人机工程学台灯的设计(共9页).doc
精选优质文档-倾情为你奉上 人机工程学论文 题 目: 基于人机工程学的台灯设计院 系：指导老师： 学生姓名： 学 号： 1 专心-专注-专业 【摘要】利用人因工程学原理，通过对台灯各部件的分解进行分析设计，对其进行改善，尽量满足使用者的需求，做到台灯的实用、人性与方便。提出自己对工效学的一点感悟。 【关键字】人因工程、台灯、设计 一、引言 台灯，作为一种小范围的照明工具，已经成了现在学生的必需品，在我们的大学宿舍里，每位同学的桌上几乎都会放着一盏台灯，它们形态各异，颜色变幻。 台灯的照明是一种小范围的照明，这样有很多好处，如不易影响他人，还可以节约能源。现在我国也正在推行“中国绿色照明工程”，国家经贸委会等 13 个部门，共同组织实施的一项旨在节约电能，保护环境，改善照明质量的活动。绿色照明是指通过科学的照明设计，采用效率高、寿命长、安全和性能稳定的照明电器产品，改善提高人们工作、学习、生活的条件和质量，从而创造一个高效、舒适、安全、经济、有益的环境。我想台灯作为一种节能的照明电器，又作为学生所青睐的一种学习用具，应该是这项全国性的节能改善活动中的一支强大的推动力量。同时，大部分使用台灯的学生都是青少年，是祖国的希望于未来，健康的台灯和健康的使用也应该是我们所关注的一个问题。 台灯诚然以上描述的那样重要，但在现实中，面对着自己的台灯，总会提出这样那样的意见，感到自己的台灯有好多不尽人意的地方。我先发点牢骚，我的台灯首先照度不够，可动空间小，而且高度太低，再者还经常会发出一些刺鼻的气味。 现在的台灯有些还添加了好多辅助功能，但它首先是一种照明工具，它有着它们最基本的使命照明。所以无论台灯设计的多么绚丽多彩，照明的舒适度永远是衡量台灯设计主要标准。台灯的设计不仅要在制造工艺和生产方面可行，更重要的是在设计思想中体现人因工程对人的关爱，使人用着舒适，这才是我们最终的目的。 二、台灯的使用要求的原则 在使用台灯的场所，如果灯光的照度和显色性不够，会使阅读者过度使用视力，导致眼睛疲劳，而灯光光线长期地频闪或有眩光会给人的视觉神经系统带来严重伤害，所以要特别讲究照明的质量。从满足人类照明舒适、健康的角度并考虑到能源的节约，良好的照明应具备五个条件： 2.1 桌面照明要有足够的照度 目前我国学校及写字楼等照明场所普遍采用的照明设计标准是 80 年代制定的，其中办公、学习的桌上照度标准仅为国际标准的 1/2，国际标准为 300500 勒克斯（lx），而我国标准约 150 勒克斯。照度太低或太高会使阅读困难，容易造成阅读疲劳，影响阅读和工作效率。 2.2 显色指数不低于 80 显色指数即为光对颜色的还原程度我们称为显色性。在显色指数较低的灯光下(一般荧光灯为 6070)看东西，眼睛对颜色的分辨能力低，容易造成视觉疲劳。一般台灯照明的显色指数应不低于 80 2.3 光线要稳定 如果灯光足够亮，但却在不停地闪动，光线不够稳定，我们说它存在频闪。当频闪超过一定的范围时，会产生视觉疲劳。而长期的视觉疲劳会对人的视觉系统造成损伤。特别是在电脑日益普及的今天，许多人在灯光下使用电脑（CRT 显示屏），通常电感镇流器荧光灯的2 频闪和荧光屏的帧幅闪动（每秒更换画面 50100 次）重叠，形成光共振，对人的视觉系统伤害更大。长时间在这种照明环境阅读或工作会损伤眼睛，并有眼胀头痛等不适症状，通常也找不出原因。所以，欧洲电工委员会早在 1997 年就禁止在有电脑荧光屏的办公室安装使用电感镇流器的荧光灯，以保护电脑操作人员健康，而我国目前对此尚无相应法规，加之宣传较少，故未引起人们的重视，但随着“城市灯光综合症”发病率越来越高，相信与之对应的法规出台只是时间问题了。 2.4 无眩光 人眼受到眩光影响后，会感到刺激和压迫而失去明快舒适的气氛，时间稍长就会产生心情厌烦、急躁不安等情绪，对阅读和工作都会带来严重不利的影响。 三、设计 根据第一节的分析，我觉得虽然我是大学生，但是从台灯行业角度和祖国建设的角度出发，设计台灯应该首先满足中小学生的需要，我们大学生现在使用的台灯基本与高中生或者我们的高中时代没有多大差别，所以我的服务对象选取的是中学生。对于小学生，我们可以看到很多专门为小朋友们设计的学习用具，在型号功能上都有专门适应小朋友的特色。 首先我站在一个大环境下考察设计问题，提取出了三个考虑因素: 使用者中学生（我也包括在内） 台灯我们所要研究的目的 环境包括自然环境与社会环境 然后，对每个因素进行再挖掘来看一下我们的设计需要 使用者 学习压力大，任务重 正处在发育阶段 安全意识较为薄弱 台灯 造型 功能 材料 环境 制造经济性及可行性（考虑社会环境） 环境保护（考虑自然环境） 最后，开始各部件的分析设计环节。 灯泡：灯泡的主要功能在于照明。台灯的灯泡有很多种，如白炽灯、日光灯管、节能灯管等。由于中学生学习的时间较长，眼睛易疲劳，为了保护其视力，所要设计的台灯应连续平稳地发光，一般选择没有频闪或频闪较低的灯泡。 3 （a） （b） （c） 图一：几种不同的灯管的展示 现在比较好的厂家生产的护眼台灯系列都是采用的基本能发出类似自然光的（非偏振光）光线，同时使用了特制镇流器是灯光很少发生对眼睛有刺激频闪，这当然是我们建议选用的，但是这种台灯价位较高，根据我国处于社会主义初级阶段社会发展不均衡的现状，有条件的家庭建议选用这样的台灯。另外灯泡台灯（b）也可以发出质量较好的光，但是黄光，而且有时灯泡台灯的不合理设计或选用会导致大的发热量，引起使用者的不适。在选用时应注意这一点。像（c）图的节能灯管因为它只是作为基本照明使用，达不到科学用眼的要求，所以在这里不推荐采用。 支撑架 台灯放在书桌上，它的高度与学生的坐高以及书桌高度之间有很重要的关系。台灯的高度不仅影响光线的利用率，而且影响学生的坐姿。选择支撑架时，在保证台灯高度适中的前提下，要考虑它对不同学生身高的适应性以及制作复杂程度、成本等问题。 多灯头设计，多支撑架。 （a） （b） 柔软可塑型支撑架，可根据需要调节。 4 可折叠式支撑架，可以在多个方向上自由调节。 直杆式，之多能调节高度。 （c） （d） 图二：几种不同台灯支撑架 以上几种支撑架，（a）图作为写字台台灯不应采用，可以作为一件艺术台灯。（d）图的支撑架也不符合人因工程的设计（作为写字台台灯；如果作为照明则无可厚非）。在这里我更倾向于使用（b）（c）两图的支撑架，高度方向可调，且调节方便。 对于支撑架长度的设计。由于人的上身位于桌面以上的部分由人的身高与桌子的设计决定的。人的身高可以统计得出，桌子的设计则是基于人因工程的另一个设计课题了，通过对这一项人因课题的研究会得出我们希望得到的桌面上人身体部分的数据，但是我们现实中人因工程设计的产品还没有得到普及，所以我们现在还不能得到一套可靠的这种统计数据，况且即使得到了这样的统计数据，为了满足大多数用户的需求，只靠统计这种方式是不行的，最好在使用中有一个用户交互的环节，或者说是反馈环节。由此，与其用户与厂家反馈不如用户自己对自己购买的产品进行反馈，这样就支持了我们刚刚提到的采用（b）（c）图示支撑架的结论。 综上，似乎可以得出一个看法台灯支撑架等一些尺寸不重要了，担着是不是代表我们就不需要设计了呢，当然不是。人因工程要求我们以严谨的态度思考问题，即使是从企业的角度，考虑经济型的原则，我们也要确定一个最基本的支撑尺寸，或是支撑架所能到达的最大高度等一些尺寸指标。在这里选取支撑架最高高度这个指标进行设计。 表一：我国成人男女人体部分主要数据 （单位：mm） 5 表二：我国成人男女人体部分功能尺寸（单位：mm） 这里之所以引用我国成年男女的生理指标，是因为如果设计台灯满足成年生理指标要求，对于未成年人来说肯定会符合要求；而且这些指标确定的是台灯的尺寸标准，在实际使用中是方便可调的，这里的研究只是为了满足厂家经济性的要求。 但是通过对以上表中的数据的分析，我们会发现缺少了一个重要的数据，那就是桌面上身高。对这一点我在查找过程一直没有解决，只能留待进一步完善了。好在这是厂家设计部门要考虑的问题，对于使用者我们研究的主体来说，有一个合适的最大支撑架长，满足最长时灯光不会照入眼睛就可以了。从使用者的角度我们已经满足了使用者人因上的设计。下面，进入下一个设计环节。 灯罩 选择灯罩时，主要考虑的是通过灯罩提供一个照度合适并且光线柔和的环境。这与灯罩的材料和外形有着密切的关系。 灯罩的材料会影响光线的照射形式。透明灯罩将光透射出去，会使台灯照度达不到要求；不透明的灯罩反射灯光，使台灯照度很高却不能营造一个柔和的环境。选择灯罩材料还应注意材料的导热效果。 灯罩的外形设计还应该考虑光线照射的角度，通过选择合适的灯罩坡度使台灯的光线更符合要求。 另外，对灯罩的设计分析还要考虑它对台灯稳定性的影响。 （a） （b） （c） 图三：各种类型的灯罩图示 相信现在大部分同学的台灯都是类似（a）（b）这样的灯罩，属于不透明灯罩。（c）图6 所示的是一种半透明灯罩，透明玻璃或没有灯罩的台灯则属于全透明灯罩。根据工效学和科学用眼的要求，在集中精力工作时周围要有一定的照度，这样积不至于是自己处于过于紧张的状态，有能在移视目光时不致眼睛在明暗中频繁变换，过快地导致视疲劳。 综上，我们采用半透明的灯罩作为理想台灯的灯罩。 开关 开关作为一种控制器，首先要依据控制器设计的工效学要求作为基础。控制器设计的工效学要求具体内容请见人因工程中国科学技术出版社.孙林岩 2005 版 P160P164.在孙老师的书上有详细的介绍。 在这里，我只想陈述我自己的一点对于台灯开关的看法。开关起通断电源或调节光线亮度的作用。常见的台灯开关有拨动式开关、旋钮式开关、触摸式开关等。 选择开关时，要注意它能否根据需要，安全有效地控制台灯的亮度。触摸式感应开关会因为无意的触碰而导致灯亮和灯灭，而声控式开关也会因为外界环境发出的声音而引起灯的自动开和关，这无疑会造成不良影响。几种开关的示意图图四所示。 （a） （b） （c） 图四：几种开关的示意图 根据使用的需要，选用旋钮式开关作为最佳备方案。对于不可调亮度的台灯任何一款符合人因控制器要求的开关都可以满足要求。 底座 底座位于台灯的底部，起支撑和稳定作用。因此，它的设计主要是通过对材料和形状的设计来保证台灯的稳定性。 根据包括中学生在内的台灯使用者特点，底座的材料应选择坚固的、不易碎的，其形状则应在追求台灯稳定的基础上，体现个性化的风格。 （a） （b） （c） 图五：几种台灯底座示意图 综合以上的讨论，根据每项元素我得出的最优结论，给出如下我的设计。 结构要点： 7 灯泡，无频闪接近自然光 支撑架，弯曲式可调支撑架 灯罩，半透明 开关，满足工效学要求的开关即可 底座，个性底座 半透明灯罩 弯曲式可调支撑架 满足工效学要求的开关 无频闪接近自然光的灯泡或灯管 个性底座（供 使用者自选） 图六：设计成果要点示意图 四、讨论 4.1 其它设计 对台灯进行设计分析时，可以考虑如何实现台灯的多功能，如在台灯底座上安装日历、笔筒等附件。还可以考虑对台灯的功能进行拓展，如实现台灯的定时开关功能，到了学习时间它就会自动打开；实现台灯的自动报警功能，当眼睛离书本太近时，台灯能自动提醒使用者纠正坐姿。 分析台灯材料的选择时，要注意在现有条件下有哪些材料可供使用，尽量就地取材；并且要尽量使用可再生资源。 在作设计分析时，应考虑台灯各部分之间的关系，使之成为一个协调的整体。 4.2 本设计分析 在以上对台灯设计的讨论中，通过把台灯分解为灯泡、支撑架、灯罩、开关、底座五部分分别对每一部分进行了讨论，由于自己的知识储备还很有限，所以每部分的设计中还或多或少存在一些问题。对每一部分的评价再第三节中每部分设计后已经给出。最终结果示意图图六较为粗糙，仅给出了一个大致的概念型示意，在具体的操作中还要进一步细化、完善。 4.3 我对人因工程的一点感悟 通过人因工程课堂上跟随孙老师的学习以及自己查阅一些相关资料，对工效学已有一个大致的认识。看到周围的事物，总想着从人因公程的角度去思考，看有无值得完善的地方。我举一个我遇到的例子。 前一段时间去东东包吃饭，他们从提价之后一直使用一次性筷子，用纸包装，上面印着东东包的一些图案。但是每次用快自我发现，因为我习惯一手握住筷子，另一手轻握纸包把纸拉开一点，在抓住露出的筷子将其取出，这里就存在一个问题，我常常使筷子将要使用的一头露出在外面，又不好再调头了，只能用可能不是很干净的手（即使很干净也会觉得不舒服）去抓筷子的细头，而对于有些人则不存在这个问题，他们会把纸包拉开很大一块，然后不论怎样都会抓住筷子的中部，不会发生不舒服的情况。 我想设计者要考虑到各种使用习惯的人群的需要，当然如果像我这样使用筷子的改变一8 下使用方式也可以达到要求，但是如果东东包在生产或者委托生产一次性筷子时注意到这一点，更能体现它对顾客的关怀，是一件何乐而不为的事。 我考虑到的解决方案： 采用透明包装（如塑料，可以看到，一般不会拿错方向） 在纸包上标注头与尾，装筷时按照标注方向（标注要醒目，方便顾客） 服务员帮助拆筷（略微加大工作量，可能会让有些客人不满意，效果好的话会改善 服务质量） 同时我在想到这些时跟东东包的负责人员进行了一下交流，他们也觉得这些建议很好，但是很长时间过去了，情况依然没有得到改善，有些失望。 以上现实中我遇到的实例就是我在现实中对人因工程的一点感悟。 五、结语 将人因工程学原理应用于台灯的设计中，作为自己的一次实际操作经历，漏洞很多，重在实践。当前，各种产品的人因问题还存在很多，人因工程工作者与研究人员依然任重而道远。 【参考文献】 1孙林岩. 人因工程M . 北京:中国科学技术出版社,2005.1. 2朱序璋. 人机工程学M . 西安:西安电子科技大学出版社,1999. 11. 3郭伏,杨学涵. 人因工程学M . 沈阳:东北大学出版社,2001. 5. 4周美玉. 工业设计应用人类工程学M . 北京:中国轻工业出版社,2001 9
