簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 陳芃榕
Peng-rung Chen
論文名稱: 多相電源對AC LED閃爍效應之影響研究
Flickering Phenomenon Study of AC LED Based on Multi-phase Power Supplies
指導教授: 蕭弘清
Horng-Ching Hsiao
口試委員: 黃忠偉
none
郭政謙
none
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電機工程系
Department of Electrical Engineering
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 73
中文關鍵詞: 發光二極體交流發光二極體相對閃爍率相位差
外文關鍵詞: LED, AC LED, relative flickering rate, phase difference
相關次數: 點閱:204下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 本論文旨在探討目前LED與AC LED之發光閃爍特性,藉由照明閃爍測量評估理論與方法,進行兩者之閃爍測量與評估;在實際測量LED和AC LED的光輸出轉換電壓波形與輸出功率波形後,發現光輸出波形之變動程度與輸出功率成正比,因此提出以光源之輸出功率來表示相對閃爍率之定義,即以光輸出功率的變動量與輸出功率的平均值之比值,來代表閃爍程度的高低。
    有鑒於AC LED的高閃爍現象,本論文提出以「多相電源驅動多相AC LED模組」來改善單一AC LED的閃爍現象;藉由光源的輸出功率與相對閃爍率成正比之關係,推導各相模組間之電源相位差對相對閃爍率之影響,發現各相模組之電源相位差為對稱時,即相位差大小為「180°除以總相數」時,則可使總輸出功率的變動量為零,而使AC LED模組之整體相對閃爍率最小。接著使用電路模擬軟體SIMPLIS 6.1,針對AC LED之理想與非理想的特性進行相對閃爍率之模擬,除了驗證理論推導結果外,也探討不同相位差對相對閃爍率之影響,印證AC LED的相對閃爍率受電源間的相位差之變化趨勢相同,因此建議在未來對LED或AC LED作相對閃爍率之變化趨勢評估時,可將其視為理想特性,即可容易且快速的進行評估。最後本論文以單相感應電動機的電容式啟動電路架構為藍本,實際製作一系列具有不同相位差的兩相AC LED發光模組,以評估不同相位差的多相電源對AC LED之整體相對閃爍率之實際變化情形;藉由閃爍測量評估理論與方法進行測量,在相同的測量條件之下,除了得到與模擬有相同的變化趨勢外,也發現兩相模組的相對閃爍率在各相電源間之相位差大於45°時,能有較為明顯的下降,下降幅度約為20%至50%之間。


    The purpose of this dissertation is to explore light emitting and flickering characteristics of current LED and AC LED and conducted flicker measurement and evaluation based on the theory and method of measurement and evaluation of light flicker. After actual measurement of the waveform of light output conversion voltage and output power waveform, we found that the variation of light output waveform is proportional to the output power. Thus we proposed the definition of relative flickering rate represented by output power of light source, which means the ratio of the variation of light output power to the average output power has been used to represent the degree of flickering.
    In light of the high flickering phenomenon of AC LED, in this dissertation we propose to improve the flickering of single AC LED with “Multi-phase AC LED module driven by multi-phase power supply”. The positive correlation between output power of light source and relative flickering rate was used to induce the impact of power supply phase difference on relative flickering rate among modules of all phases; we found that when there are symmetric phase differences among modules of all phases, which means the phase difference equals to “180o divided by total number of phases”, the variation of total output power is zero, leading to the minimum overall relative flickering rate of AC LED module. Then we used circuit simulation software SIMPLIS 6.1 to simulate the relative flickering rate with respect to ideal and non-ideal characteristics of AC LED. In addition to verifying the result of the theoretical derivation, it also explores the impact of various phase differences on relative flickering rate so as to prove that the relative flickering rate of AC LED has the same variation trend as the phase differences among all power supplies. Therefore we suggest that this can be regarded as the ideal characteristic during future trend analysis with respect to the variation of relative flickering rate of LED or AC LED in order to facilitate easy and speedy evaluation. In the end, in this dissertation the capacitive starting circuit architecture of single-phase induction motor was used as the blueprint for actual fabrications of a series of dual-phase AC LED light emitting modules with various phase differences in order to evaluate the actual variation of overall relative flickering rate of AC LED with respect to multi-phase power supplies with various phase differences. With the measurements based on the theory and method of flickering measurement evaluation under identical measurement conditions, in addition to obtaining the same variation trend as the simulation result, we also found the rather obvious decline of relative flickering rate of dual-phase module by 20% to 50% when the phase differences among power supplier of all phases is greater than 45°.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌 謝 IV 目 錄 V 符號索引 VII 圖 索 引 X 表 索 引 XIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究流程 4 1.4 章節概述 5 第二章 照明閃爍相關理論探討與測量方法 6 2.2 照明閃爍相關定義與理論 9 2.2.1 相對閃爍度 9 2.2.2 發光時間常數 10 2.2.3 閃爍指標 11 2.3 照明光源閃爍的測量方法 12 2.4 結語 16 第三章 交流發光二極體之閃爍現象 17 3.1 發光二極體之閃爍探討 17 3.1.1 發光二極體之原理 17 3.1.2 發光二極體之應用 18 3.1.3 發光二極體之驅動電路 19 3.1.4 發光二極體之閃爍現象 23 3.2 交流發光二極體之閃爍探討 26 3.2.1 交流發光二極體之架構 26 3.2.2 交流發光二極體之驅動方式 26 3.2.3 諧振換流器 28 3.2.4 交流發光二極體之閃爍特性 30 3.3 光源輸出功率與照明閃爍率 34 3.4 結語 35 第四章 交流發光二極體之閃爍改善策略效益評估 37 4.1多相交流發光二極體之模組架構 37 4.2 閃爍改善策略之理論探討 40 4.3 模擬驗證 42 4.3.1 理想交流發光二極體之照明閃爍模擬 42 4.3.2 非理想交流發光二極體之照明閃爍模擬 48 4.3.3 模擬結果之比較 54 4.4 實作結果 56 4.4.1 實作模組架構 56 4.4.2 模組參數設計方法 57 4.4.3 實作測量與結果 58 4.5 結語 66 第五章 結論與未來研究方向 67 5.1 結論 67 5.2 未來研究方向 68 參考文獻 69 作者簡介 72

    [1] 陳以玲,「2011年LED產業展望」,玉山證劵投資顧問投資月刊
    (2011)。
    [2] 經濟部能源局,「節約能源重要科技結論」,行政院2007年產業
    科技策略會議 (2007)。
    [3] 文茂強,「LED去電源化設計」,高功LED技術與應用月刊,第
    24-26頁 (2011)。
    [4] 羅佳典,「全導通式單級高功因交流發光二極體驅動電路之研
    製」,國立成功大學電機工程系碩士論文 (2010)。
    [5] 何治緯,「照明閃爍量測系統之建置與LED光源閃爍評估」,國
    立台灣科技大學電機工程系碩士論文 (2011)。
    [6] 潘旭輝、牟同升,「光源的閃爍效應及閃爍的量測方法」,浙江
    大學現代光學儀器國家重點實驗室。
    [7] LED Lighting Flicker and Health Concerns:IEEE Standard PAR1798
    Update(Jennifer Veitch).
    [8] 郭朝龍,「具數位調光之高頻交流發光二極體驅動電路設計與研
    製」,國立成功大學電機工程學系碩士論文 (2009)。
    [9] 洪盟昇,「全導通式單級高效率高功因交流發光二極體驅動電路
    之研製」,中華民國第三十二屆電力工程研討會 (2011)。
    [10] 蕭弘清,「照明閃爍測量評估方法與閃爍計設計及應用」,國立
    台灣科技大學電機工程系博士論文 (1997)。
    [11] 李明桐,「諧波電壓下照明閃爍之研究」,國立台灣科技大學電機
    工程系碩士論文 (2002)。
    [12] 辜志承,吳啟瑞,江榮城,「高壓端電壓閃爍源對低壓用戶之影
    響」,國立台灣工業技術學院建教合作研究計劃期末報告,第1
    -24頁 (1994)。
    [13] 曾偉菁,「發光二極體發光特性與其驅動電路之研究」,國立成
    功大學電機工程學系碩士論文 (2006)。

    [14] 陳旻鴻,「交流發光二極體特性之研究」,國立成功大學電機工
    程學系碩士論文 (2009)。
    [15] 蔡亦真,「高亮度LED應用抬頭」,2007熱門光電產業年鑑,第
    50-57頁 (2007)。
    [16] Mohan, Undeland, Robbins. , Power Electronics, John Wiley & Sons, Inc. (2006).
    [17] 王明山,「數位調光電子安定器之設計與研製」,私立中原大學
    電機工程學系碩士學位論文 (2004)。
    [18] Stephen J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals, Third
    Edition, The McGraw-Hill, Inc.(1999).
    [19] 林志成,「螢光燈光輸出波動之偵測」,國立中山大學電機工程
    系碩士論文 (2005)。
    [20] 維基百科,http://en.wikipedia.org/wiki/Dirichlet_kernel
    [21] 藍培軒、陳瑞鴻、楊仁華、藍鈺邴,「防止諧波與頻閃產生之交
    流發光二極體」,中華民國發明專利,M370269 (2009)
    [22] Charles K.Alexander, Matthew N. O. Sadiku, Fundamentals of
    Electric Circuits, Fourth Edition, The McGraw-Hill, Inc. (2009).
    [23] 林明德,「高功率AC LED交流電壓驅動特性研究」,國立中央
    大學光電科學研究所碩士論文 (2007)。
    [24] 李碩重,照明設計學,台灣全華科技圖書股份有限公司 (1995)。
    [25] 王希天,「交流LED燈技術分析及產業化應用」,2010年高功
    LED工程師大會,中國,第118-121頁(2010)。
    [26] Lighting Handbook, Reference and Applications, Illuminating
    Engineering Society of North America. (1993).
    [27] 高英明、鄧念育、曹冠英、賀小陽、李德陞,「AC LED光源的
    發光效率分析」,海峽兩岸第十七屆照明科技與營銷研討會。
    [28] J. E. Kaufman, IES Lighting Handbook 1984 Reference Volume,
    Illuminating Engineering Society of North America. (1984).
    [29] 陳穎慧,「基礎光度學與測量實務」,量測資訊,第11頁~第16
    頁 (2005)。
    [30] IES, IES Lighting Handbook 1981 Reference Volume, Illuminating
    Engineering Society of North America, New York,
    pp.8.19-8.39 (1981).
    [31] 嚴永紅,「半導體照明」,技術期刊,第四期,中國,第56-57頁,
    (2011)。

    QR CODE