臺灣博碩士論文加值系統

植物工廠利用光電科技和水耕技術，迅速地進入農業生產體系，甚至可能成為未來農業主要的發展。本論文將利用LED(Light-Emitting Diode)光源來取代陽光，在室內即可種植作物，為此，我們利用Lighttools 光學模擬軟體，來設計植物工廠的LED高發散模組設計，使用紅、綠、藍光LED，藉由混光腔體混合出一白光，將混光腔體之出射面設成粗糙面，當光線經過粗糙面之後會均勻散佈，因此原本分別為紅綠藍三色之LED經過混光腔體後成為白光，成為植物工廠的照明來源。

Plant Factory use photoelectric technology and hydroponics technology rapidly into the agricultural production system, and may even become the next major development in agriculture. This paper will use LED (Light-Emitting Diode) light source to replace the sun, you can grow crops indoors, for which we use Lighttools optical simulation software to design a plant factory LED high diffusion module, the use of red, green, blue LED, a light mixing bar by a mix of white, the exit surface of the light mixing bar is set to the rough surface when the light after the rough surface will be evenly spread, so originally were red, green and blue LED through the mix optical bar after becoming white, becoming light source plant factories.

誌 謝 1
摘 要 2
ABSTRACT 3
圖目錄 6
表目錄 8
第一章、導論 9
1.1前言 9
1.2研究動機與目的 13
1.3 LED光源介紹 13
1.4 LED光源優缺點 14
表1.2 LED發光顏色與波長 15
1.5LED混光原理 17
第二章、設計理論 20
2.1幾何光學的概念 20
2.1.1透射(Transmission) 20
2.1.2吸收(Absorption) 21
2.1.3反射(Reflection) 22
2.1.4折射(Refraction) 23
2.2幾何光學的概念 24
2.2.1光度學介紹 24
2.2.2光度計量學 24
2.2.3理想光源 26
第三章 植物工廠LED模組設計 27
3.1.設計目標 27
3.2設計流程 28
3.3 混光腔體設計 29
3.4 複合拋物面聚光器設計 34
3.5 模組陣列化 41
第四章 結論與未來展望 48
參考文獻 49



圖目錄

圖1.1植物工廠種植情形 10
圖1.2植物工廠採用人工光源 11
圖1.3特殊光源培育幼苗 11
圖1.4紅色、藍色、綠色的LED 14
圖2.1 光反射與透射 21
圖2.2 光吸收 21
圖2.3 光反射 22
圖2.4 光折射 23
圖3.1 設計模組 27
圖3.2 設計流程圖 28
圖3.3 紅光頻譜分布與CIE 30
圖3.4 綠光頻譜分布與CIE 31
圖3.6 混光腔體 33
圖3.7 LED經由混光後之模擬圖 33
圖3.8 無粗糙面之混光模擬圖 34
圖3.9 圓形陣列 35
圖3.10 方形CPC 35
圖3.11 CPC規格 36
圖3.12 無CPC之光形 37
圖3.13 無CPC之角度與強度片段圖 38
圖3.14 加上CPC之光形 39
圖3.15 加上CPC之角度與強度片段圖 40
圖3.16 模組陣列化 42
圖3.17 模組陣列化之模擬圖 43
圖3.18 模組陣列之照明分布 44
圖3.19 LED模組陣列加擴散片 45
圖3.21 LED陣列強度與角度分布 47


表目錄

表1.1植物工廠類型 12
表1.2 LED發光顏色與波長 15
表2.1光度學方程式與單位 26

[1]陳明正，遙控混光LED燈泡，南台科技大學電子工程研究所，碩士論文，碩士論文(2006)
[2]張孝安，虹吸式半水耕種植系統應用在植物工廠之可行性研究，台灣海洋大學河海工程研究所，碩士論文(2014)
[3]比爾-朗伯定律，URL: http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=27250，高瞻自然科學教學資源平台
[4]透射，URL: http://www.microvision.com.cn/led/led-FW.html，維視數字圖像技術有限公司
[5]發光二極體，URL:http://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%99%BC%E5%85%89%E4%BA%8C%E6%A5%B5%E7%AE%A1，維基百科
[6]鄭欽源，LED照明模組設計及效能評估，中央大學光電科學研究所，碩士論文(2011)
[7]吳宜甄，擴散板對led混光影響之研究，南台科技大學電機工程研究所，碩士論文(2005)

[8]張詩意，高功率白光LED之混光實驗、模組設計及模擬優化，臺灣科技大學電子工程研究所，(2005)
[9]C.I.E. 1931 Chromaticity Diagram，URL: http://www.ledtronics.com/html/1931ChromaticityDiagram.htm，ledtronics
[10]植物工廠，URL: http://www.wyhmltd.com/main/factory.aspx，旺永水栽培資材有限公司
[11]植物工廠，URL: http://www.calcomp-bio.com/factory/about.aspx?sno=7，金寶生物科技