簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 曲家興
Chia-hsing Chu
論文名稱: 應用於自然光照明系統之分光比可調分光器
An Optical Beam Splitter with Tunable Power Split Ratio for the Daylighting Systems
指導教授: 黃忠偉
Allen Jong-Woei Whang
陳鴻興
Hung-Shin Chen
口試委員: 陳怡永
Yi-Yung Chen
孫沛立
Pei-Li Sun
郭中豐
Chung-Feng Jeffrey Kuo
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: 51
中文關鍵詞: 光開關分光器能量重新分布
外文關鍵詞: Optical switch, Optical beam splitter, Energy redistribution
相關次數: 點閱:186下載:0
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
  • 近年來由於能源危機,人們開始尋找具乾淨、安全、永續性的替代能源來取代傳統能源,其中太陽能為取之不盡用之不竭的能源,因此提出將陽光導入室內做為白天時照明的日光照明系統逐漸成為熱門的研究議題,本實驗室所提出之自然光照明系統為日光照明系統中之一類。在現今市面上大多數的日光照明系統發展中主要運作模式皆以收集日光並將所收集到的所有光線傳導至室內環境來做為照明應用,然而我們知道室內建築物中依據使用目的不同有著不同的空間,而各種不同空間有著不同的照明需求,因此現行日光照明系統將所有收集到的光線導引進入各種不同室內空間的運作方式,並非一個最佳能源利用方式。所以為了更有效地利用日光照明系統所收集到的光能,我們利用多曲率反射鏡結構去設計一具有可調整分光比功能之分光器安裝於本實驗室自然光照明系統,藉由可調分光器我們可以根據不同空間照明需求分別以93.01%、93.09%、93.34%的效率自由地調整1:1、2:1、1:3分光比。


    Due to the energy crisis, many scientists have focused on the research of the alternative energy.One of the alternative energy is the solar energy, it is inexhaustible, clean and safe. Therefore, the daylighting systems which directly guiding the sunlight into indoor environmentfor illuminationbecomes one of the popular research topic.
    Traditionally, indoor environment were illuminated with the total collected sunlight in the daylighting systems. However, there are different illumination requirements for different environments. Therefore, current operation way of the daylighting systemsis an inefficient way of energy using.In order to use the energy efficiently, we design an optical beam splitter with tunable power split ratio based on a multi-curvature reflector. With our design, we are able to tune the 1:1, 2:1, and 3:1 power splitratio according to different illumination needs with 93.01%, 93.09%, and 93.34% efficiency respectively.

    目次 中文摘要 I Abstract II 誌謝 III 目次 IV 圖次 VI 表次 VIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機 1 1.3 文獻回顧 2 1.4 論文架構 3 第二章 自然光照明系統與分光鏡簡介 4 2.1 常見日照系統 4 2.2 自然光照明系統與分光機制 6 2.2.1 集光子系統 6 2.2.2 傳光子系統 8 2.2.3 放光子系統 9 2.2.4 自然光照明系統分光機制 10 第三章 光學基礎理論 12 3.1 幾何光學基本定律 12 3.1.1 光的直線與獨立傳播定律 13 3.1.2 反射定律 13 3.1.3 折射定律 14 3.1.4 全反射 14 3.1.5 光的可逆定律 15 3.2 光度學基礎理論 15 3.2.1 立體角(Solid angle, Ω) 16 3.2.2 光通量(Luminous flux, Φ) 17 3.2.3 光強度(Luminous intensity, I) 17 3.2.4 照度(Illuminance, E) 18 第四章 分光器設計概念及方法 20 4.1 傳光子系統問題 20 4.2 設計概念 22 4.3 設計流程及方法 27 4.3.1 能量重新分配法 27 4.3.2 入射光分佈修正法 30 第五章 模擬結果與分析 33 5.1 模擬參數設定 33 5.2 能量中心分配模擬結果 33 5.3 入射光分佈修正模擬結果 36 5.3 可調分光器之效率模擬 39 5.4 光分佈與放光元件影響關係 45 第六章 結論與未來展望 49 6.1 結論 49 6.2 未來展望 49 參考文獻 50

    1.華健、吳怡萱,再生能源概論,五南圖書出版股份有限公司,台北,第8頁(2009)。
    2.方良吉,2010年能源產業技術白皮書,經濟部能源局,台北,第18頁(2010)
    3.Panwara,N.L.,Kaushikb, S.C., and Kotharia,S., “Role of Renewable Energy Sources in Environmental Protection: A Review”,Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 15, No. 3, pp.1513-1524 (2011).
    4.Solangi, K.H., Islam, M.R., Saidura,R., Rahim, N.A.,and Fayaz, H., “A Review on Global Solar Energy Policy”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 15, No. 4, pp.2149-2163 (2011).
    5.Missaoui, R., and Mourtada, A., “Instruments and Financial Mechanisms of Energy Efficiency Measures in Building Sector”,Technical Report, World Energy Council & ADEME, LDN, UK. (2010)
    6.張善政,「能源國家型科技計畫(推動目標、期程、第一期成果與第二期接續性)與發展替代能源以實現非核家園的能源自主進程」,專案報告,科技部,台北,台灣 (2014)。
    7.徐作聖,鍾佩翰,邱瑞淙,綠色節能產業及應用,國立交通大學出版社,新竹,第200-205頁 (2011)。
    8.Mendez‐Vilas, A.,Materials and Processes for Energy: EommunicatingCurrent Research and Technological Developments, Formatex Research Center, BA, pp.639-648 (2013).
    9.Hecht, E., Optics, Addison Wesley, CA, pp.457-464 (2001)
    10.陳亨哲,「導光管於LED投影機之照明系統的創新設計」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北 (2004)。
    11.李昱麒,「應用於自然導光之分光鏡」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北 (2010)。
    12.陳偉安,「具光學結構設計之高效率傳光管」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北 (2010)。
    13.周高旭,「利用菲涅爾透鏡設計光開關應用於自然導光系統」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北 (2009)。
    14.湯富福,「Y-型光功率分配器之設計與模擬」,碩士論文,國立雲林科技大學,雲林 (2004)。
    15.Zhang, Y., Liu, L., Wu, X., and Xu, L., “Splitting-on-Demand Optical Power Splitters Using Multimode interference (MMI) Waveguide with Programmed Modulation”,Optics Communication, Vol. 281, No. 3, pp.426-432 (2008).
    16.Whang, A. J. W., Chao, S. M., Chen, C. N., Chen, Y. Y., Hsiao, H. C., and Hu, X. D., “High Uniform Illumination of Light-Emitting Diodes Lighting with Applying the Multi-Curvature Lens”, Optical Review, Vol. 18, No. 2, pp. 218-233 (2011)
    17.Li, D. H., and Lam, J. C., “Evaluation of Lighting Performance in Office Buildings with Daylighting Controls”, Energy and Building, Vol.33, No. 8, pp.793-803 (2001).
    18.Krati, M., Erickson, P. M., and Hillman, T. C., “A Simplified Method to Estimate Energy Savings of Artifitial Lighting Use from Daylighting”,Building and Environment,, Vol.40, No. 6, pp.747-754 (2005).
    19.Bodart, M., and De Herde, A., “Global Energy Savings in Offices Buildings by the Use of Daylighting”, Energy and Building, Vol.34, No. 5, pp.421-429 (2002).
    20.Kim, J. T., and Kim, G., “Overview and New Developments in Optical Daylighting Systems for Building a Healthy Indoor Environment”, Building and Environment, Vol.45, No. 2, pp.256-269 (2010).
    21.Whang, A. J. W., Chen, Y. Y., Yang, S. H., Pan, P. H., Chou, K. H., Lee, Y. C., and Chen, C. N., “Natural Light Illumination System”, Applied Optics, Vol. 49, No. 35, pp. 6789-6801 (2010)
    22.陳盈嘉,「新型之菲涅爾反射式集光器」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北 (2013)。
    23.游仁龍,「利用田口法設計自然光照明系統之放光模組」,碩士論文,國立台灣科技大學,台北 (2010)。
    24.Chou, K. H., Chen, Y. Y., and Whang, A. J. W., “An Optical Switch of Natural Light Guiding System Based on Cubic Structure with Fresnel Lens”, Proc. SPIE, Vol. 7428, No. 2, pp. 7428O (2009)
    25.宋慧琴,眼應用光學基礎,新文京開發出版股份有限公司,台北,第2-11頁(2007)。
    26.宋慧琴,眼應用光學基礎,新文京開發出版股份有限公司,台北,第100-105頁 (2007)。
    27.Zheng, Z. R., Hao, X., and Liu, X., “Freeform Surface Lens for LED Uniform Illumination”, Applied Optics, Vol. 48, No. 35, pp. 6627-6634 (2009)
    28.Ding, Y., Gu, P. F., and Zheng Z. R., “The Freeform Reflector for Uniform Rectangular Illumination”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 46, No. 12, pp. 7771-7773 (2007)

    無法下載圖示 全文公開日期 2019/07/09 (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)
    QR CODE