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研究生:謝秉澍
研究生(外文):Ping-Shu Hsieh
論文名稱:應用田口工程計畫法於高功率RGB LED情境照明驅動源電路參數設計
論文名稱(外文):Design of Driving Source Circuit Parameters for High Power RGB LED Mood Lighting System Using Taguchi Method
指導教授:陳明堂陳明堂引用關係
指導教授(外文):Ming-Tang Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:電機工程系
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:101
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:95
中文關鍵詞:情境照明高功率RGB LED返馳式轉換器數位訊號處理器田口工程計畫法
外文關鍵詞:Mood LightingHigh Power RGB LEDFlyback ConverterDigital Signal ProcessorTaguchi Method
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由於節能議題在全球各地所受到的關注逐漸擴大,使得LED之應用更為廣泛,舉凡一般照明與輔助照明皆已加速導入。本研究利用高功率RGB LED作為情境照明之燈源,並採用單級高功因返馳式轉換器做為其驅動源,其中變壓器採用單一繞組輸出,配合序相PWM對LED亮度及色度進行調控。最後再利用田口工程計畫法進行變壓器參數設計,使系統效率最佳化。此外,為了減少電路元件及提升系統性能,轉換器及調光電路皆以數位訊號處理器做為核心,進行整合式調控。論文最後針對系統原型機進行特性測試與分析,結果除驗證系統架構之可行性外,也說明田口方法確實可用以改善效率。
Since the energy saving issue is gradually expanding around the world, LEDs are increasingly being used in general and auxiliary lighting. In this thesis, high power RGB LED is used as the lighting source for mood lighting, and a single-stage flyback converter with high power factor is employed to implement the driving source. The flyback converter uses single winding output transformer, and the control of the luminance and chrominance by phase-shifted PWM. Then the transformer parameter is determined by using Taguchi method to increase the system efficiency. In order to reduce the circuit components and improve system performance, a Digital Single Processor (DSP) is used to integrate the control of converter and dimming circuit. Finally the prototype is tested in laboratory, and the test results verify the feasibility of the system structure. Besides, the test also shows that Taguchi method can be effectively used to optimize the efficiency.
中文摘要…... i
英文摘要…………………………………………………………………ii
致謝........................................ iii
目錄........................................ iv
表目錄…………………………………………………………. vii
圖目錄.................................... viii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 國內外研究概況 2
1.3 研究方法與貢獻 3
1.4 論文內容概要 4
第二章 照明色彩學理論 5
2.1簡介 5
2.2 CIE表色系統 10
2.2.1標準觀測者配色函數 11
2.2.2 CIE 1931 xy 色度圖 12
第三章 田口工程計畫法 16
3.1 簡介 16
3.2 基本理論 16
3.2.1 品質特性 17
3.2.2 品質工程研發過程 19
3.3 直交表 20
3.3.1 直交排列法之定義 21
3.3.2 直交表之選擇及配置 23
3.4 ..品質計量實驗設計法 25
3.4.1 品質損失 25
3.4.2 品質損失函數 26
3.4.3 訊號雜訊比的計算 30
第四章 情境照明之調控 32
4.1簡介 32
4.2 LED介紹 33
4.2.1 .LED元件構造 33
4.2.2 .LED發光原理 34
4.2.3 .LED特點 35
4.2.4 .LED應用 36
4.3 LED驅動源及調光方式 38
4.3.1 恆定電壓與電流限制驅動法 38
4.3.2 線性調光方式 40
4.3.3 脈波寬度調變調光方式 41
4.3.4 脈波振幅調變調光方式 41
4.3.5 脈波頻率調變調光方式 42
4.3.6 相位截斷調光方式 43
第五章 數位式驅動器調控設計與研製 44
5.1系統架構 44
5.2 數位控制器 45
5.3 單級返馳式轉換器功率因數改善 45
5.3.1 功率因數之定義 45
5.3.2 單級返馳式功率因數校正電路 47
5.3.3 電壓隨耦控制法 48
5.4 驅動電路設計與研製 50
5.4.1 主電路元件設計 50
5.4.2 周邊電路設計 55
5.4.3 數位式PI控制器 57
5.5 調光調色電路設計與實現 61
5.5.1 RGB LED陣列調光電路設計 61
5.5.2 數位式PWM調光 67
5.6 原型機之建構與測試 71
5.7 以田口工程計畫法改善驅動器效率 74
5.7.1 參數設計流程 74
5.7.2 因子反應分析 80
5.7.3 變異數分析 82
5.7.4 最佳化參數組合分析 84
5.7.5 確認最佳化參數組合及實驗結果比較 86
第六章 結論與未來研究方向 89
6.1 結論 89
6.2 未來研究方向 90
參考文獻... 91
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