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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:洪建成
研究生(外文):Chien-Cheng Hung
論文名稱:適用金線連植物全程培育之可調光人工光源 系統之研製
論文名稱(外文):Designing a Dimmable Artificial Lighting Source for Anoectochilus Formosanus Hayata
指導教授:黃朝欽
指導教授(外文):Chao-ching Huang
口試委員:顏豪呈陳國光黃朝欽
口試委員(外文):Hau-Chen YenChao-kuang ChenChao-ching Huang
口試日期:2012-06-29
學位類別:碩士
校院名稱:和春技術學院
系所名稱:電機工程研究所
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:78
中文關鍵詞:金線連冷陰極燈管發光二體低頻脈波寬度調變寄生電容
外文關鍵詞:Anoectochilus Formosanus HayataCold Cathode Fluorescent LampLight Emitting DiodeLow Frequency Pulse Width Modulation(LFPWM)Parasitic Capacitor
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因紅光之波長、藍光之波長對於金線連生長週期過程中有明顯影響生長,但瓶苗、小苗、成株皆須有不同光源照度,不適合的光強度對植物的生長反而有害,並造成能源浪費及植物的損耗。
本文為了讓金線連各階段所需的光強度,所以提出冷陰極燈管結合紅、藍LED電路都以低頻脈波寬度調變(LFPWM)電路來進行調光功能。本文並提出冷陰極背光模組均光設計,利用鋁背板的外型來改變與燈管之間會產生的寄生電容,使各燈管與金屬導電外殼所產生寄生電容效應均為相同,達到均勻的燈管電流輸出,使得光源照度均勻。最後,實際研製一組針對植物三個階段成長過程的電路,各階段電路總效率為78%以上,最高滿載總效率為86.3%。

Some particular wavelengthsof light, such as the red part and the blue, are the most essential part for photosynthesis.There is a kind of substance, riboflavin, can turn solar energy into nutrition which is needed by plants.The thesiswill focus on developing high efficiency and dimmable controlled backlight driving systems for cold cathode fluorescent lamps (CCFLs) and light emitting diodes (LEDs). By the way, this combined light source could increase the growth in each stage of plants: seedlingsin flasks, juvenile, and large seedlings.
This thesisproposes a novel indoor plant-lighting scheme in which red LEDs, blue LEDs and CCFLs are combined to work as effective light sources. The combinations examined in this thesishave been proven effective in improving the growth uniformity of Anoectochilus Formosanus Hayata.Finally, the driver is implemented to drive a light source combined by CCFL, R-LED andB-LED. Experimental results show that the proposed circuit can be obtained the highest efficiency is 86.3%.

中文摘要I
AbstractII
目錄III
圖目錄V
表目錄VIIII
第一章緒論1
1-1研究動機1
1-2 論文大綱8
第二章金線連人工光源培育9
2-1金線連介紹9
2-2人工光源系統應用於植物全程培育10
2-3新型植物用燈具電路架構概述11
2-3-1背光板模組概述11
2-3-2功因修正電路12
2-3-4 LED驅動電路概述15
2-3-5 調光電路概述16
第三章新型植物用燈具18
3-1設計新型植物用燈具研製18
3-1-1多燈管均流技術19
3-2新型植物用人工光源之電路原理分析28
3-2-1功因修正電路動作原理分析31
3-2-2冷陰極燈管安定器動作原理分析34
3-2-3 LED驅動電路動作原理分析41
第四章參數設計與實際測試44
4-1電路參數設計44
4-1-1功因修正電路參數設計44
4-1-2 冷陰極燈管驅動電路參數設計48
4-1-3 LED驅動電路設計52
4-1-4 LFPWM電路設計54
4-3新型與現有燈具多點照度比較64
第五章結論與未來展望70
參考文獻72
圖目錄
圖1-1 90-99年度因天災農作物損害金額統計圖1
圖1-2台灣地區住宅空屋率歷次普查結果3
圖1-3植物光合作用之光譜分佈4
圖1-4 T5螢光燈發光範圍5
圖1-5 CCFL之光譜示意圖7
圖1-6 CCFL與R/B-LED結合之光譜示意圖7
圖2-1台灣金線連9
圖2-2現有栽培金線連的流程圖11
圖2-3傳統背光模組12
圖2-4升壓型功率因數修正電路13
圖2-5電感電流與功率開關之關係圖14
圖2-6半橋諧振式換流器架構15
圖2-7降壓式(Buck)驅動電路架構16
圖2-8低頻脈寬調變(LFPWM)波形17
圖3-1溫室金線連栽培盆18
圖3-2背光模組燈管與鋁背板之分散電路等效模型20
圖3-3背光模組燈管與鋁背板集總電路等效模型20
圖3-4雙高壓背光模組集總模型等效過程22
圖3-5現有冷陰極燈管均流電路23
圖3-6燈管串聯架構25
圖3-7一般鋁背板與燈管示意圖26
圖3-8新型鋁背板A與燈管示意圖26
圖3-9新型鋁背板B與燈管示意圖26
圖3-10新型植物用燈具外型27
圖3-11新型植物用燈具側面27
圖3-12新型植物用燈具電路架構28
圖3-13新型植物用燈具電路29
圖3-13新型植物用燈具電路(續)30
圖3-14升壓式功因修正電路架構31
圖3-15升壓式電路操作於DCM時之電感電壓VL1、電流iL1波形32
圖3-16半橋式串聯諧振並聯負載電路架構35
圖3-17半橋諧振電路主要電壓、電流波形35
圖3-18半橋串聯諧振並聯負載電路開關導通狀態圖36
圖3-19燈管雙高壓架構37
圖3-20燈管串聯等效電路39
圖3-21串聯共振並聯負載等效電路39
圖3-22諧振槽等效電路41
圖3-23降壓式(Buck)驅動電路架構41
圖3-24降壓式驅動電路在不連續導通模式下操作42
圖3-25降壓型驅動電路在DCM時電感電壓與電流波形43
圖4-1Vac與iac波形圖(Vac=110 Vrms)47
圖4-2Vac與iL1波形圖(Vac=110 Vrms)47
圖4-3Vgs1與iL1波形圖47
圖4-4變壓器量測方式49
圖4-5燈管穩態輸出波形51
圖4-6 B-LED穩態輸出波形54
圖4-7 R-LED穩態輸出波形54
圖4-8 NE555電壓與低頻方波訊號圖55
圖4-9數位調光燈管輸出波形 56
圖4-10數位調光LED輸出波形 57
圖4-11新型燈具各階段效率功因59
圖4-12設定金線連栽培盆光源量測位置60
圖4-13新型與現有燈具均光曲線圖65
圖4-14 R-LED各電流值均光曲線圖68
圖4-15 B-LED各電流值均光曲線圖69
表目錄
表1-1 T5螢光燈管與冷陰極燈管比較6
表4-1 PFC設計規格44
表4-2 CCFL燈管規格48
表4-3變壓器二次側之雜散電感值49
表4-4新型鋁背板與各燈管寄生電容值49
表4-5燈管輸出參數50
表4-6 LED規格52
表4-7新型燈具全程設計各燈具58
表4-8新型燈具各階段功率數據58
表4-9金線連栽培盆所設定的光源量測點60
表4-10 T5螢光燈在1600 Lux各點量測照度值61
表4-11 T5螢光燈在1800Lux各點量測照度值61
表4-12 T5螢光燈在2000Lux各點量測照度值61
表4-13 T5螢光燈在2200Lux各點量測照度值62
表4-14 T5螢光燈在2400Lux各點量測照度值62
表4-15新型燈具在1600 Lux各點量測照度值62
表4-16新型燈具在1800 Lux各點量測照度值63
表4-17新型燈具在2000 Lux各點量測照度值63
表4-18新型燈具在2200Lux各點量測照度值63
表4-19新型燈具在2400Lux各點量測照度值63
表4-20新型與現有燈具在1600 Lux下照度比較64
表4-21新型與現有燈具在1800 Lux下照度比較64
表4-22新型與現有燈具在2000 Lux下照度比較64
表4-23新型與現有燈具在2200 Lux下照度比較65
表4-24新型與現有燈具在2400 Lux下照度比較65
表4-25新型燈具R-LED在電流150 mA下量測各點照度值66
表4-26新型燈具R-LED在電流225 mA量測各點照度值66
表4-27新型燈具R-LED在電流255 mA下量測各點照度值67
表4-28新型燈具B-LED在電流150 mA下量測各點照度值67
表4-29新型燈具B-LED在電流225 mA下量測各點照度值67
表4-30新型燈具B-LED在電流300 mA下量測各點照度值67
表4-31 R-LED設定電流150 mA、225 mA、255 mA下計算值68
表4-32 B-LED設定各電流150 mA、225 mA、255 mA下計算值69

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