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研究生:任慶軒
研究生(外文):Ching-shiuan Jen
論文名稱:應用於自然光照明系統®之靜態式多層稜鏡集光器
論文名稱(外文):High Efficiency Static Lighting Module Applying the Multiple-Curvature Structure with Natural Light Guiding System for Indoor Illumination
指導教授:黃忠偉黃忠偉引用關係
指導教授(外文):Jong-woei Whang
口試委員:黃忠偉
口試日期:2012-07-18
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:導光管靜態式集光器稜鏡照明
外文關鍵詞:Light pipeStatic concentratorPrismsIllumination
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近年來,環保意識抬頭,綠能產業在全世界越來越被重視。各國產業與學界為了更健康的照明品質及節約能源,提出直接將太陽光導入室內做為照明用途,稱為【自然光照明系統®】。
傳統透鏡式集光器有高聚光比的特性,但透鏡式的集光器對於太陽光入射角度無法容忍,所以透鏡式太陽集光器通常會搭配太陽追蹤系統,使光線在日照時間內皆平行透鏡光軸入射。若是平行光相對於透鏡光軸有一角度的變化,則無法將光線導入至導光管中傳播。
我們提出一種新型結構的靜態式多層稜鏡集光器,設計出以光纖管為中心,光纖管上方設計多層稜鏡結構排列成一倒錐狀,並進一步優化設計各層稜鏡角度,使光線在每層傳遞過程可以保有最大能量,此集光器可收集不同時刻的太陽光,不同角度的光線經過多層稜鏡結構後能夠有效的偏折至光纖管入光面,具有良好的光線角度容忍度。
我們收集了台灣台北四季時間從a.m. 7:00到p.m.5:00之太陽資訊,模擬集光器與光纖收光能力之比較。並針對其它型靜態集光器模組作模擬結果比較。結果一天下來集光器之總集光流明為單用光纖管的2.13倍。故此集光器可在一天中的日照時間內提供穩定的光源引進室內做照明應用。
In recent years, green energy has undergone a lot of development and has been the subject of many applications. Many research studies have focused on illumination with sunlight as a means of saving energy and creating healthy lighting. Today, most daylight collectors use dynamic concentrators; these include Sun tracking systems. However, this design is too expensive to be cost effective.
We have designed a static concentrator, which to collect sunlight for indoor illumination. Natural light illumination systems have collecting, transmitting, and lighting elements. This new natural light illumination system can effectively guide collected sunlight and send it to the basement or to other indoor places for healthy lighting, we have designed a high efficiency optical static lighting module applying the multiple-curvature structure to gather and convergence the collected sunlight from the natural light. There is a system able to gather natural light for indoor lighting, and it can increase more than 213% of the energy used by traditional lighting which only optic fiber.
目錄
論文摘要 I
ABSTRACT II
誌 謝 III
目錄 IV
圖目錄 IVI
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究方法 2
第二章 太陽光照明系統介紹 3
2.1 太陽能介紹 3
2.2 太陽能用途與優點 4
2.3 太陽光頻譜 7
2.3.1 可見光 7
2.3.2 紫外線(ultraviolet) 9
2.3.3 紅外線(infrared) 10
2.4 自然光照明系統®簡介 15
第三章 光學基礎理論 16
3.1 基本照明單位量 16
3.2 輻射度學與光度學 20
3.3 幾何光學原理 21
第四章 稜鏡結構設計概念 25
4.1 集光系統 25
4.2 設計概念 25
4.3 修正設計 28
4.4 Snell’s law 設計分析 34
4.5 Fresnel equation 設計分析 40
4.6 考慮太陽軌跡之優化 45
第五章 模擬結果與分析 48
5.1 修正設計前後能量分析比較 48
5.2 入射角度與效率分析 54
5.3 太陽資訊 59
5.4 引入日照資訊模擬集光器之收光能量 64
第六章 結論與未來展望 68
6.1 結論 68
6.2 未來展望 68
參考文獻 69
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