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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:徐國舜
研究生(外文):GuoShun-XU
論文名稱:LED車燈光學之研究
論文名稱(外文):The study of LED lighting on vehicle lamp
指導教授:戴遠東
指導教授(外文):YUAN-TUNG, TAI
口試委員:林烱暐鄭益昌
口試委員(外文):Lin, Chiung-WeiYi-Chang Cheng
口試日期:2014-07-22
學位類別:碩士
校院名稱:萬能科技大學
系所名稱:影像顯示技術研究所
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:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:36
中文關鍵詞:前霧燈Tracepro後剎車燈柱狀透鏡
外文關鍵詞:fog lampTraceprobrake lightsLenticular
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在2010年開始,全球紛紛開始擴充LED核心技術中的MOCVD機台,至2011年產能陸續開出,晶粒價格也隨之下降,帶動了LED照明整體的市場。從2008年所使用的傳統鎢絲燈每千流明成本約0.3美元,螢光燈每千流明僅約0.6美元,LED卻高達近20美元,隨著機台建置、技術提升、晶粒成本下降多種因素,在2012年,LED已經有每流明0.01美元的價格,相信LED照明時代的甜蜜點已經不遠。而造就此因,不外乎其本身的幾大優點:壽命長達十萬小時、體積小、驅動電壓低、耗電量低、反應速率快、無汙染、耐震性佳、光學設計更多元化等,這都是傳統燈泡所不及的。而順著這些的優點,更加速LED在車用照明市場的滲透率,2011年在全球尾燈銷售市場裡更出現了7.8億美元的佳績[1]。
本研究目的是車用前霧燈創新模擬之研究計畫,是由戴遠東指導老師在一百零三年度教育部推動技專校院,所提出的車用節能照明,才能深入了解有關車用照明的新趨勢。而模擬過程中,也遇到了模擬照度上的困難,為了達到法規標準不斷的嘗試來排除困難。
首先是利用業界普遍都在利用的Tracepro軟體,來模擬繪製車用前霧燈,主要是繪製燈杯、反光板、基板與LED等的組合,然後模擬一塊具有吸收光面的方塊板,當模擬光源打在具有吸收光面的方塊板上後,利用燈杯與反光板的造型來控制車用前霧燈的光型,來達到車用前霧燈法規上的標準。
另外還研究利用柱狀透鏡來改善後剎車燈,將點面光呈現出時尚的均勻3D光影。論文探討3D立體光源設計,利用柱狀透鏡原理,所造成分光效應,在不同視角會有不同階的折射繞射光,我們利用此現象,將產生3D立體效應的光型,此種前瞻性的技術開發,將是車燈技術的一大突破。
Since 2010, the MOCVD equipment have been installed globally by LED manufactory, In 2011,with an increasing annual yield capacity. The prices of LED chip have large drops. Therefore, the market of LED is growing fast recently. The price of LED is about 0.1 USD per lumen in 2012. The expert predict the sweet point of LED products is coming soon. Because of long life, small size, low driving voltage, fully color, low power consumption, fast response time, no pollution, anti-seismic, design diversity the LED is variety of design easily. These advantages would accelerate the market share of LED lighting in automobiles. Consequently, the rear-light in automobile market have reached successfully sales of 780 USD million globally [1] .
This research purpose is vehicle the lamp innovates to follow of research project, by YUAN-TUNG TAI teacher in the 2014. I understand about the new trend of vehicle lighting. We try to design different reflection surfaces. By optical simulation, enable result to meet the regulation of government.
First, our study use the Trace-Pro software which is popular used in the industry. Trace-Pro offers lighting designers the most accurate and comprehensive design environment available. Lighting system design often involves strict adherence to system performance criteria, including spatial and angular light output distribution, uniformity, and intensity. Our research is to draw the light cup, light reflector, PCB and LED mechanism. The simulation light source is absorbed by the dark board. The LED light which is reflected by reflectors of parabolic and hyperbola. We successfully get light distributions in illumination and imaging systems. The light spot project on the screen within the LED F3 specification.
In the other hand, we also develop a brake lamp by lenticular lens. Source rays propagate through the flux of each ray allocated for specular refraction and transmission. We utilize this principle will produce the type of 3D stereo effect. Such innovation technological development will be a great progress of the technology of the car light.
目錄
摘要 i
Abstract ii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 導論 1
1.1 前言 1
1.1.1 時尚與現代設計感 2
1.1.2 節能、小尺寸、壽命長、環保 2
1.2 LED發展歷史 2
1.3 研究動機 5
第二章 基礎學理概念 7
2.1 對比與行車安全性 7
2.2 LED光學測量單位 8
2.3 發光二極體驅動電壓 9
2.4 內、外部量子效率 11
2.5 F3類前霧燈法規 12
2.6 煞車燈法規 16
第三章 實驗步驟 17
3.1 繪製車霧燈模擬圖 18
3.2 LED、遮光板的距離與角度調整 19
3.3光學模擬分析圖 21
3.4分析柱狀透鏡薄膜 21
3.5剎車燈柱狀透鏡薄膜角度調整 23
第四章 TracePro光學模擬 26
4.1 TRACEPRO光學模擬方法與步驟 26
第五章 結論與願景 34
參考文獻 35






圖目錄
圖1. 1 全球LED元件產業規模[6] 4
圖2. 1 順向偏壓下載子注入量子井的情況[10] 10
圖2. 2球面座標網與投影幕 14
圖2. 3類型F3前霧燈光分佈圖 15
圖3. 1霧燈製程與實驗步驟 17
圖3. 2後剎車燈實驗步驟 17
圖3. 3TracePro繪製燈杯圖 18
圖3. 4 TracePro繪製燈杯圖 19
圖3. 5 TracePro繪製led 19
圖3. 6 TracePro繪製led 20
圖3. 7 TracePro繪製遮光板 20
圖3. 8光學模擬分析 21
圖3. 9柱狀透鏡薄膜 22
圖3. 10柱狀透鏡薄膜 22
圖3. 11柱狀透鏡薄膜 23
圖3. 12後煞車燈 24
圖3. 13後煞車燈 24
圖3. 14後煞車燈 25
圖4. 1圓錐模型燈 26
圖4. 2圓錐模型燈模擬分析圖 27
圖4. 3圓錐模型燈 28
圖4. 4圓錐模型燈模擬分析圖 28
圖4. 5雙曲模型燈 29
圖4. 6雙曲模型光發散方式圖[15] 29
圖4. 7雙曲模型燈模擬分析圖 30
圖4. 8圓錐雙曲模型燈 31
圖4. 9圓錐雙曲模型燈模擬分析圖 32
圖4. 10圓錐雙曲模型燈模擬分析圖 33
圖4. 11圓錐雙曲模型燈模擬分析圖 33


表目錄
表1. 1不同LED車燈成本 6
表2. 1 98年交通事故件數-按星期及時段分別[8] 8
表2. 2類型F3前霧燈於螢幕上產生之配光要求 13



參考文獻
1.郭浩中、賴芳儀、郭守義,LED原理與應用,五南出版社,民98年6月。
2.呂紹旭,台灣與大陸LED產業發展現況,PIDA光電科技工業協進會出版,民101年1月。
3.謝金河,LED投資新趨勢,財信出版有限公司,民97年5月。
4.交通統計報表,原始警察登記資料98年,交通部運輸研究所,民99年2月12日。
5.許進恭、張正陽、張憲綱,氮化鎵系列PIN紫外光偵測器之研究,國立中央大學光電科學研究所碩士論文,民94年7月。
6.周志敏、紀愛華,LED照明電路設計100例,電子工業出版社,民100年1月。
7.戴明鳳、董俊良,熱電偶式與熱敏式電子溫度器,民98年11月25日。
8.訊技科技公司,TracePro快速學習手冊,五南出版社,民96年。
9.禾宇精密科技股份有限公司,"EP2006-Series電路板雕刻機使用手冊",禾宇精密科技股份有限公司,民95年。
10.張文瑾,積分球–光源量測,五鈴光學股份有限公司。
11.鄭柏左,色彩理論與數位影像,新文京開發出版股份有限公司,民93年。
12.孫慶成,光電概論,全華圖書故份有限公司,民100年2月。
13.李碩重,照明設計學,全華圖書故份有限公司,民93年9月。
14.劉祖明,LED照明驅動器設計案例精解,化學工業出版社,民100年5月。
15.蘇永道、吉愛華、趙超,LED構裝技術,五南出版社,民100年8月。
16.田民波、呂輝宗、溫坤禮,白光LED照明技術,五南出版社,民100年6月。
17.Frank P. Incropera, David P. DeWitt., “Fundamentals of Heat and Mass Transfer,” John Wiley & Sons, Vol. 4, No. 30, 1985.
18.Ben Streetman, Sanjay Banerjee., “Solid State Electronic Devices,” Pearson, Vol. 6, 2009.
19.C.F Klingshirn., “Semiconductor Optics,” Sciencep, Vol. 4, 200
20.劉惠恩,LED車用照明技術之研究,民101年6月。
21.Baidu,Tracepro學習教程,民99年6月。
22.Lambda Research Corporation,TracePro產品特點,民103年。
23.王珏,圓錐曲線光學性質,民99年7月。

















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