自由曲面微結構線型放光器應用於自然光照明系統｜國立臺灣科技大學博碩士論文系統

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研究生：	高博元 Po-Yuan Kao
論文名稱：	自由曲面微結構線型放光器應用於自然光照明系統 Freeform Microstructure Linear Light Emitter Design for Natural Light Illumination System
指導教授：	黃忠偉 Allen Jong-woei Whang
口試委員:	趙涵捷 Han-Chieh Chao 陳伯奇 Po-Ki Chen 陳鴻興 Hung-Shing, Chen
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：	2015
畢業學年度：	103
語文別：	中文
論文頁數：	59
中文關鍵詞：	自然光照明系統、放光器、微結構、綠建築
外文關鍵詞：	Natural Light Illumination System (NLIS), Green Building, microstructure, light emitting
相關次數：	點閱：200 下載：1
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地球永續發展一直以來是各界所重視的議題，降低排碳量、節約能源或是以綠色能源替代，盡可能的減緩地球氣候的變遷，使得地球能夠永續發展。而太陽光是取之不盡用之不竭的能源，亦是健康且環保的能源，自然光照明系統即是將太陽光導引進室內進行照明使用，提供健康及舒適的照明環境，自然光照明系統是由三個子系統所組成，分別為集光子系統、傳光子系統和放光子系統，而以往的放光子系統是針對傳光子系統的傳光管出光口做設計，此篇論文是針對自然光照明系統的準直器出口光源做設計，光源為準直光。因此本論文提出以一個為準直光為光源的放光器，此放光器以PMMA為材料，以材料的全反射及折射的特性設計，並使用兩層微結構設計提高均勻度及照明面積，第一級微結構是將光源面做第一次的放大，經過第一級微結構的光線亦是準直光，第二級微結構是將來自第一級微結構的準直光線做第二次的放大，增加光線的發散角度，使得照明面積更為寬廣且均勻，此放光器提供0.8的均勻度及74.14%的效率。

The major factors of illuminative environment are highly rendering index and uniformity. The Natural light illumination system (NLIS) is used to guide sunlight to illuminate indoor illumination. The NLIS has three subsystems: collecting, transmitting and emitting subsystem separately. Nowadays, a variety of light emitter are appropriate for varied illuminative environment. This paper proposes the freeform microstructure linear light emitter. Light through transmission media can be diffused by light emitter in the interior. In order to promote uniformity and magnification, this light emitter include two microstructures for distribution of light. Finally, we have achieved illuminance uniformity and efficiency of 0.8 and 74.14%, respectively.

中文摘要	IV
Abstract	V
誌謝	VI
目次	VII
圖次	X
表次	XIII
第一章 緒論	1
1.1	研究背景	1
1.2	研究動機	1
1.3	論文架構	2
第一章	緒論	2
第二章	光學基礎理論與照明設計概說	2
第三章	自然光明照明系統簡介	2
第四章	自由曲面微結構設計	2
第五章	模擬結果與分析	2
第六章	放光器應用於藝境	2
第七章	結論與未來展望	3
第二章 理論基礎與照明設計概說	4
2.1 光學原理	4
2.1.1 反射定律	4
2.1.2 折射定律	4
2.1.3 全反射	5
2.2 優良照明環境	6
2.3 照明設計指標	6
2.3.1 光通量 (Luminous Flux, Φ)	6
2.3.2 立體角 (Solid Angle, Ω)	7
2.3.3 光強度 (Luminous Intensity, I)	8
2.3.4 照度 (Illuminance, E)	9
2.3.5 均勻度 (Uniformity, U)	11
2.3.6 亮度 (Luminance, L)	11
2.3.7 眩光 (Glare)	12
2.3.8 色溫 (Color Temperature, K)	14
2.3.9 演色性指數 (Color Rendering Index)	16
第三章 自然光照明系統	17
3.1 常見日照系統	17
3.1.1 動態式 (Dynamic)日照系統-Himawari System	17
3.1.2 靜態式 (Static)日照系統-Solatube System	17
3.1.3 兩種日照系統比較分析	18
3.2 自然光照明系統 (Natural Light Illumination System)	19
3.2.1 集光子系統	20
3.2.2 傳光子系統	21
3.2.3 放光子系統	22
第四章 自由曲面微結構設計	23
4.1 設計概念與目標	23
4.2 非微結構線型放光器	23
4.3 第一級微結構介紹	25
4.3.1 第一級微結構設計	25
4.3.2 第一級微結構數學式建立	26
4.3.3 第一級微結構放大率及改善	30
4.4 第二級微結構介紹	32
4.4.1 第二級微結構設計	32
4.4.2 第二級微結構數學式建立	33
4.4.3 第二級微結構放大率	38
4.5 自由曲面微結構線型放光器	39
第五章 模擬結果與分析	41
5.1 選取指標	41
5.2 第一級微結構線型放光器模擬分析	41
5.3 自由曲面微結構線型放光器模擬分析	44
5.4 植物燈箱情境模擬	46
5.5 自由曲面微結構線型放光器量測	48
第六章 放光器應用於藝境	50
6.1 藝境簡介	50
6.2 放光器模組化	51
6.3 藝境情境模擬	52
第七章 結論與未來展望	55
7.1 結論	55
7.2 未來展望	56
參考文獻	57

                                

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