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研究生: 何友瀚
You-Han Ho
論文名稱: 設計可用於多光源的自由曲面透鏡應用於自然光照明系統
Multi-Sources Freeform Lens Design Applied on Natural Light Illumination Systems
指導教授: 黃忠偉
Allen Jong-Woei Whang
口試委員: 陳炤彰
Chao-Chang A. Chen
陳怡永
CHEN, YI YUNG
張永福
CHANG, YUNG FU
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: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 59
中文關鍵詞: 自然光照明系統綠建築自由曲面透鏡室內照明
外文關鍵詞: natural light illumination systems, green house, freeform, lens, indoor illumination
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  • 近年來,能源耗竭,綠色產業越來越被重視,各國產業與學者為了節約能源及健康照明,設計了將太陽導進室內做照明的技術,稱為自然光照明系統。然而,自然光照明系統會因為太陽光在不同時間的能量不同,而不穩定。為了提供高穩定的室內照明,必須使用LED做補光。本論文中提出了一個自由曲面透鏡,可以結合LED及自然光照明系統。這自由曲面透鏡可以使得兩種不同配光曲線的光源變成相同的配光曲線,而可以同時使用自然光照明系統及LED做照明。通過這樣的設計,可以使得太陽光在不同的時間下都可以達到均勻度為84.00%且效率為81.32%的室內照明。


    In response to the energy shortages, the green energy has been gaining popularity in recent years. For saving energy and healthy lighting, many researches focus on designing a system that is able to gather sunlight for indoor lighting, ex: HIMAWARI, SOLUX…etc. However, these systems are not stable because the sunlight has different energy at different moment. In order to provide stable indoor illumination, LED must be applied to compensate for the lack of power. In this paper, we present a novel freeform lens, which can combine the nature light illumination systems and LED. This freeform lens can let two different luminous intensity distribution sources become the same output distribution. Therefore, we could use the nature light illumination systems and LED for illumination at same time. Through this design, we can steadily provide indoor illumination of 84.00% uniformity and 83.82% efficiency.

    摘要 II ABSTRACT III 誌 謝 IV 目錄 V 圖目錄 VIII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 研究背景 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 論文章節概述 2 第二章 理論基礎與照明設計概說 4 2.1 光學原理與光學元件 4 2.1.1反射定律 4 2.1.2折射定律 4 2.1.3透鏡 6 2.2 優良光環境 9 2.3 照明設計指標 10 2.3.1 光通量(Luminous flux, F) 10 2.3.2 立體角(Solid angle, Ω) 11 2.3.3光強度(Luminous intensity, I) 12 2.3.4 照度(Illuminance, E) 13 2.3.5 均勻度(Uniformity, U) 14 2.3.6 輝度 (Luminance, L) 15 2.3.7 眩光 (Glare) 17 2.3.8 色溫 (Color Temperature) 19 2.3.9 演色性(Color Rendering Index) 21 第三章 自由曲面 22 3.1 幾何光學分析 22 3.1.1折射面分析 24 3.1.2反射面分析 24 3.2 自由曲面建模 25 第四章 設計概念及流程 27 4.1設計概念 27 4.2設計流程 28 4.2.1中心部分設計流程 29 4.2.2側邊部分設計流程 30 第五章 模擬結果與分析 33 5.1 選取指標 33 5.2 光機軟體設定 34 5.3 模擬結果分析 34 5.3.1中心部分模擬結果 35 5.3.2側邊部分模擬結果 35 5.3.3整體透鏡模擬結果 35 第六章 建立室內照明設計範例 42 6.1 室內照明設計準則 42 6.2 參數設定 43 6.3 模擬結果與分析 44 6.3.1中心部分模擬結果分析 45 6.3.2第二部分模擬結果分析 49 6.3.3第三部分模擬結果分析 52 第七章 結論與未來展望 56 7.1 結論 56 7.2 未來展望 57 參考文獻 58

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