利用菲涅爾透鏡設計光開關用於自然導光系統｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	周高旭 Kao-Hsu Chou
論文名稱：	利用菲涅爾透鏡設計光開關用於自然導光系統 An Optical Switch of Natural Light Guiding System Based on Cubic Structure with Fresnel Surface
指導教授：	黃忠偉 Jong -Woei Whang
口試委員:	陳鴻興 Hung-Shing Chen 趙涵捷 Han-Chieh Chao 賴坤財 Kuen-Tsair Lay 蕭弘清 Horng-Ching Hsiao
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：	2010
畢業學年度：	98
語文別：	中文
論文頁數：	85
中文關鍵詞：	自然導光系統、室內照明、菲涅爾透鏡、非球面透鏡、Q-U光線追跡法
外文關鍵詞：	Indoor lighting, Nature Light Guiding System, Fresnel lens, Aspheric lens, Q-U method
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近年來，世界各地的綠能產業越來越受人們的重視，其中再生能源的研發及節能省碳的議題最為熱門，有鑑於此，於是許多廠商都專研於開發有關陽光的收集及有效利用陽光的產品。在眾多產品中，有一種發明可用於建築材料上，用來採集自然光來提供白天室內照明的技術，被稱為自然導光照明系統。這個系統的效率幾乎和傳統燈泡一樣，可以在室內提供與電燈一樣的亮度並能節省80%的能源，可是在這套系統中，傳送光線的路徑往往都是固定的，故無法靈活運用所收集進室內的光線。為了考慮到有效利用及控制日光，在此我們設計一光開關用於改變光線傳送的路徑，讓導入屋內的自然光能隨心所欲的控制。

Recently, many researches focus on the sunlight illumination to provide for indoor lighting and saving energy which is called Nature Light Guiding System. For indoor lighting, it can provide the same brightness as the tradition lamp and it can also save 80% energy with the lamp. In order to use the sunlight effectively, we design an optical to control and change the direction of the transmitted light. For the past optical switch, the efficiency is unable to achieve the desired result. To solve this problem, we use two lenses to redesign an optical switch and the parameters are calculated by the Q-U method.

摘要 I
Abstract II
圖目錄 VI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1 研究背景 1
2 自然導光系統 1
3 菲涅爾透鏡 3
4 研究動機 5
第二章 理論基礎 7
1 幾何光學原理 7
2 照明基本單位介紹 9
2.1 光通量 (Luminous Flux,  ) 10
2.2 光強度 (Luminous Intensity, I) 10
2.3 照度 (Illumination, E) 11
2.4 輝度 (Luminance, L) 11
3 非球面透鏡 12
第三章 光開關的構想與設計 17
1 光開關的構想 17
1.1 光纖耦合 18
2 設計概念與初步架構 22
3 光開關的設計 26
3.1 光源的設定 26
3.2 光開關參數的設定 27
3.3 參數優化 29
3.3.1 光開關轉向模式的優化 29
3.3.2 光開關穿透模式的優化 33
4 模擬及結果分析 42
4.1 光開關轉向模式的模擬	42
4.2 光開關穿透模式的模擬	45
第四章 重新設計光開關 49
1 光纖放光口外型的改變 49
1.1 光纖內的配光曲線 49
1.2 光纖放光口外型與view angle的關係 51
2 重新設計光開關 56
3 模擬分析及優化 58
3.1 各組光開關的光纖追跡模擬 58
3.2 模擬結果分析 68
第五章 結論與未來展望 69
1 結論 69
2 未來展望 69
參考文獻	71

                                

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