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研究生: 陳啟銘
Chi-Ming Chen
論文名稱: 室內用LED照明光源模組與驅動電路介面電氣條件規格化之研究
Study of Standardized Electrical Interface Conditions Between LED Light Modules and Drivers for Indoor Lighting
指導教授: 蕭弘清
Horng-Ching Hsiao
口試委員: 宋平生
none
黃忠偉
none
楊瑞錶
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: 210
中文關鍵詞: 互換性相容性通用性模組化LED光源LED安定器LED驅動器LED介面規格化LED介面參數化
外文關鍵詞: interchangeability, compatibility, versatility, modular, LED light source, LED ballast, LED drivers, LED interface normalized, LED interface parameterization
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  • 發光二極體(Light-emitting Diode, LED)照明燈具挾著具有冷發光、快速啟動、無鉛無汞、色飽和度高、使用壽命長及每年光效率以10 %至20 %的速度成長等優點。在2012年的發光效率,已與高效率型螢光燈管、緊密型螢光燈管和螢光燈泡相當,故未來LED的照明燈具將會成為室內照明商品的主流。
    然而,在世界各國標準中對LED的光源及LED安定器(LED驅動裝置,以下簡稱為LED安定器),並未制訂出兩者介面電氣條件規格化,提供兩者模組可分離的關鍵條件。所以,當LED光源模組或LED安定器損壞下,使用者不能輕易於市場通路上,選擇不同廠牌的LED光源模組和LED安定器自行更換使用。這個缺點限制了使用者使用LED燈具的意願性,並限制LED燈具商品化的發展。
    因此,本研究的重點為建立LED光源和安定器之間的介面電氣條件規格化。將以收集台灣地區和大陸地區的LED光源和安定器商品的規格為代表,分析歸納其市場主流規格。再依LED光源的光效率發展趨勢,建立其光源和安定器的介面規格化,並將其規格化的方法寫成一套參數化,提供後續規格化重複使用的便利性。在規格化後,可將現行市場數千種規格的LED光源和安定器簡化成數十種規格,有效降低產品設計週期、縮減生產設備、降低倉儲管理並提高整體成本效益。使不同廠商的LED光源和LED安定器商品,達到互換性、通用性、互惠性的條件,這也是LED照明燈具進入民生用品的首要目標。


    Light-emitting diode (hereinafter referred as LED) lighting fixtures hanging out with many advantages such as cold light, quick start, lead-free mercury-free, high color saturation, longlife and an annual growth of luminous efficacy from 10 to 20 percent…etc. In 2012 the luminous efficacy of LED is almost equivalent to those of high efficienty fluorescent tubes, compact fluorescent lamps and compact fluorescent light bulb. So we can say that in the future the LED lighting fixtures will become the mainstream of indoor lighting merchants.
    However, at this moment there is still no international or national standard has been made that regulating the standardized electrical interface conditions for indoor LED light source and LED ballast ( a kind of LED driver device, hereinafter referred as LED ballast), providing the key conditions for these two different modules can be compatible. So, in case of the LED lightsource modules or LED ballast damage, the user can not easily select and replace by their own to use the different brands of LED light source modules and LED ballast on the market. This defect limits thewillingness of users to use LED luminaries, and limits the commercial development of LED lighting.
    Therefore, the focus of this study is to establish the standardized electrical interface conditions for indoor LED light source and ballast. First, the specifications of representing LED light source and relating ballast in Taiwan and mainland China will be collected then analyzed and summarized its mainstream market specifications. Followed, base on development trend of the LED light source efficiency to create the standardized interface of the light source and ballast, furthermore to write as a set of parameters providing follow-up standardized reusable convenience. After the standardization process, the specifications of current LED light source and ballast will be simplified from thousands to only dozens of them. It will be effectively reduce product design cycle, the production equipments, warehouse management also improve the overall cost benefit. Furthermore, to achieve the inter change ability, versatility, and mutual conditions for any different brand of LED light source and LED ballast products which is also the primary goal leading the LED luminaries into the people's livelihood.

    摘 要 I Abstract II 誌 謝 III 目 錄 IV 圖索引 VIII 表索引 X 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機 2 1.3 研究目的 2 1.4 研究架構與研究流程 4 1.4.1本研究之論文架構 4 1.4.2本研究之流程 5 第二章 文獻回顧 6 2.1 室內場所空間照明 6 2.1.1視覺環境與照明 6 2.1.2室內工作場所照明要求 9 2.1.3照明燈具的類型與用途 17 2.1.4主要光源特徵與用途 20 2.2 發光二極體照明應用 24 2.2.1白光發光二極體的發展 24 2.2.2常見白光發光二極體的光源模組 27 2.3 白光發光二極體安定器 36 2.3.1白光發光二極體驅動技術 36 2.3.2白光發光二極體的安定器電路設計 37 2.3.2.1 LED發光晶片全部採用串聯方式 38 2.3.2.2 LED發光晶片全部採用並聯方式 39 2.3.2.3 LED發光晶片全部採用混聯方式 41 2.3.2.4交叉陣列形式 43 2.3.3白光發光二極體驅動電路的拓撲結構 43 2.3.4白光發光二極體安定器種類 45 2.3.5結論 46 第三章 室內用照明燈具模組化分析 48 3.1 螢光燈具 48 3.1.1螢光燈管 48 3.1.2螢光燈管用安定器 61 3.2 雙燈帽直管型LED光源 64 3.3 安定器內藏式螢光燈泡 69 3.4 安定器內藏式LED燈泡 72 3.5 白熾燈泡 74 3.6 緊密型螢光燈管 79 3.7 本章節分析的各種燈具規格模組化綜合分析 83 3.8 國際間有關LED室內用照明燈具標準發展 85 3.9 Zhaga國際照明產業聯盟組織 94 第四章 室內用LED照明燈具介面電氣條件規格化分析 97 4.1 台灣及大陸地區室內用照明商品發展 97 4.1.1台灣地區室內用照明光源 98 4.1.2大陸地區室內用照明光源 101 4.2 建立LED燈泡和螢光燈泡替代白熾燈泡的辨識標示 104 4.2.1台灣地區廠商各類燈泡光源光通量分析 104 4.2.2大陸地區廠商各類燈泡光源光通量分析 106 4.2.3 LED燈泡和螢光燈泡替代白熾燈泡的辨識標示 107 4.3 以LED光效率建立安定器區間功率等級 109 4.3.1台灣地區廠商螢光管與LED燈管光效率分析 110 4.3.2大陸地區廠商螢光管與LED燈管光效率分析 115 4.3.3建立LED燈管及安定器區間功率等級 121 4.4 建立LED光源與安定器介面電氣條件規格化 123 4.4.1台灣地區廠商LED安定器電氣規格分析 123 4.4.2大陸地區廠商LED安定器電氣規格分析 126 4.4.3 LED定電流安定器的輸出電氣條件規格化 129 4.4.4 LED定電壓安定器的輸出電氣條件規格化 138 4.4.5 LED變電壓變電流安定器的輸出電氣條件規格化 147 4.4.6 LED定電流定電壓安定器客製化 151 4.4.7 LED定電流安定器與定電壓安定器參數化 152 4.4.8電氣條件規格化應用實例說明 157 第五章 結論與建議 163 5.1 結論 163 5.2 研發過程發現之缺點 164 5.3 未來展望 164 參考文獻 166 附 錄 174 附表1  CNS 927之螢光燈管試驗用安定器的電氣特性 174 附表2  CNS 691之預熱啟動型螢光管特性試驗條件 175 附表3  CNS 691之瞬時起動型試驗用安定器 176 附表4  CNS 691之瞬時啟動型螢光管特性試驗條件 177 附表5  CNS 691之預熱起動型試驗用安定器 178 附表6  CNS 927之試驗用螢光管的電氣特性 179 附表7  CNS 15436之LED燈泡互換性的燈帽之尺寸 180 附表8  CNS 298之電燈泡初期特性與標稱壽命 181 附表9  CNS 298之電燈泡種類及尺度 182 附表10 CNS 14576之緊密型螢光燈管形式規定 183 附表11 CNS 14576之緊密型螢光燈管的玻璃管尺寸規定 184 附表12 CNS 14576之緊密型螢光燈管試驗用安定器 185 附表13 CNS 14576之緊密型螢光燈管特性 186 附表14 台灣地區廠商LED安定器電氣規格 187 附表15 大陸地區廠商LED安定器電氣規格 194 作者簡介 200

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