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研究生: 陳麒安
Chi-An Chen
論文名稱: 發光二極體搭配散射導光柱於檯燈照明上的應用與設計
Design and Application of Light Emitting Diode with Scattering Light Pipe for Desk Illumination
指導教授: 黃忠偉
Allen Jong-Woei Whang
口試委員: 蕭弘清
Horng-Ching Hsiao
趙涵捷
Han-Chieh Chao
陳鴻興
Hung-Shing Chen
賴坤財
Kuen-Tsair Lay
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 光電工程研究所
Graduate Institute of Electro-Optical Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 74
中文關鍵詞: 導光柱散射LED發光二極體檯燈
外文關鍵詞: Light pipe, Scattering, LED, Light Emitting Diodes, Desk Lamp
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  • 近年來發光二極體LED照明被大力提倡,但是LED的指向性很強,如果直接拿來照明,對人眼會造成眩光的不適感。為了加速取代傳統燈具,我們設計的燈具須具備傳統燈具的特性,諸如發光強度或是幾何結構等等。本論文使用一根散射導光柱將點光源變成線光源來取代檯燈螢光燈管,導光柱的表面將會鍍上一層具散射及反射特性的網點,此網點會改變LED原本朗伯的配光曲線,使光線均勻的從導光柱下方出光。 我們分析LED各角度的能量,並根據幾何光學的原理來調整網點分配的比例,以達到最佳化的均勻照明。最後,我們參考日本JIS C 8112規定的檯燈規範來設計反射罩並分析散射導光柱取代傳統螢光燈管的可行性。


    The recent increase in environmental awareness has focused on Light Emitting Diodes (LED) lighting; however, LED has strong directionality, and when used for direct illumination, it will produce an uncomfortable glare for the human eye. In order to replace traditional lamps, the lighting portion should have similar characteristics to traditional lamps, such as intensity distribution and geometric parameters of traditional sources. This study used a scattering light pipe to transform a quasi-point source into an extended light source to replace fluorescent tubes. The light pipe was coated with scattering patterns, which could change the Lambertian intensity distribution of LED, and scatter light out from the bottom of the light pipe. The energy of LED was analyzed from all angles, and the scattering ratio of the dot patterns was adjusted based on principle of geometrical optics to achieve the best uniformity of illumination. Finally, we refer to the standard of desk lamp in JIS C 8112 to design reflectors for scattering light pipe and analyse the possibility of replacing traditional fluorescent tubes.

    目錄 第1章 序論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 2 1.3 論文大綱 4 第2章 導光元件與基礎理論介紹 5 2.1 LCD背光模組 5 2.1.1 背光模組類別 5 2.1.2 背光模組關鍵之光學零組件介紹 6 2.2 導光膜 (Light guide film, LGF) 10 2.3 投影機積分器 11 2.4 光度學基礎理論 12 2.4.1 光通量(Luminous flux,F) 13 2.4.2 立體角(Solid angle) 14 2.4.3 發光強度 (Luminous intensity,I ) 14 2.4.4 照度 (Illuminance,E ) 15 2.4.5 光強度與照度轉換 16 2.4.6 輝度(Luminance, L) 16 2.5 幾何光學基礎理論 18 第3章 散射導光柱數學架構與研究 20 3.1 中空導光管數學架構 20 3.2 LED耦合效率 22 3.3 散射模型介紹 25 3.3.1 BSDF 25 3.3.2 Harvey-Shack BSDF 27 3.3.3 ABg BSDF 模型 28 3.3.4 Lambertian BSDF 模型 29 3.4 LED散射導光柱數學分析 30 3.4.1原理介紹 30 3.4.2能量分區設計法 30 第4章 散射導光柱模擬分析與照明系統應用 38 4.1 LED散射導光柱模擬流程 38 4.2 導光柱對檯燈照明應用與分析 48 4.2.1 檯燈照明標準 48 4.2.2 導光柱檯燈照明模擬 50 第5章 結論與未來展望 57 5.1 結論 57 5.2 未來展望 57 參考文獻 58

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