信號放大電路7，及電子開關及發光電路8。
本技術方案中光敏控制電路6中的光敏二極體可由光敏電阻、光敏三極體代替。信號放大電路7中可採用三極體、場效應管、集成運算放大器、差動放大電路等代替信號放大功能。電子開關及發光電路8中的電子開關及發光部分可選用目前通用的、但額定電流符合計算機鍵盤接口標準的開關電路元器件。即可採用三極體、晶閘管、微型繼電器、MOS電路、門電路等標準開關電路和額定電流符合特定計算機標準鍵盤接口規範的諸如高亮燈泡、低壓螢光發光器等發光原件。
另支架2可以採用帶底座的，也可以採用不帶底座。
本實用新型的實現過程為，通過光敏控制電路對環境光的檢測，在計算機環境光照度低於某一限度時，將自動由電源電路5、通過計算機鍵盤轉換接口4取得電能且提供穩壓並點亮發光部分，為計算機使用者提供適當的照明。根據測試，晚間(無輔助光源)室內平均照度小於5Lx，通過光通量導出公式φ＝Km∫φe，λV(λ)dλ以及光亮度導出公式Lθ＝dIθ/(dA*cosθ)，我們設計的半導體發光器表面5mm處產生照度大於1500Lx，這樣在晚間(無輔助光源)室內計算機工作環境(鍵盤及周圍環境)的小於5Lx(因鍵盤擺放位置不同，鍵盤處平均照度值約為0.5-3.5Lx)的照度條件下，本實用新型可以提供大概30倍(即約等於100Lx)的比較柔和的平均照明環境。
本實用新型由於通過調整計算機周圍環境光(尤其是使用者經常注視的鍵盤等處的環境光)照度從而保護計算機使用者的視力的產品。它是一種簡易的智能計算機用照明設備，它不需要額外的電源供應，只須將它的接口4並聯接入計算機鍵盤接口位置即可。同時它的額定功率較小(靜態功率更加微乎其微)、發光效率高、壽命長(MTBF＞20,000hrs)。因此本實用新型具備結構簡單、安裝方便、適時控制、易於使用等特點。本電路也可應用於一切標準的或兼容的、及MAC計算機。
以下結合附圖及實施例進一步說明。


圖1電腦用戶視力保護器與立式計算機主機相聯結的結構示意圖；圖2電腦用戶視力保護器與臥式計算機主機相聯結的結構示意圖；圖3電腦用戶視力保護器與筆記本計算機相聯結的結構示意圖；圖4電腦用戶視力保護器控制器3的構成電路方框圖；圖5電腦用戶視力保護器轉換接口4涉及的計算機用標準PS/2鍵盤接口展開示意圖，其中A計算機接口示意圖計算機用標準PS/2接口鍵盤(陽)，B計算機用標準PS/2鍵盤轉換接口連線示意圖，其中9為計算機用標準PS/2鍵盤接口(陰)，10為計算機標準PS/2鍵盤接口(陽)，C計算機用標準PS/2鍵盤D轉換接口示意圖，其中11為接計算機鍵盤接口，12為接計算機鍵盤；圖6電腦用戶視力保護器控制器3中的電路原理圖。
實施例本實用新型的發光部分、支架、控制器、轉換接口及與計算機的聯結，均採用通用技術按照前述方案聯結調試即可。其中控制器3部分中的電路構成，可採用圖6的電路原理圖製作。其中由電阻r1以及光敏二極體p1構成光敏分壓電路；由放大器a1以及r2、r3、r4構成放大電路，電容c1用以吸收外界瞬時電壓波峰；由NPN型三極體trsl作為發光部分的開關；電阻r5作為反饋電阻對放大控制部分進行反饋調整。控制器3中各部分電路選用時，其中光敏控制部分光敏二極體p1可以由光敏電阻、光敏三極體等代替，但是選用時應注意及時調整r1阻值。光電信號放大部分信號放大可以採用三極體、場效應管、集成運算放大器和差動放大電路等代替其信號放大功能，但是選用時應注意放大電路的輸入電阻匹配問題以及輸出電阻較小。三極體電子開關及發光部分可以選用如三極體、晶閘管、微型繼電器、MOS電路、門電路等標準電路，這些都可以作為開關代替本電路的三極體開關，但是選用時應注意靜態漏電要小以及正向壓降應控制在0.2-0.8V之間；發光部分可以選用其他發光效率較高的光源，如低壓螢光燈、高亮燈泡等，但是選用時應注意額定電流須符合計算機鍵盤接口標準。本電路通過光敏元件p1經分壓後在外加電壓下產生光電流經過放大並適當反饋，得以控制電晶體作為開關控制照明部分提供輔助光源補光，從而達到自動保護計算機用戶視力的目的。
此電路在靜態工作時(即環境光線大於本電路設計保護閾值，保護閾值約為60-80Lx)，電流經過V-A-O點，A點電勢高於G點，光敏元件p1分壓較低，經放大後也只能使NPN型三極體trs1開路，Led1-Led4斷路，無輔助光發射。整個電路功耗為W＝u2/(r1＋rp1)，由於r1為兆歐級電阻，電流約為幾十μA，最為省電。
當環境光線大於本電路設計保護閾值，此電路完全投入工作，電流經過V-A-C-D-F點構成迴路，光敏元件p1分壓經放大後能夠使NPN型三極體trs1導通，Led1-Led4開始發光工作，從而使用戶工作環境光照度提高，但此時光敏元件p1分壓將下降，但及時得到由V-G-C經過r5反饋的放大電流，使電路繼續穩定工作。當外界光線再次提高並大於本電路設計關閉閾值，關閉閾值約為120-150Lx，電路則將再次進入靜態工作狀態，原理如前所述。本電路在完全工作狀態時，總電流為∑i＝i發光＋i檢測，經過實際測量，∑i≤120mA，因此，本電路可以應用於一切標準的IBM PC計算機或其兼容計算機以及MAC計算機。
權利要求1.一種電腦用戶視力保護器，包括有發光部分(1)、支架(2)、控制器(3)，本實用新型的特徵在於，它還包括有給控制器(3)提供電源、並直接並聯接入計算機鍵盤接口位置的轉換接口(4)，所述的控制器(3)包括有輸入端與轉換接口(4)相聯結的電源電路(5)，及依電路通用技術依次聯結的光敏控制電路(6)，信號放大電路(7)，電子開關及發光電路(8)。
2.根據權利要求1所述的一種電腦用戶視力保護器，其特徵在於，所述的光敏控制電路(6)中的光敏二極體可由光敏電阻、光敏三極體代替，信號放大電路(7)中可採用三極體、場效應管、集成運算放大器、差動放大電路等代替信號放大功能，電子開關及發光電路(8)中的電子開關及發光部分可選用目前通用的，但額定電流符合計算機鍵盤接口標準的開關電路元器件。
3.根據權利要求1所述的一種電腦用戶視力保護器，其特徵在於，可以採用帶底座的支架(2)，也可以採用不帶底座的支架(2)。
專利摘要一種電腦用戶視力保護器,屬於自動控制的計算機用輔助照明裝置,它包括有支架2,發光部分1和控制器3,其特徵在於它還包括有直接並聯接入計算機鍵盤接口位置的轉換接口4,並且控制器3中包括有與接口4相聯結的電源電路5,及採用通用技術依次聯接的光敏控制電路6、信號放大電路7和電子開關及發光電路8。本實用新型可適時調整計算機周圍光照度,具有結構簡單,智能控制,發光效率高、壽命長,易於安裝使用等特點。
文檔編號F21S8/00GK2469486SQ00266378
公開日2002年1月2日 申請日期2000年12月28日 優先權日2000年12月28日
發明者姚毅 申請人:姚毅