在一般建築物中，電力消耗主要來自於照明與空調，一般商業大樓照明用電約占總耗電量的30%~40%，更佔全國用電量的15%~20%，由此可見照明於生活中是如此重要，因此本實驗室開發自然光照明系統(NLIS)，將自然光源高效率的傳導入室內作為照明使用，但傳導進入室內的光源過於準值，較難以應用於室內照明，因此如何將傳導進入室內的光線做最有效的照明運用與分配就非常重要，因此本論文設計一放光元件，使用同步多曲面設計法(simultaneous multiple surface,SMS)進行曲面最佳化設計，與原本光源進行比較，可使照射面積放大兩倍，被照面均勻度都有效的上升，依據使用者需求，有效的將光源展開，並且運用實際展示間進行最佳化燈具排列設計，可使有效照射範圍更加廣泛，均勻度提升，因應未來更大區域之室內照明。

In the general building, the most power consumed by illumination and air-condition. In the commercial building, the total power of thirty percent to forty percent consumed by illumination. It has consumed fifteen percent to twenty percent power every year in a country. From above-describe example, illumination is very important, so we develop Natural Light Illumination System ( NLIS). It could efficiently transmit natural light to indoor for illumination, but the light source was too collimated that was not suitable for illumination. For the above reasons, I used simultaneous multiple surface method to design a novel freeform Fresnel lens. It could expand irradiance area, enhance uniformity and efficiency than non-design light source. Finally, I will optimize light arrangement to enhance uniformity and effective irradiance in our demo site.

目次

誌 謝 I
英文摘要 II
中文摘要 III
目次 IV
圖表索引 VII
第一章 緒論……………………………………………………………..1
1.1 前言………………………………………………………………….1
1.2 研究動機與目的…………………………………………………….2
1.3 章節概述…………………………………………………………….3
第二章 自然光照明簡介………………………………………………..4
2.1 太陽能介紹………………………………………………………….4
2.2 太陽能用途與優點………………………………………………….7
2.3 自然光照明系統介紹……………………………………………….9
第三章 基礎理論與照明設計概述……………………………………11
3.1光學元件與原理……………………………………………………11
3.1.1司乃爾定律(Snell’s Law) ………………………………………..11
3.1.2 基礎光學元件……………………………………………………13
3.2 照明設計…………………………………………………………...16
3.2.1光通量(Luminous flux, F) ………………………………………..16
3.2.2光強度（Luminous intensity, I）…………………………………17
3.2.3照度(Illuminance, E) ……………………………………………...18
3.2.4均勻度(Uniformity, U) …………………………………………...19
3.2.5輝度 (Luminance, L)……………………………………………...19
3.2.6眩光 (Glare)………………………………………………………20
3.2.7色溫 (Color Temperature)………………………………………...22
3.2.8演色性(Color Rendering Index)…………………………………..24
第四章 自由曲面菲涅耳透鏡設計……………………………………25
4.1 設計概念…………………………………………………………...25
4.2 設計流程…………………………………………………………...27
4.3 設計參數…………………………………………………………...27
4.4 設計模擬結果……………………………………………………...29
4.5 結果分析…………………………………………………………...34
第五章 建立展示間照明設計…………………………………………36
5.1 室內照明準則……………………………………………………...36
5.2 參數設定…………………………………………………………...37
5.3 模擬結果與分析…………………………………………………...39
第六章 結論與未來展望………………………………………………42
6.1 結論………………………………………………………………...42
6.2未來展望……………………………………………………………42

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