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研究生: 蘇韋少
Wei-Shao Su
論文名稱: 針對現有集光模組之優化設計應用於自然光照明系統
The prismatic optimized design for the light collection elements used in the daylighting system
指導教授: 黃忠偉
Allen Jong-Woei Whang
林保宏
Pao-Hung Lin
口試委員: 陳怡永
Yi-Yung Chen
蔡明忠
Ming-Jong Tsai
李宗憲
Tsung-Xian Lee
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 自然光照明系統集光器稜鏡結構
外文關鍵詞: Natural Light Illumination System, light collection elements, prismatic structure
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近年來,由於溫室效應與能源短缺危機,環保意識逐漸抬頭,綠能產業在全世界受到重視,而在綠建築之應用方面,為了節約能源與健康照明,一種新技術能將太陽光直接導入室內稱為日照系統,開始被應用,本團隊開發一日照系統,稱為自然光照明系統。在自然光照明系統中,常使用稜鏡陣列結構,負責將太陽光收集並導入室內。本論文以現有集光模組元件之設計概念為基底,針對其可改善之處,進行優化設計,建構出一新式集光模組。在太陽光正向入射之情況時,最大集光效率成長倍數,相較於現有集光模組元件,可以達到2.75倍。在太陽光斜向入射時,新式集光模組元件也能有更佳之整體效率表現。


In this paper, we present an optimized design for the light collection elements used in a daylighting system. We design each surface of the individual light collection element with appropriate orientation and combine the surfaces into an innovative prismatic structure. Based on our design, the light collection elements capture the incident light with different angles, highly enhance the light collection efficiency. The normally incident light collection efficiency reaches 25.09% with AR coating and 19.35% without AR coating, the maximum efficiency enhanced ratio reaches 2.75 times compared to the conventional light collection elements.

目次 中文摘要 ii Abstract iii 目次 iv 圖次 vii 表次 x 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 1 1.3 內容概述 2 第二章 自然光照明系統簡介 3 2.1常見日照系統 3 2.1.1 動態式(Dynamic)日照系統-HIMAWARI System 3 2.1.2 靜態式(Static)日照系統-Solatube System 3 2.1.3 兩種日照系統比較分析 4 2.2 自然光照明系統 5 2.2.1 集光子系統 7 2.2.2 傳光子系統 8 2.2.3 放光子系統 9 第三章 光學基礎理論 10 3.1 司乃爾定律(Snell’s Law) 10 3.2 全反射(Total Internal Reflection) 11 3.3 菲聶爾方程式(Fresnel Equation) 11 3.4 基本照明單位量 13 3.4.1 光通量(Luminous Flux, Φ) 13 3.4.2 照度(Illuminance, E) 13 3.4.3 強度(Luminous Intensity, I) 14 第四章 用於自然光照明系統之集光器 15 4.1 模組化概念 15 4.2 光積木(SunLego) 15 4.3 光斧(LightAxe) 16 4.4 光磚(LightBrick) 17 4.5 光模組(SunModule) 17 4.6 現有集光模組可改善之處 18 第五章 針對現有集光器優化設計 20 5.1 設計目標 20 5.2 設計流程 22 5.2.1 光學條件 22 5.2.2 針對各級稜鏡所收集光線之各介面設計 25 5.3 經優化設計之新式光積木 33 5.4 經優化設計之新式光斧 34 5.5 新舊集光元件模組比較 36 第六章 新式集光器效率模擬結果分析與探討 37 6.1 模擬數據量化指標 37 6.2 新舊光積木於太陽光正向入射時效率比較與分析探討 37 6.2.1 光追跡分析 38 6.2.2 效率與光線傳輸距離關係探討 39 6.2.3 整體效率比較 41 6.3 新舊光積木於不同太陽光入射仰角時效率比較分析探討 42 6.3.1 太陽軌跡方向定義 43 6.3.2 模擬數據分析探討 43 6.4 新舊光斧於太陽光正向入射時效率比較與分析探討 46 6.4.1 效率與光線傳輸距離關係探討 46 6.4.2 整體效率比較 47 6.5 新舊光斧於不同太陽光入射仰角時效率比較與分析探討 48 6.5.1 太陽軌跡方向定義 48 6.5.2 模擬數據分析探討 48 第七章 結論與未來展望 51 7.1 結論 51 7.2 未來展望 51 參考文獻 52

參考文獻
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無法下載圖示 全文公開日期 2019/07/10 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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