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研究生:蔡柏年
研究生(外文):Bor-Nien Tsai
論文名稱:高功率LED透鏡之優化設計
論文名稱(外文):Optimization Design of Optical Lens for High Power LED
指導教授:廖能通
指導教授(外文):Neng-Tong Liao
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:高功率LEDLED透鏡全內反射照度分析
外文關鍵詞:High power LEDLED optical lensTotal inner reflectionIlluminance
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LED透鏡是同時具有折射與全反射的透明一體式二次光學元件。LED發出的光線經由透鏡的作用產生匯聚的效果,以縮小照明範圍並提升照度。本研究探討透鏡光學結構的幾何變化對照明性質的影響,並針對市售CREE XRE Q5 LED的照明性質進行幾何結構優化,以取得最佳的照度分佈。
由研究結果可知,LED經過透鏡後,其照明性質最少可提升3.01倍的最大照度,如果針對TIR面和折射面進行優化,則最大照度更可提升至8.76倍。同時,照明目標區內的帄均照度亦在優化幾何結構後,提升至713.913 lux,已達到室內照明的標準。
LED optical lens is a transparent integrated secondary optical element with both deflection and total inner reflection (TIR). The light rays emitted from the LED pass through a focusing lens and are converged within a smaller region to increase the illuminance of the optical system.
This study investigates the effect of change in geometry of a optical lens on the lighting characteristics of the system. The geometrical structure of the optical lens for commercial CREE XRE Q5 LED was optimized to identify the optimized illuminance distribution of the optical system.
The result revealed that the maximum illuminance of the LED light source with the optical lens is 3.01 times that without light-guide cup; with both TIR and deflection surfaces optimized the factor can be improved to 8.76. Meanwhile, the average illuminance at the target area for the optimized geometrical structure is increased to 713.913lux, which meets the indoor lighting standards.
授權書 I
審定書 II
摘要 III
Abstract IV
致謝 V
目錄 VI
圖目錄 VIII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 4
1.3 研究目標 5
1.4 文獻回顧 5
1.5 研究流程 9
1.6 論文架構 10
第二章 理論基礎 12
2.1 基礎光學 12
2.2 照明學 13
2.3 數值分析原理 16
2.4 光學系統精度分析 21
第三章 實驗方法 22
3.1 實驗設備 22
3.2 實驗流程 28
3.3 實驗材料 39
3.4 實驗參數 41
第四章 結果與討論 42
4.1 透鏡優化結果 42
4.2 透鏡照明性質分析 44
4.3 光學系統量測 47
4.4 燈具照明適用性 50
4.5 透鏡形狀精度 52
第五章 結論 61
參考文獻 63
附錄 67
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