在節能減碳之呼聲下，佔有能源消耗約20%的照明應用遂為研究者所重視，而LED之發光效率逐步提升，LED照明之興起是可預期。市售LED燈源內搭定電流驅動器，可使LED燈源保持在穩定光通量之輸出，然定電流驅動器成本仍高且佔燈源成本15~20%，部分驅動器構成之電子元件壽命遠低於LED，造成燈源壽命低於LED壽命。為凸顯LED之長壽命特性並降低LED燈管之成本，以獲致進入家用及辦公室照明之先機，本研究擬捨去定電流驅動器，提出一種以交流電源直接驅動LED之方法，藉由LED本身之發光及整流特性，不外加電源轉換模組，以LED組成整流電路，由整流後之直流電驅動LED燈源。本研究建構6種不同之整流驅動電路，並以120顆SMD 3528 LED製作T8外型之2呎LED燈管，再與市售產品進行光通量、消耗電流、消耗功率、發光效率、功率因數及溫度分佈之比較。研究結果顯示，使用閃爍改善模組全橋式架構燈管平均光通量可提升約24%，部分橋式架構燈管平均光通量雖無提升，但光通亮之變動幅度由15%縮小至7%，閃爍改善模組確可改善燈管閃爍現象。部分橋式架構平均光通量比全橋式架構燈管高出164%。若將LED超壓工作，在LED阻抗不變的情況下，電壓升高，消耗功率以平方成正比之勢增加，分別超過預期值達100%、78.6%。LED燈條使用鋁均溫板前後之最高溫度相差45.9℃，顯示鋁均溫板對LED散熱助益甚大。而所建構之燈管F光通量為590 lm，消耗功率為14.5W，功率因數為0.92，市售LED燈管以156顆LED構成，光通量為750 lm，消耗功率為12W，功率因數為0.53，就光學及電性結果可知，本研究之驅動架構競爭力顯現，可知以交流電直接驅動LED燈管具體可行，並且可大幅降低零件數，對於商業化並走進家庭及辦公室照明市場可期。

Lighting applications consume about 20% of the whole energy in the world every year. LED lighting is well predicted to be spread more and more because of the enhancement of the electrical-to-optical conversion efficiency of LED. For remaining the luminous flux output of LED light source, a function of constant current control from the driver is fundamental to drive it under the fluctuation of alternative current from the power plant. It is difficult to lower the price of the driver due to the complicated circuits and the associated electronic elements. The reliability of the electronic elements built in the driver may lower than the LED. The life-span of LED light source by driver is thus shorter than that of LED. Without the driver for LED light source this study provides six approaches of the bridge rectifier circuit utilizing LED’s rectification function to meet the alternative current directly. There are six two-feet T8 LED light sources are constructed where each light source is composed of 120 pieces of 3528 SMD LED associated with the glass tube. These six light source are compared to a commercial one, which uses a driver to supply to 156 pieces of SMD LED, on the luminous flux, current consumption, power consumption, electrical-to-optical conversion efficiency, power factor and temperature distribution. Results show that the bridge rectifier associated with electric capacity may enhance luminous flux about 24%. If the LED is working at an over voltage, the consuming power is proportional to the square of the working voltage. Using the aluminum plate for LED light source may lower the peak temperature of 46 ℃. Besides, The light source of number F has 590 lm on luminous flux, 14.5W on the power consumption and 0.92 on power factor, while the commercial one composed of 156 pieces of SMD LED has 750 lm on luminous flux, 12 W on the power consumption and 0.53 on power factor. This study reveals that the AC direct driving LED light source is significantly excellent to the commercial ones, and has the advantage in price in the future which is well predicted.

明志科技大學碩士學位論文指導教授推薦書......i
明志科技大學碩士學位論文口試委員會審定書....ii
明志科技大學學位論文授權書................iii
誌謝....................................iv
摘要.....................................v
Abstract................................vi
目錄...................................viii
表目錄...................................xi
圖目錄...................................xii
第一章 緒論..............................1
1.1 研究背景與動機.....................1
1.2 研究目的..........................2
1.3 文獻回顧..........................3
1.4 本文架構..........................6
第二章 基礎原理..........................7
2.1 發光二極體.........................7
2.2 基本整流電路.......................9
2.2.1 半波整流...........................9
2.2.2 中央抽頭式全波整流 .................10
2.2.3 橋式整流..........................10
2.3 光的單位名詞及定義..................11
第三章 實驗架構...........................14
3.1 零件的選擇.........................14
3.1.1 LED...............................14
3.1.2 突波吸收器..........................16
3.1.3 電容...............................17
3.1.4 保險絲.............................18
3.2 實驗儀器...........................19
3.2.1 自耦式變壓器........................19
3.2.2 直流電源供應器......................20
3.2.3 照度計.............................21
3.2.4 紅外線熱顯像儀......................21
3.2.5 積分球.............................23
3.3 測試項目及方法......................24
3.3.1 電性測試...........................24
3.3.2 光學測試...........................25
3.3.3 溫度量測...........................26
3.3.4 散射損失測試........................28
3.3.5 耐久性測試..........................28
第四章 結果與討論..........................30
4.1 電路設計及製作.......................30
4.2 交流驅動LED燈管構型..................34
4.2.1 燈管A..............................34
4.2.2 燈管B..............................38
4.2.3 燈管C..............................41
4.2.4 燈管D..............................45
4.2.5 燈管E..............................47
4.2.6 燈管F..............................47
4.2.7 燈管G..............................48
4.2.8 各燈管架構之統整.....................48
4.3 光通量分析..........................49
4.4 消耗電流分析........................52
4.5 消耗功率分析........................53
4.6 發光效率分析........................54
4.7 功率因數分析........................55
4.8 整體評估...........................56
4.9 耐久性試驗..........................57
4.10 溫度分佈分析........................59
4.10.1 鋁均溫板效應........................59
4.10.2 燈管溫度分析........................62
4.11 燈管散射損失分析....................65
4.12 經濟效益分析........................65
4.13 擬技轉廠商之SWOT分析................66
第五章 結論與未來展望......................68
5.1 結論...............................68
5.2 未來展望............................69
參考文獻....................................71
個人資料....................................74

[1]林芬卉(2010)，“LED從顯示器背光邁向照明市場商機”，民國99年10月20 檢自：http://www.digitimes.com.tw/tw/dt/n/shwnws.asp?CnlID=13&packageid=3894&id=0000203556_5V044YWT67GEKJ5U4YVMV&cat=2&ct=1
[2]郭啟田(2010)，“市面上各種燈具光源介紹”，能源與生活月刊2010年6月，pp.32-34。
[3]周志敏、紀愛華(2010)，“白光LED驅動電路設計與應用實例”，初版，人民郵電出版社
[4]曾偉菁(2006)，“發光二極體發光特性及其驅動電路之研究”，國立成功大學電機工程學系碩士論文 。
[5]劉軒良(2007)，“以脈波驅動發光二極體提升發光效能之研究”，國立成功大學機械工程研究所碩士論文。
[6]廖啟男(2007)，“三色發光二極體操作特性研究”，國立中山大學電機工程學系碩士論文。
[7]W. J. B. Heffernan, L. P. Frater, N. R. Watson, (2007) “LED replacement for fluorescent tube lighting,” in Power Engineering Conference, Perth, WA, Dec, pp. 1-6.
[8]李冠毅(2010)，“交流驅動高功率發光二極體照明模組之研究”，虎尾科技大學光電與材料科技研究所碩士論文 。
[9]林時沂(2010)，“LED TIR Lens應用於室內照明之設計研究”，國立臺灣科技大學電機工程系碩士論文。
[10]石安鐘(2010)，“地下室停車場照明之研究”，國立高雄應用科技大學電機工程系碩士論文。
[11]夏永富(2010)，“多用途節能LED照明系統”，國立高雄應用科技大學電子工程系，碩士論文。
[12]陳保生(2010)，“LED燈管及反射罩之光學設計研究”，國立臺灣科技大學電機工程系，碩士論文。
[13]黃一庭(2008)，“LED交流驅動之研究”，國立台灣大學機械工程學研究所，碩士論文。
[14]晶元光電股份有限公司，“晶元光電的高電壓LED於照明應用達到令人驚豔162流明/瓦“民國99年11月12日 檢自：http://www.epistar.com.tw/_chinese/04_pr/02_detail.php?SID=9
[15]劉如熹、王健源，“白光發光二極體製作技術─21世紀人類的新曙光”，初版，全華科技圖書，臺北 (1991)
[16]Seiya，“LED 發 光 原 理 圖 解 說 明”，民國100年1月1日 檢自：http://www.ledcase.com/light-2.htm
[17]LED-SHOP，“LED原理”，民國100年1月1日 檢自： http://www.led-shop.com.tw/page38.htm
[18]LED inside，“簡述LED發光原理”，民國100年1月1日 檢自：http://www.ledinside.com.tw/led_light_200710
[19]孫培真，“新世代節能環保照明─白光LED”，生活科技月刊，三十八卷第七期，pp.104-113 (2005)
[20]財團法人工業技術研究院，“白光LED技術概況”民國99年10月1日 檢自： http://www.itri.org.tw/
[21]張英彬，“電力電子學”，二版，高立圖書有限公司，臺北 (1990)
[22]李碩重，“照明設計學”，初版四刷，全華科技圖書，臺北 (1997)
[23]何正倫，“照明與照明設計”，初版，慈恩書局，臺北 (1988)
[24]許招庸，“現代照明實務”，初版，全華科技圖書，臺北 (1998)
[25]億光電子股份有限公司，“產品規格”民國100年1月1日 檢自：http://www.everlight.com/datasheets/67-21-XK2C-BXXXXXXXXX-2T_datasheet_new_template_V1.pdf
[26]張英彬、柯聖浩，“電子安定器之實作技術”，新文京開發出版股份有限公司，二版，臺北 (2006)
[27]茂迪股份有限公司，“可程式直流電源供應器”民國100年1月1日 檢自：http://www.motech.com.tw/products/measurement.aspx?catagory=ProgrammableDC
[28]得益工業儀器有限公司，“產品目錄” 民國100年1月1日 檢自：http://chinese.deree.com.tw/index.php?_Page=product&mode=show&cid=11&pid=18&_lang=T
[29]NEC紅外線技術有限公司，“赤外線サーモグラフィ装置サーモトレーサ「TH9100MR/WR」”民國100年4月20日 檢自：http://www.nec-avio.co.jp/jp/products/ir-thermo/lineup/th9100mr-wr/index.html
[30]阿瑪光電公司，“積分球流明量測系統” 民國100年1月1日 檢自： http://amaoptik.com/tw/product/?PRODUCT_CLASS_B_ID=11
[31]中華民國國家標準(CNS)檢索系統，“CNS 15233 LED道路照明燈具”，民國100年1月1日 檢自： http://www.cnsonline.com.tw/
[32]中華民國國家標準(CNS) 檢索系統，“CNS 15437 (LED T-bar燈)標準”，民國100年1月1日 檢自：http://www.cnsonline.com.tw/