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研究生:潘雯如
研究生(外文):Pan,Wen-Ju
論文名稱:積分球內擋板的幾何效應之研究以實現高準度的光通量值量測
論文名稱(外文):Study of Geometric Effect of Baffle in an Integrating Sphere for PreciseLuminous Flux Measurement.
指導教授:林佑昇林佑昇引用關係
指導教授(外文):Lin,Yo-Sheng
口試委員:孫台平呂學士杜順利
口試委員(外文):Sun,Tai-PingLu,Shey-ShiDu,Shun-Li
口試日期:2013-01-26
學位類別:碩士
校院名稱:國立暨南國際大學
系所名稱:光電科技碩士學位學程在職專班
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:2013
畢業學年度:101
語文別:中文
論文頁數:107
中文關鍵詞:積分球光通量擋板
外文關鍵詞:Integrating SphereLuminous FluxBaffles
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發光二極體(Light Emitting Diodes, LEDs)已廣泛的應用在我們的日常生活中,例如照明設備、手機、交通號誌、大型顯示看板、電子產品等,所以LEDs的特性量測就越重要,其中光學特性量測中最常使用的是光通量量測。本論文主要目的是在實現積分球內部之擋板對光通量的幾何效應。利用4π量測方法將待測燈源放在積分球內,透過光通量量測系統取得積分球內的光通量值,實驗擋板的大小與距離,進而得到其較理想的量測機構,以提高光通量量測的準度。
LEDs are widely used in our daily life, such as lighting equipments, mobile phones, traffic lights, huge bulletin boards, electronic products, etc. The equipment to measure the characteristics of LEDs becomes more important. The most famous equipment of measuring the charateristics of optics is Luminous Flux Measurement.
The subject of this article is to realize the geometric effects of the sizes and the distance of baffles inside the Integrating Sphere. The 4π measurement is applied to put the testing light into the Integrating Sphere, and we obtain the Flux value inside the Integrating Sphere through the Luminous Flux Measurement. To increase the accuracy of the Luminous Flux Measurement, we experiment the various sizes and distance of baffles for creating an ideal measure equipment.
目錄
致 謝 I
中文摘要 II
Abstract III
圖目錄 VII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機及目的 1
1.2相關文獻探討 1
1.3 論文架構 10
第二章 色彩學概論 12
2.1 光的特性 12
2.2 光譜 13
2.3 人眼視覺與視效函數 13
2.4 光度學基本單位 14
2.5 色度學(Colorimetry) 17
第三章 積分球與光通量原理 29
3.1 積分球(Integrating sphere)原理 29
3.2 朗伯表面(Lambertain surface) 31
3.3 朗伯散射(Lambertian scattering) 31
3.4光通量的測量原理 32
第四章 光通量實驗架構 36
4.1 光通量之實驗架構 36
4.2 實驗數據結果 42
第五章 實驗結果與分析 79
5.1實驗結果與分析 79
第六章 結論與建義 103
6-1 結論 103
6-2 未來展望 104
參考文獻 105

圖目錄
圖1-1 在積分球中測量光通量布置圖 2
圖1-2 具有較強方向性的發光強度分布的光源在積分球中量測 3
圖1-3 推薦LED總光通量測量幾何空間 4
圖1-4 建議LED總光通量測量幾何空間 5
圖1-6 Gigahertz-Optik UMPB Port Baffles 8
圖1-7 以阻止任何兩個端口之間的光線分佈在相隔90 8
圖1-8 阻擋光線從一個給定的端口的一個球體中心區域 8
圖1-9 外部的擋板,安裝在90° 9
圖1-10 同時阻隔兩個端口之間的選擇端口從球心 9
圖1-11 安裝積分球上的擋板 9
圖1-12 淅江杭州中為光電技術有限公司的積分球檔板 10
圖1-13 尚澤光電積分球擋板 10
圖1-14 論文研究流程圖 11
圖2-1 電磁波和光的波長 12
圖2-2 明視覺與暗視覺的光譜光視效率 14
圖2-3 A光源與人眼視效函數相對功率分佈曲線 15
圖2-4 立體角定義示意圖 16
圖2-5 CIE 1931標準色度觀察者光譜三刺激值 18
圖2-6 CIE 1931 色度圖 19
圖2-7 CIE 1931 x,y色度圖的麥克爾當橢圓形寬容量範圍(放大10倍) 21
圖2-8 CIE 1960 UCS 色度圖 23
圖2-9 CIE 1960 u,v色度圖的麥克爾當橢圓(放大10倍) 23
圖2-10 CIE 1976 UCS 色度圖 23
圖2-12 各光源的相對光譜功率分布 28
圖3-1 積分球的基本工作原理示意圖 29
圖3-2 積分球內部通量 30
圖3-3 朗伯表面示意圖 31
圖3-4 Lambertian scattering 32
圖3-5 Goinophotometer側視圖 33
圖3-6 積分球線右側視圖 33
圖3-7 右圖為2π幾何量測,左圖為4π幾何量測。 34
圖3-8 形成近場效應圖。 35
圖4-1 1000mm積分球內上視圖、右側視圖 37
圖4-3 檔板立體角 38
圖4-4 量測實驗光源實體圖 39
圖4-6 素鹵燈配光曲線光型分布圖 39
圖4-8 球泡燈配光曲線光型分布圖 40
圖4-10 球泡燈配光曲線光型分布圖 40
圖4-11 實驗一流程圖 41
圖4-12 實驗二流程圖 42
圖4-13 D1鹵素燈擋板45mm之量測光譜圖 43
圖4-14 D1鹵素燈擋板80mm之量測光譜圖 44
圖4-15 D1鹵素燈擋板120mm之量測光譜圖 45
圖4-16 D1鹵素燈擋板160mm之量測光譜圖 46
圖4-17 D1球泡燈擋板45mm之量測光譜圖 47
圖4-18 D1球泡燈擋板80mm之量測光譜圖 48
圖4-19 D1球泡燈擋板120mm之量測光譜圖 49
圖4-20 D1球泡燈擋板160mm之量測光譜圖 50
圖4-21 D1燈管擋板45mm之量測光譜圖 51
圖4-22 D1燈管擋板80mm之量測光譜圖 52
圖4-23 D1燈管擋板120mm之量測光譜圖 53
圖4-24 D1燈管擋板160mm之量測光譜圖 54
圖4-25 D2鹵素燈擋板45mm之量測光譜圖 55
圖4-26 D2鹵素燈擋板80mm之量測光譜圖 56
圖4-27 D2鹵素燈擋板120mm之量測光譜圖 57
圖4-28 D2鹵素燈擋板160mm之量測光譜圖 58
圖4-29 D2球泡燈擋板45mm之量測光譜圖 59
圖4-30 D2球泡燈擋板80mm之量測光譜圖 60
圖4-31 D2球泡燈擋板120mm之量測光譜圖 61
圖4-32 D2球泡燈擋板160mm之量測光譜圖 62
圖4-33 D2燈管燈擋板45mm之量測光譜圖 63
圖4-34 D2燈管燈擋板80mm之量測光譜圖 64
圖4-35 D2燈管燈擋板120mm之量測光譜圖 65
圖4-36 D2燈管燈擋板160mm之量測光譜圖 66
圖4-37 D3鹵素燈擋板45mm之量測光譜圖 67
圖4-38 D3鹵素燈擋板80mm之量測光譜圖 68
圖4-38 D3鹵素燈擋板120mm之量測光譜圖 69
圖4-40 D3鹵素燈擋板160mm之量測光譜圖 70
圖4-41 D3球泡燈擋板45mm之量測光譜圖 71
圖4-42 D3球泡燈擋板80mm之量測光譜圖 72
圖4-43 D3球泡燈擋板120mm之量測光譜圖 73
圖4-44 D3球泡燈擋板160mm之量測光譜圖 74
圖4-45 D3燈管擋板45mm之量測光譜圖 75
圖4-46 D3燈管擋板80mm之量測光譜圖 76
圖4-47 D3燈管擋板120mm之量測光譜圖 77
圖4-48 D3燈管擋板160mm之量測光譜圖 78
圖5-1 鹵素燈在不同距離中的CIE-x變化圖 82
圖5-2 鹵素燈在不同距離中的CIE-y變化圖 82
圖5-3 球泡燈在不同距離中的CIE-x變化圖 83
圖5-4 球泡燈在不同距離中的CIE-y變化圖 83
圖5-5 燈管在不同距離中的CIE-x變化圖 84
圖5-6 燈管在不同距離中的CIE-y變化圖 84
圖5-7 D1三種光源在不同擋板之光通量曲線圖 85
圖5-8 D2三種光源在不同擋板之光通量曲線圖 86
圖5-9 D3三種光源在不同擋板之光通量曲線圖 87
圖5-10 在擋板45mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 88
圖5-11 在擋板80mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 89
圖5-12 在擋板120mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 90
圖5-13 在擋板160mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 91
圖5-14 鹵素燈在不同距離與擋板之光通量曲線圖 92
圖5-15 球泡燈在不同距離與擋板之光通量曲線圖 93
圖5-16 燈管在不同距離與擋板之光通量曲線圖 94
圖5-17 以鹵素燈為參考基準點之球泡燈光通量 95
圖5-18 以鹵素燈為參考基準點之燈管光通量 96
圖5-19 鹵素燈-擋板在不同距離下的流明變化 99
圖5-20 球泡燈-擋板在不同距離下的流明變化 100
圖5-21 球泡燈-擋板在不同距離下的流明變化 100
圖5-22 球泡燈T5-20cm-擋板在不同距離下的流明變化 102

表目錄
表2-1 各場合所需之演色性指數值 25
表2-2 各色溫給人的感覺與其代表之光源 25
表2-3 各標準光之特性 28
表4-1 實驗設備 36
表4-2 量測距離 37
表4-3 擋板與收光窗孔之夾角 37
表4-4 尚澤光電之光通量系統精度 38
表4-5 量測實驗光源型號 38
表4-6 量測光源之平均光速角與電性設定 41
表4-7 D1鹵素燈擋板45mm之量測數據 43
表4-8 D1鹵素燈擋板80mm之量測數據 44
表4-9 D1鹵素燈擋板120mm之量測數據 45
表4-10 D1鹵素燈擋板160mm之量測數據 46
表4-11 D1球泡燈擋板45mm之量測數據 47
表4-12 D1球泡燈擋板80mm之量測數據 48
表4-13 D1球泡燈擋板120mm之量測數據 49
表4-14 D1球泡燈擋板160mm之量測數據 50
表4-15 D1燈管擋板45mm之量測數據 51
表4-16 D1燈管擋板80mm之量測數據 52
表4-17 D1燈管擋板120mm之量測數據 53
表4-18 D1燈管擋板160mm之量測數據 54
表4-19 D2鹵素燈擋板45mm之量測數據 55
表4-20 D2鹵素燈擋板80mm之量測數據 56
表4-21 D2鹵素燈擋板120mm之量測數據 57
表4-22 D2鹵素燈擋板160mm之量測數據 58
表4-23 D2球泡燈擋板45mm之量測數據 59
表4-24 D2球泡燈擋板80mm之量測數據 60
表4-25 D2球泡燈擋板120mm之量測數據 61
表4-26 D2球泡燈擋板160mm之量測數據 62
表4-27 D2燈管擋板45mm之量測數據 63
表4-28 D2燈管擋板80mm之量測數據 64
表4-29 D2燈管擋板120mm之量測數據 65
表4-30 D2燈管擋板160mm之量測數據 66
表4-31 D3鹵素燈擋板45mm之量測數據 67
表4-32 D3鹵素燈擋板80mm之量測數據 68
表4-33 D3鹵素燈擋板120mm之量測數據 69
表4-34 D3鹵素燈擋板160mm之量測數據 70
表4-35 D3球泡燈擋板45mm之量測數據 71
表4-36 D3球泡燈擋板80mm之量測數據 72
表4-37 D3球泡燈擋板120mm之量測數據 73
表4-38 D3球泡燈擋板160mm之量測數據 74
表4-39 D3燈管擋板45mm之量測數據 75
表4-40 D3燈管擋板80mm之量測數據 76
表4-41 D3燈管擋板120mm之量測數據 77
表4-42 D3燈管擋板160mm之量測數據 78
表5-1 D1之鹵素燈平均值 79
表5-2 D1之球泡燈平均值 79
表5-3 D1之燈管平均值 79
表5-4 D2之鹵素燈平均值 80
表5-5 D2之球泡燈平均值 80
表5-6 D2之燈管平均值 80
表5-7 D3之鹵素燈平均值 80
表5-8 D3之球泡燈平均值 81
表5-9 D3之燈管平均值 81
表5-10 D1 之光通量表 85
表5-11 D2 之光通量表 86
表5-12 D3之光通量表 87
表5-13 在擋板45mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 88
表5-14 在擋板80mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 89
表5-15 在擋板120mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 90
表5-16 在擋板160mm下三種量測光源在不同距離下之光通量 91
表5-17 鹵素燈在不同距離與擋板之光通量表 92
表5-18 球泡燈在不同距離與擋板之光通量表 93
表5-19 燈管在不同距離與擋板之光通量表 94
表5-20 以鹵素燈為參考基準點之球泡燈光通量 95
表5-21 以鹵素燈為參考基準點之燈管光通量 96
表5-22 D1之鹵素燈平均值 97
表5-23 D1之球泡燈平均值 97
表5-24 D1之燈管平均值 97
表5-25 D2之鹵素燈平均值 97
表5-26 D2之球泡燈平均值 98
表5-27 D2之燈管平均值 98
表5-28 D3之鹵素燈平均值 98
表5-29 D3之球泡燈平均值 98
表5-30 D3之燈管平均值 99
表5-31 D1之燈管平均值 101
表5-32 D2之燈管平均值 101
表5-33 D3之燈管平均值 101
表5-34 檔板的最佳使用建議 102


參考文獻
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