臺灣博碩士論文加值系統

本論文利用光學軟體以光軌跡追蹤法，模擬LED光源在反光杯中光線的行經路線，計算出接收面的照度值和光通量效率。

In this thesis, the paths of travel of light inside the reflectors are simulated by using an optical software and the light trajectory tracking method to get the illuminance maps and flux efficiency.

中文摘要 I
Abstract II
致謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第1章 導論 1
1.1研究背景 1
1.2研究動機與目的 2
1.3文獻回顧 3
1.4研究流程與方法 6
第2章 發光二極體和光學照明理論 7
2.1電磁波種類 7
2.2 LED發光原理 7
2.3 LED構裝種類 8
2.3.1垂直LED(LAMP-LED) 8
2.3.2平面構裝LED(Flat pack-LED) 8
2.3.3表面黏著式構裝LED(SMD-LED) 9
2.3.4側發光LED(Side-LED) 9
2.4 白光LED發光理論及原理 9
2.4.1三色晶片白光LED 10
2.4.2雙色晶片白光LED 10
2.4.3藍色單晶片加螢光粉白光LED 10
2.4.4 InGaN紫外光單晶片加紅、綠、藍螢光粉產生白光LED 10
2.5白光LED組成材料 11
2.5.1 LED晶片 11
2.5.2螢光粉 11
2.5.3封裝樹脂 11
2.5.4外罩 12
2.6 白光LED封裝過程 13
2.7 光學名詞解釋 14
2.7.1光通量(Luminous flux) 14
2.7.2光強度(Luminous intensity) 14
2.7.3照度(Illumination) 14
2.7.4輝度(Luminance) 16
2.7.5光度量單位總結 16
2.8照明系統衡量指標 18
2.8.1色溫(Color Temperature) 18
2.8.2眩光 18
2.8.3演色性CRI(Color rendering of Light source) 19
2.8.4發光角度 19
2.8.5發光效率 19
2.9光的反射定律 19
2.10光的折射定律 20
2.11 Candela圖介紹 21
第3章 模擬分析 22
3.1光學模擬軟體介紹 22
3.2模擬流程圖和架構圖 23
3.3軟體參數設定 24
3.4建立燈座模型 25
3.5建立反光杯 26
3.6實驗(1):調整反光杯深度 26
3.6.1六種不同深度的反光杯 27
3.6.2六種不同深度的反光杯燈座 28
3.6.3模擬光線實驗 29
3.6.4模擬結果照度圖及照度剖面圖 30
3.6.4 Candela圖形 33
3.7實驗(2):固定反光杯深度，改變反光杯角度 37
3.7.1八種不同角度的反光杯燈座 37
3.7.2模擬光線 40
3.7.3模擬結果照度圖及照度剖面圖 40
3.7.4 Candela圖 45
3.8實驗(3):多反光杯設計 49
3.8.1 推估最大反光杯尺寸 49
3.8.2 四種反光杯規格 50
3.8.3多反光杯實驗架構圖 54
3.8.4模擬光線 54
3.8.5模擬結果照度圖 55
3.8.6 Candela圖 57
3.9模擬實驗(1)、實驗(2)和實驗(3)比較結果 59
第4章 成品製作與實驗 60
4.1實驗工具 60
4.2測量架構圖 61
4.3實驗流程 62
4.4測量方法 63
4.5實驗照片 64
4.5.1實驗架構圖 64
4.5.2實驗模型尺寸圖及成品圖 64
4.5.3實驗測量 67
4.6測量記錄 69
第5章 結果與討論 71
5.1量測數據 71
5.2模擬量測分析 71
5.2.1共用反光杯的模擬分析 71
5.2.2個別反光杯模擬分析 73
5.3測量分析 75
5.3.1共用反光杯的測量分析 75
5.3.2個別反光杯測量分析 75
5.4實驗討論 76
第6章 結論 78
6.1實驗貢獻 78
6.2未來發展 78
參考文獻 79

[1]S. Y. Leung, L. Zhong, J. Wei, Z. L. Xu, C. C. A. Yuan, and G. Q. Zhang, “Optical design and characterization of micro-fabricated light reflector for 3D multi-chip LED module,” International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems, Wroclaw, Poland, Apr. 14-17, 2013, pp. 1-5.
[2]J. Chen, Q. Zhu, Q. Chen, Q. Luo, X. Zhu, and B. Yu, “Reflector design of light emitting diode for uniform illuminance,” Photonics and Optoelectronics, Shanghai, China, May 21-23, 2012, pp. 1-4.
[3]N. T. Tran and F. G. Shi, “LED package design for high optical efficiency and low viewing angle,” 2007 International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology, Taipei, Taiwan, Oct. 1-3, 2007, pp. 10-13.
[4]B. Cao, S. Yu, H. Zheng, and S. Liu, “3D silicon-based packaging for light emitting diodes,” International Conference on Electronic Packaging Technology and High Density Packaging (ICEPT-HDP), Shanghai, China, Aug. 8-11, 2011, pp. 1-4.
[5]蘇永道、吉愛華、趙超、顏怡文，「LED構裝技術」，五南圖書出版股份有限公司，2011。
[6]田民波、呂輝宗、溫坤體，「白光LED照明技術」，五南圖書出版股份有限公司，2011。
[7]郭浩中、賴芳儀、郭守義，「LED原理與應用(3版)」，五南圖書出版股份有限公司，2013。
[8]李農、楊燕，「LED照明手冊(第二版)」，全華圖書，2012。
[9]陳鴻興、陳詩涵，「色彩工程學:理論與應用」，全華圖書，2008。
[10]訊技科技，「TracePro快術學習手冊」，五南圖書出版股份有限公司，2008。
[11]郭浩中、賴芳儀、郭守義，「LED原理與應用(3版)」，五南圖書出版股份有限公司，2013。
[12]「臺灣歐斯朗」， http://www.osram.tw/osram_tw/
[13]周鼎金、江哲銘，「學校教室照明與節能參考手冊」，教育部，2005。
[14]「APIC愛發股份有限公司」， http://www.apic.com.tw/index.php
[15]“TMC,” http://www.tmc.com/
[16]「大作商事」， http://www.daisaku-shoji.co.jp/
[17]“LAMBDA,” http://www.lambdares.com/cn/
[18]“PHILIPS,” http://www.deco.philips.com.tw/
[19]「國家度量衡標準實驗室」， http://www.nml.org.tw/
[20]黃衍介，「近代實驗光學(二版)」，東華出版社，2011。
[21]方長壽，「以Tracepro輔助科學研究的視覺化」，國立交通大學理學院科技與數位學習學程，2012年6月。
[22]C. Tsou, Y.-S. Huang, and C.-W. Lin, “Siliconbased packaging platfonn with embedded solder interconnections for light emitting diode,” in Journal of Physics: Conference Series, vol. 34, 2006, pp. 76-81.
[23]林俊鋒、黃琮暉、陳元鴻，「紅綠藍發光二極體組合混成白光的研究」，遠東學報第二十八卷第三期，pp. 293-307，2011年9月。
[24]黃忠偉、胡能忠，「光學系統模擬設計」，五南圖書出版股份有限公司，2006。
[25]X. He, G. Cao, and N. Zou, “Simulation of white light based on mixed RGB LEDs, ” International Conference on Communication Technology and Application (ICCTA), Beijing, China, Oct. 14-16, 2011, pp. 961-964.
[26]W. K. Jeung, S. H. Shin, S. Y. Hong, S. M. Choi, Y.-G. Suwon, and G.-Do, “Silicon-based, multi-chip LED package,” 2007 Proceedings 57th Electronic Components and Technology Conference, Reno, USA, May 29-Jun. 1, 2007, pp.722-727.
[27]Y. C. Chin, W. G. Chang, S. Y. Chu, and H. L. Wang, “The Average Intensity of Illumination and the Power Optimization,” Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference, Mar. 27-31, 2009, pp. 1-6.
[28]金原傑、朱飛豪，「結合耗能最佳化之實驗室照明設計與實測」，中華民國第三十一屆電力工程研討會，臺南，臺灣，2010年12月3-4日。
[29]古揮廷，「白光LED光源模擬應用與設計」，義守大學電子工程學系，2012年6月。
[30]C. K. Liu, M.-J. Dai, C.-K. Yu, and S.-L. Kuo, “High efficiency silicon-based high power LED package integrated with micro-thermoelectric device,” 2007 International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology, Taipei, Taiwan, Oct. 1-3, 2007, pp. 29-33.
[31]周志遠，「含聚焦片之導光系統的光學性質研究」，國立臺北科技大學電資學院光能與能源產業研發碩士專班，2013年1月。
[32]“ENERGY.GOV,” http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ss1
/led_energy_efficiency.pdf/
[33]S. Muthu, F. J. P. Schuurmans, and M. D. Pashley “Red, green and blue LEDs for white light illumination,” IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, vol. 8, no. 4, pp. 333-338, 2002.
[34]M. Imoto, S. Usuda, H. Mori, and S. Tsurut, “Development for new power white LED module with multifanctional printed-wiring board,” Electrical Machines and Systems. ICEMS. International Conference, Seoul, Korea, Oct. 8-11, 2007, pp. 1889-1890.
[35]K.-F. Hsu, C.-W. Lin, and J.-M. Hwan, “High efficiency batwing thin-film design for LED flat panel lighting,” 2014 9th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT), Taipei, Taiwan, Oct. 22-24, 2014, pp. 480-483.
[36]C. Tsou, Y. S. Huang, and G. W. Lin, “Silicon-based packaging platform for light emitting diode,” 2005 6th International Conference on Electronic Packaging Technology, Shenzhen, China, Sep. 2, 2005, pp. 1-6.