臺灣博碩士論文加值系統

鑒於工業蓬勃發展對於大自然資源供不應求，其中石化能源帶來許多溫室氣體造成全球暖化之問題，為了降低二氧化碳排放且減少全球暖化的程度，再生能源已成為各國矚目的發展趨勢，其中太陽能是取之不盡、用之不竭的能源若能加以利用不但可以節能減碳更能帶來龐大的商機利益。因此臺灣科技大學PSSDL 實驗室多年研究如何將太陽光導入室內作照明，不僅能降低室內用電量外更替永續經營盡一份心力。

自然光照明系統主要分為四大子系統：前集光、集光、傳光與放光系統，經由前集光系統追蹤太陽並將太陽光打入集光系統中，透過集光系統的高壓縮比至下一級傳光系統並傳輸到放光系統進行室內照明。由於集光系統收集之光線會在內部不斷的反射與折射造成出光口之光線散逸，使得整體照明系統效率不彰。因此，本論文提出以曲線方式設計自由曲面準直器之方法經菲涅爾損耗後篩選能量最強與次強光，以自動程式化之網格切割法來建置自由曲面準直器並使用Cubic Spline 曲線擬合將複數光源進行準直，俾能提高準直效率進而提升整體自然光照明效率。

以18496(1362)網格之自由曲面準直器為例，在長距離傳輸之下如100 公尺(米)處有39.15%效率相較於市售之PMMA 之塑膠光纖，約提升39.08%之效率。

In order to reduce the carbon dioxide emissions and reduce the level of global warming, renewable energy has become the development trend in which solar energy is inexhaustible. if the energy can be used not only save energy but also reduce carbon it will bring huge business opportunities. Therefore, National Taiwan University of Science and Technology Photonic Systems Simulation Design laboratory, PSSDL researches the sun into the indoor illumination for many years so that people will be able to enjoy healthy sunshine in the room and it can promote people's vitamin D and keep healthy both mentally and physically.

Natural light illumination system is divided into four subsystems: pre-collecting, collecting, transmitting and irradiating. The pre-collecting track the sun which into the collecting system through the collecting system collects the next level of transmitting system and irradiating for indoor illumination. Due to the collecting system will continue reflection and refraction at interior cause scattered light as well as make the overall efficiency of the Natural Light Illumination System(NLIS) is not very well.

In this paper, we design method of a free-form collimator is proposed. After Fresnel depletion, the strongest and sub-strong energy is selected. The collimator is designed by using the programmed grid cutting method and selecting complex light source is collimated by the slope of light spot with Cubic spline curve fitting also improve previously the efficiency of Natural light illumination system. Taking the freeform collimator of the 18496(1362) cutting grid as an example, the efficiency is 39.15% below 100 meters and compared to commercially available plastic fiber of PMMA materials, is up to about 39.08%.

中文摘要
Abstract
致謝
圖目錄
表目錄
第1章緒論
第2章光學基礎理論
第3章自然光照明系統
第4章自由曲面準直器之設計方法
第5章模擬結果分析與討論
第6章結論與未來展望

[1] 行 政 院 環 境保護局， 2014 ， 溫室氣體排放統計[Online].Available:
http://www.epa.gov.tw/ct.asp?xItem=10052&ctNode=31352&mp=epa
[2] EnergyTrend PV. 2011. 太陽能有哪些利用方式?[Online].Available:
http://pv.energytrend.com.tw/knowledge/20110401-1537.html
[3] 醫 • 藥• 人， 2012 ， 認識「陽光維他命」[Online].Available:
http://www.3phk.com/v5article.asp?id=2548
[4] 李維，2016，應用於自然光照明系統之低損耗維稜鏡陣列準直器設計方法，
碩士論文，臺北，國立臺灣科技大學
[5] 何友皓，2015，前集光定日鏡設計應用於自然光照明系統，碩士論文，臺
北，國立臺灣科技大學
[6] TsingHua University.(2013).A basic Introduction to Optical Imaging[Online].Available:https://www.slideshare.net/tayyabfarooq9/basics-of-opicalimaging-non-imaging-optics
[7] 黃翰澤，2016，應用於自然光照明系統焦散成像自由曲面之設計與製作，碩
士論文，臺北，國立臺灣科技大學
[8] Roland Winston, Juan C, Minano,Pablo G.Benitez.(2004).NonimagingOptics[Online].Available:https://books.google.com.tw/bookshl=zhTW&lr=&id=aa9iLJGbWJUC&oi=fnd&pg=PP1&dq=nonimaging+optics+r.winston&ots=lOCfgsTuC&sig=OG6rBARuWOxVZJNbXVXsB5zJQ38&redir_esc=y#v=onepage&q=nonimaging%20optics%20r.winston&f=false
[9] 陳妍郿，2015，應用於自然光照明系統之自由曲面微透鏡準直器，碩士論文，
臺北，國立臺灣科技大學
[10] 孫慶成，光電工程概論，臺灣:全華圖書，2012
[11] 林振漢，工程電磁學，臺灣:高立圖書，1997
[12] 陳品光，2014，新穎式具多光源自由反射曲面之照明元件，碩士論文，臺北，國立臺灣科技大學
[13] 張登孝，2016，應用於自然光照明系統之可調控色溫LED 設計，碩士論文，
臺北，國立臺灣科技大學
[14] 王辰佑，2015，應用於自然光照明系統之定日鏡，碩士論文，臺北，國立臺
灣科技大學
[15] 黃兆鵬，2016，應用於自然光照明系統光傳輸之自由曲面準直器設計方法，
碩士論文，臺北，國立臺灣科技大學
[16] 林育正，2016，以嵌入式系統設計與分析用於自然光照明的自動對準定日鏡，碩士論文，臺北，國立臺灣科技大學
[17] S.H. Yang, Y. Y. Chen ,and J. W. Whang.(2009).Using Prismatic structure and 74 brightness light guiding system.”Proc.SPIE,7423,pp.74230J1-74230J9”
[18] 顏佐融，2015，自然光照明系統之稜鏡陣列結構光準直器設計，碩士論文，
臺北，國立臺灣科技大學
[19] 高博元，2015，自由曲面微結構線型放光器應用於自然光照明系統，碩士論
文，臺北，國立臺灣科技大學
[20] 蘇韋少，2014，針對現有集光模組之優化設計應用於自然光照明系統，碩士
論文，臺北，國立臺灣科技大學
[21] W. J. Smith,E. Betensky, D. Williamson,J. C. Minano, and R. J. Koshel.”Thepast,present,and future of optical design. International Society for optics and Photonics,SPIE., 6342,pp. 63422Y-63422Y,2006.
[22] Z.Liu and F. Yu. 2015.’’Nonuniform gird target tessellation method for the design of lens group with rectangular uniform illumination.’’ Appl.Opt.,54,pp. 1618-1624,2015.
[23] L. Wang, K. Qian, and Y. Luo.’’Discontinuous freeform lens design for prescribed irradiance” Appl. Opt.,46,pp.3716-3723,2007.
[24] P.Benitez,J. C. Minano, J.Blen,R Mohedano, J Chaves, O. Dross,M. Hernandez,and W. Falicoff.”Simultaneous multiple surface optical design method in three dimensions.”Opt. Express.,43,pp.1489-1502,2004.
[25] H.Ries.2001.’’Tailored freeform lenses for illumination’’ Proceeding of SPIE,4442,pp.43-50,2001.
[26] J. J. Chen, T. Y. Wang, K. L. Huang.””Freeform lens design for LED collimating illumination.”” Opt. Express.,vol.20,No.10,pp.10984,2012.
[27] Sequential Ray Tracing/Lecture 2[Online].Available:
http://astro.dur.ac.uk/~rsharp/opticaldesign/Lecture2/Lecture2.pdf
[28] 陳尹迪，2015，具無焦透鏡與全反射透鏡之光準直器，碩士論文，臺北，
國立臺灣科技大學
[29] 王胤之，2016，具壓縮光線功能之自由曲面準直器設計與製作，碩士論文，
臺北，國立臺灣科技大學