跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(98.84.18.52) 您好!臺灣時間:2024/10/10 19:06
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:曾國源
研究生(外文):Kuo-Yuan Tseng
論文名稱:以自由曲面之微透鏡陣列建構多色LED之最佳光學設計
論文名稱(外文):Using the Freeform Micro-lens Array to Construct the Optimum Optics Design of Multiple Chip LEDs
指導教授:胡能忠吳錦銓
指導教授(外文):Neng-Chung HuChin-Chan Wu
口試委員:胡能忠吳錦銓
口試日期:2011-06-28
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:65
中文關鍵詞:準直全反射透鏡微透鏡陣列擴散板多色LED自由曲面
外文關鍵詞:collimator TIR lensmicro-lens-array diffuserMultiple chip LEDsFreeform
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:374
  • 評分評分:
  • 下載下載:31
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本研究以自由曲面之數學模型,進行準直全反射透鏡及微透鏡陣列擴散板之設計,解決多色LED系統光源中三個問題,一為過大之光源視角所造成效率損失,二為朗伯型光源效應所造成的照度不均勻,三為多色LED晶片擺放位置所產生混光不均勻。將多色LED光源(六顆晶片),經過準直全反射透鏡後,成為近準直光源及達到效率的提升,再以準直光源進行微透鏡陣列擴散板之設計,最後以準直化光源打在微透鏡陣列擴散板,而以方形微結構-角度不同之設計為最佳之結果。微透鏡陣列擴散板,有可解決多色LED之混光不均勻,及提高均勻度之優點。
The main purpose of this thesis is to solve three major problems of Multiple chip LEDs . First problem is bigger view angle makes the low efficiency. Second problem is Lambertian light source effects the un-uniformity analysis surface. Third problem is the position of multiple chip LEDs cause by the mixed-color non-uniformity.
We used the freeform mathmatical models to design the optics device for the collimator TIR lens and micro-lens-array diffuser. In the Multiple chip LEDs (six LEDs) we utilized the designed collimator TIR lens to collimate the LED lighting source then used the collimator light source to design the micro-lens-array diffuser. Finally the ray trace of Multiple chip LEDs light source through the collimator lens and micro-lens-array diffuser. The result showed the square micro-structure in different angle has the best result.
目錄
中文摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
目錄 IV
圖表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 固態照明背景簡介 1
1.2多晶粒LED系統簡介 2
1.3 研究動機和目的 3
第二章 理論基楚 4
2.1 發光二極體原理 4
2.2光度學 6
2.2.1光通量(luminous flux) 7
2.2.2 光強度(luminous intensity) 7
2.2.3照度(luminous intensity) 8
2.2.4亮度(luminance) 9
2-3全頻譜LED照明原理 9
2-3-1 混色原理 10
2-3-2光譜重建 11
2.4 幾何光學原理 11
2.4.1 光的穿透定律 12
2.4.2光的反射定律 12
2.4.3光的折射定律 13
2.5效率與均勻度之分析 14
2.6微透鏡陣列原理 15
2.6.1微鏡片幾何光學原理 16
2.6.2 微透鏡陣列之特性 17
2-7 能量穿透與反射 18
2.7.1 夫瑞奈(Fresnel)方程式 18
2.7.2 外反射條件下的反射率 20
2.7.3內反射條件下的反射率 21
第三章 準直全反射透鏡(COLLIMATOR TIR LENS) 22
3-1發光二極體之光源特性 22
3-1-1光源距離量測面300mm高-分析面半徑200mm 23
3-1-2光源距離量測面300mm高-分析面半徑300mm 25
3.2 準直全反射透鏡自由曲面之數學圖型推導 27
3.2.1雙凸厚透鏡之設計 28
3.2.2全反射自由曲面之設計 29
3.3 準直全反射透鏡-光源系統 31
3.3.1 準直全反射透鏡-單一LED光源 31
3.3.2 準直全反射透鏡-多色LED光源 33
3-4 分析效率與光源視角 36
第四章微結構自由曲面模型 38
4-1 多色LED光源之混光不均於及多重影現象 38
4-2 微結構透鏡自由曲面之數學模型推導 39
4-2-1第一曲面之設計 40
4-2-2第二曲面之設計 42
4-2-2-1 曲面方向設計 42
4-2-2-2 曲面面積大小設計 44
4-2-3第三曲面之設計 47
4-3光源準直化後之二次光學圓形微結構設計之陣列 49
4.4 以方形微結構設計解決漏光之問題 52
4.4.1 固定角度之方形微結構設計 53
4.4.2不同角度之方形微結構設計 56
4-5 分析比較 58
第五章結論與未來展望 61
5.1結果與討論 61
5.2未來展望 62
參考文獻 63
[1]M. Kendall and M. Scholand, "Energy savings potential of solid state lighting in general lighting applications," US Department of Energy, Washington, DC, 2001.
[2]T. Drennen, R. Haitz, and J. Tsao, "A market diffusion and energy impact model for solid-state lighting," 21st Annual North American Conference of the US Association of Energy Economics and International Association for Energy Economics, Philadelphia, 2000.
[3]劉如熹,紀喨勝,「紫外光發光二極體用螢光粉介紹」,全華科技圖書股份有限公司,2005年8月。
[4]Neng Chung Hu, Chin Chan Wu, Shih-Feng Chen and Horng-Ching Hsiao, “Implementing dynamic daylight spectra with light-emitting diodes,” Applied Optics, Vol.47, Issue 17, pp.3114-3123, (2008).
[5]A. Yasukouchi and K. Ishibashi, “Non-visual effects of the color temperature of Fluorescent lamps on physiological aspects in humans,” J. of Physiological Anthropology, 24(1), pp 41-43, (2005).
[6]Iwakiri Kazuyuki, Yasukouchi Akira, Murata Atsuo, “Effects of spectral distribution of light on the arousal level in humans,” Proceedings of the IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics, Vol. 2 No. 2, pp. 271-276 (1999).
[7]S. Leppämäki, Y. Meesters and J. Haukka, “Effect of simulated dawn on quality of sleep – a community-based trail,” BMC Psychiatry, (2003).
[8]P. F. Gasio, K. Kräuchi and C. Cajochen,“Dawn-dusk simulation light therapy disturbed circadian rest-activity cycles in demented elderly,” Experimental Gerontology. Vol. 38, pp. 207-216, (2003).
[9]N. N. Takasu, Satoko Hashimoto, Yujiro Yamanaka, Yusuke Tanahashi, Ayano Yamazaki, Sato Honma, and Ken-ichi Honma, “Repeated exposures to daytime bright light increase nocturnal melatonin rise and maintain circadian phase in young subjects under fixed sleep schedule,” Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. Vol. 6, pp. 1799-1807, (2006).
[10]黃尊意,「以生理訊號探討照明光對人之影響 」,國立台灣科技大學電子工程所碩士學位論文,民國99年6月。
[11]張延瑞,「對不同室內色彩環境之最佳視覺照明光」,國立台灣科技大學光電工程所碩士學位論文,民國99年6月。
[12]陳隆建,「發光二極體之原理與製程」,全華圖書股份有限公司,2008年6月。
[13]J.Warren Blaker, Peter Schaeffer,“OPTICS An Introduction for Technicians and Technologists ”,Pearson Prentice Hall,(2007)
[14]大田登原著,陳鴻興、陳詩涵譯,「色彩工程學 理論與應用」,全華圖書股份有限公司,民國九十六年。
[15]「光度學定義」,台灣平面顯示器材料與元件產業協會,http://www.tdmda.org.tw/。
[16]T. Jarvenpaa, “Measuring color brakup of stationary images in field-sequential-color displays,” Journal of the Society for Information Display, Vol.13, Issue 2, pp.134-144, (2005).
[17]Neng Chung Hu and Chin Chan Wu, “Optimal selection of commercial sensors for linear model representation of daylight spectra,” Applied Optics, Vol.47, Issue 17, pp.3114-3123, (2008).
[18]耿繼業 何建娃,「幾何光學」,全華圖書股份有限公司,2009年。
[19]Yankun Zhen, Zhenan Jiaa, Wenzi Zhang , “The Optimal Design of TIR Lens for Improving LED Illumination Uniformity and Efficiency” , Proc. of SPIE Vol. 6834, 68342K, (2007)
[20]ANSI, International standard: Electronic projection-fixed resolution projectors, 1997, Geneva, Switzerland and: IEC.No. IT7. 228.
[21]K.Kalantar, “Highly light Collimating Unit for Realization of Mosaic Structure Large Size” ,IDWAD'05,pp1273-1276.
[22]H.S.Lee, S.M.Lee, J.S.Choi, J.H.Min, K.Y.Kim, Y.S.Choi, J.H.Yu, J.H.Kim, H.Y.Choi, “Improvement of Color Dispersion in Holographic Back-Light Units Using Best Patterns” ,IDWAD'05,pp1281-1284.
[23]A.Nagasawa, T.Eguchi, Y.Sanai, K.Fujisawa, “A Novel Backlight System with the Unified Component” , IDWAD'05, pp1285-1288.
[24]Ike Teng S., Tang, Jerome, Lin, Ben, “The optical developments of microstructure diffuser” ,IDMC'05,Proceedings of the International Display Manufacturing Conference and Exhibition, IDMC'05,2005,p400-402.
[25]安毓英,曾小東,「光學感測與測量」,五南圖書出版股份有限公司,2004年3月。
[26]R.W. Boyd,“Radiometry and the Detection of Optical Radiation”John Wiley, (1983)
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top