發光二極體智慧照明系統之研究與開發

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姓名

陳宗熙(Zong-xi Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

發光二極體智慧照明系統之研究與開發
(The development and research of intelligence light-emitting diode lighting system)

相關論文

★ 直下式背光模組最佳化之設計	★ 反射式發光二極體光源之近燈頭燈設計
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摘要(中)

本論文主要研究與開發一發光二極體(LED)智慧照明系統。主要研究工作包含：二次光學透鏡設計、遠端通訊控制電路設計、智慧調光控制設計、室內照明眩光分析等最後並作此燈具照明的可行性評估。
首先，我們使用利用幾何光學理論建構之簡易程式，進行快速二次光學透鏡初階優化設計，並以光學追跡模擬軟體作出光模擬驗證。做為照明光源，將光源裝置在設計的二次光學透鏡後，使人眼直視時較為不舒適的LED光源，改善成一較為均勻低眩光的燈具，並且減少因透鏡而損失的光源使用能量。另外，在考量搭配感應系統即時回饋控制，加入的電路脈衝寬度調變調光(Pulse Width Modulation dimming，PWM dimming)裝置，使燈具可隨著感應系統傳達的訊號，設計結果可調整使用亮度於10%~100%最大亮度。最後利用照明設計軟體DIALux匯入燈具建立照明環境做適當規劃，並模擬驗證此空間可以達到照度標準、節能與低眩光之光環境。
經驗證照明空間眩光值指數UGR值與GR值皆在範圍內，滿足學校與辦公室舒適需求，並且在節能方面整體能量使用上較以往T8節能照明燈具減少了60%。

摘要(英)

This thesis is to develop a light-emitting diode (LED) intelligent lighting systems. The research includes: Secondary optical lens design, the intelligent control circuit design and the feasibility assessment of our design.
To develop a luminaries system that complies with the concept of green lighting, first we using the LED as the light source and combination the secondary optical lens structure along our better design. Then we using the optical lens array designed to build the single and multiple pieces of high power LED lamp models that could maintain the efficiency of light. In order to adjust the lighting brightness for the better use immediately, we will add dimming and lighting control systems that make the lamp could adjust automatically.
Finally, we use analysis software to create lighting model then simulation and verify that if the light can reach the standard of illumination to ensure that keeping in energy-saving and suitable conditions.

關鍵字(中)

★ 電路脈衝寬度調變調光
★ 二次光學透鏡
★ 綠色照明系統
★ 智慧照明系統

關鍵字(英)

★ Intelligent lighting system
★ Green lighting system
★ Pulse Width Modulation dimming
★ Secondary optical lens modulation

論文目次

摘要 i
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 論文架構 6
第二章基本物理量定義與照明基礎 7
2.1 前言 7
2.2 照明常用基本定義與計算單位 7
2.2.1 光通量 (Luminous Flux) 7
2.2.2 立體角 (Steradian Angle) 8
2.2.3 光強度 (Luminous Intensity） 8
2.2.4 輝度 (Luminance) 9
2.2.5 照度 (Illumination) 10
2.2.6 眩光種類 (Glare) 10
2.2.7 色溫 (Color Temperature) 12
2.2.8 演色性 (Color Rendering) 14
2.3 配光曲線定義 15
2.4 照明常用規範標準 18
2.4.1 平均照度 18
2.4.2 照度均勻度 20
2.4.3 照明功率密度( Light Unit Power Density ) 20
2.5 眩光常用評估方法 21
2.5.1 失能眩光Lv(Veiling Luminance) 21
2.5.2 統一眩光值UGR (Unified Glare Ratio) 22
2.5.3 眩光值GR (Glare Rating) 24
2.6 常見LED燈具調光方法 26
2.6.1 直流線性類比調光(DC Dimming) 26
2.6.2 數位調光 26
2.6.3 PWM調光(PWM Dimming) 27
2.7 照明控制方法 27
2.7.1 採用手控開關及調光器 27
2.7.2 預定時序控制 27
2.7.3 晝光利用控制 29
2.7.4 自動感應感知控制 30
2.8 小結 30
第三章智慧型燈具設計實作與量測結果 31
3.1 前言 31
3.2 燈具Lens設計流程 32
3.2.1 Lens設計流程規劃 32
3.2.2 照明目標確立 35
3.3 Lens二次光學模型建立 38
3.3.1 高準值均勻透鏡設計 38
3.3.2 多功能微結構出光面 41
3.3.3 燈具打樣結果 45
3.4 智慧型燈具之調光驅動 47
3.5 燈具多方面量測 51
3.5.1 以積分球系統量測與比較 51
3.5.2 量測配光曲線與比較 53
3.6 以照明計算軟體作燈具量測驗證 56
3.7 小結 57
第四章模擬空間照明模型建立與可行性驗證 58
4.1 前言 58
4.2 教室室內空間建構 58
4.3 燈具的選用與配置 60
4.4 照明參數模擬輸出結果分析 63
4.4.1 平均照度與照度均勻度 63
4.4.2 空間眩光指數 66
4.4.3 照明功率密度 70
4.5 小結 71
第五章結論與未來展望 72
5.1 結論 72
5.2 未來展望 73
參考文獻 74

參考文獻

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指導教授

陳奇夆(Chi-Feng Chen)

審核日期

2011-8-29

推文