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棒球場專用之LED照明燈具設計與研究

為了解決led cob smd比較的問題，作者朱家甫 這樣論述：

目 錄摘要 IABSTRACT II誌謝 IV目錄 V表目錄 VIII圖目錄 X第一章 緒論 11.1前言 11.2研究動機與目的 31.3文獻回顧 51.3.1 LED照明的應用與效益 51.3.2大範圍場域照明 61.3.3體育場館照明設計 121.4論文架構與流程 15第二章 相關光學名詞與照明法規介紹 172.1光學名詞介紹 172.1.1光通量(Luminous flux) 172.1.2照度(Illuminance) 172.1.3發光效率(Luminous efficacy) 172.1.4色溫(Color temperature) 1

72.1.5光強度(Luminous intensity) 182.1.6發光角度(Beam angle) 182.1.7 COB LED 192.2各國棒球場照明法規 202.2.1台灣運動場地設施規範參考手冊 202.2.2中國JGJ 153-2016 202.2.3日本JIS Z 9120-1995 242.2.4北美照明工程學會IES RP-6-15 282.2.5英國BS EN 12193 282.2.6各國棒球場照明法規統整與分析 30第三章 研究方法 323.1研究流程介紹 323.2模擬軟體介紹 343.2.1 3D 繪圖軟體Solidworks 3

43.2.2光學設計軟體LightTools 343.2.3照明環境模擬軟體DIALux 343.3棒球場LED燈具設計 353.3.1 LED光源選用 353.3.2棒球場燈具透鏡設計 363.3.3單盞棒球場燈具設計與規劃 423.4虛擬棒球場域環境建置與照明量測點位規劃 443.4.1虛擬棒球場域環境建置 443.4.2棒球場域照明量測點位規劃 453.5棒球場燈具架設位置與照射模擬方式 473.5.1棒球場燈具架設位置 473.5.2棒球場燈具照明模擬規劃與參數調整 48第四章 研究結果與討論 504.1棒球場LED照明燈具透鏡選用 504.1.1透鏡a光學

模擬結果 504.1.2透鏡b光學模擬結果 524.1.3透鏡c光學模擬結果 544.1.4透鏡d光學模擬結果 554.1.5透鏡照明模擬結果比較與分析 574.2棒球場LED照明燈具尺寸配置 604.3棒球場LED照明燈具架設模擬 624.3.1燈具架設高度評估 624.3.2各高度下所需燈具盞數評估 644.3.3棒球場域照明模擬方式 654.3.4燈具架設高度25m之模擬分析 674.3.5燈具架設高度35m之模擬分析 734.3.6燈具架設高度45m之模擬分析 804.3.7各燈具架設高度模擬結果比較 874.4 本研究與高雄澄清湖棒球場照明系統比較 88

4.4.1棒球場域照明品質比較 884.4.2棒球場域照明系統能源消耗比較 91第五章 結論及未來發展性 925.1結論 925.2未來發展性 92參考文獻 94 表 目 錄表1-1金屬鹵化物燈與LED燈照明系統比較表 13表2-1 COB LED與SMD LED效益比較表 19表2-2台灣棒球場照明品質規範 20表2-3中國體育場館照明品質分級規範 21表2-4中國棒球、壘球場場地照明標準值 21表2-5日本工業規格JIS Z 9120-1995棒球場照明品質標準 26表2-6北美照明工程學會IES RP-6-15運動場館照明分級標準 28表2-7北美照明工程學會I

ES RP-6-15棒球場照明品質規範 28表2-8英國BS EN 12193法規運動場館照明分級規範 29表2-9英國BS EN 12193法規棒球場照明品質標準 29表2-10各國棒球場照明標準 30表3-1 Cree XLamp CXB3590 LED規格表 36表3-2透鏡尺寸規劃表 39表3-3單盞燈具消耗功率比較表 43表4-1台灣棒球場地燈具架設高度統整表 62表4-2各高度下燈具架設基礎盞數預估表 64表4-3燈具架設高度25m之第一階段模擬參數配置表 67表4-4燈具架設高度25m之第一階段模擬結果 68表4-5燈具架設高度25m之第二階段模擬參數配置表

69表4-6燈具架設高度25m之第二階段模擬結果 70表4-7燈具架設高度25m之第三階段模擬參數配置表 71表4-8燈具架設高度25m之第三階段模擬結果 72表4-9燈具架設高度35m之第一階段模擬參數配置表 73表4-10燈具架設高度35m之第一階段模擬結果 74表4-11燈具架設高度35m之第二階段模擬參數配置表 75表4-12燈具架設高度35m之第二階段模擬結果 76表4-13燈具架設高度35m之第三階段模擬參數配置表 78表4-14燈具架設高度35m之第三階段模擬結果 78表4-15燈具架設高度45m之第一階段模擬參數配置表 81表4-16燈具架設高度45m之

第一階段模擬結果 81表4-17燈具架設高度45m之第二階段模擬參數配置表 83表4-18燈具架設高度45m之第二階段模擬結果 83表4-19燈具架設高度45m之第三階段模擬參數配置表 85表4-20燈具架設高度45m之第三階段模擬結果 86表4-21各燈具架設高度模擬結果比較表 87表4-22光源能量損耗差異性 88表4-23燈具架設高度45m光源損耗率20%之模擬結果表 88表4-24本研究實驗成果與高雄澄清湖棒球場照明品質比較表 90表4-25本研究成果與現今高雄澄清湖棒球場的照明系統能耗情形表 91表4-26本研究成果與現今高雄澄清湖棒球場的照明系統用電量比較表

91 圖 目 錄圖1-1 2017至2020年全球LED照明市場規模分析 2圖1-2 2016至2020年全球LED照明市場滲透率分析 2圖1-3現今澄清湖棒球場所使用之金屬鹵化物燈 4圖1-4澄清湖棒球場燈具架設位置(外野燈柱) 4圖1-5澄清湖棒球場燈具架設位置(內野燈柱) 4圖1-6 LED光源的光線軌跡圖 10圖1-7微型透鏡陣列LED燈具示意圖 10圖1-8羽球場照明燈具設計示意圖 10圖1-9透鏡1和2架構關係圖 11圖1-10對稱光形(左)、非對稱光形(右)比較圖 11圖1-11運用無人機進行大範圍場域光品質量測與重建 11圖1-12 (a)大面積場域照明現

場圖；(b)實際現場量測數據影像重建分析圖 12圖1-13燈具以四條水平陣列的排列方式 14圖1-14 Nuevo Los Cármenes足球場照明量測結果圖 14圖1-15 Ramón Sánchez Pizjuán足球場照明量測結果圖 14圖1-16論文流程圖 16圖2-1色溫示意分佈圖 17圖2-2光束角平面示意圖 18圖2-3 COB LED範例圖 19圖2-4中國JGJ 153-2016棒球場照度量測網點規範圖 22圖2-5中國JGJ 153-2016法規對於棒球場燈具架設位置規範 23圖2-6中國JGJ 153-2016法規棒球場燈具照射角度規範 23圖2-

7日本JIS Z 9120-1995法規對於棒球場燈具架設位置規範 26圖2-8日本JIS Z 9120-1995法規燈桿架設高度參照圖 27圖2-9日本JIS Z 9120-1995法規照明量測點位規劃圖 27圖3-1研究方法流程圖 33圖3-2 Cree XLamp CXB3590 LED 35圖3-3司乃爾定律示意圖 36圖3-4 (a)曲率較大之透鏡；(b)曲率較小之透鏡 37圖3-5透鏡與光源之相互關係圖 38圖3-6透鏡尺寸示意圖 39圖3-7屏東棒球場夜間照明實景圖 40圖3-8非對稱配光曲線透鏡開發示意圖 41圖3-9非對稱配光曲線透鏡三視圖 41圖3-

10本研究棒球場LED燈具配置立體圖 42圖3-11本研究棒球場LED燈具配置三視圖 43圖3-12高雄澄清湖棒球場域量測結果 44圖3-13虛擬棒球場域3D建模結果圖 45圖3-14虛擬棒球場域外野量測點位配置 46圖3-15虛擬棒球場域內野量測點位配置 46圖3-16棒球場域照明燈桿配置圖 48圖3-17棒球場LED照明燈具照射參數調整方向 49圖3-18棒球場LED照明燈具安裝配置圖 49圖4-1透鏡a在照射角度30°時之光斑 51圖4-2透鏡a在照射角度40°時之光斑 51圖4-3透鏡a在照射角度50°時之光斑 51圖4-4透鏡a在各角度照射之最大照度值變化線

52圖4-5透鏡b在照射角度30°時之光斑 52圖4-6透鏡b在照射角度40°時之光斑 53圖4-7透鏡b在照射角度50°時之光斑 53圖4-8透鏡b在各角度照射下之最大照度值變化線 53圖4-9透鏡c在照射角度30°時之光斑 54圖4-10透鏡c在照射角度40°時之光斑 54圖4-11透鏡c在照射角度50°時之光斑 55圖4-12透鏡c在各角度照射下之最大照度值變化線 55圖4-13透鏡d在照射角度30°時之光斑 56圖4-14透鏡d在照射角度40°時之光斑 56圖4-15透鏡d在照射角度50°時之光斑 56圖4-16透鏡d在各角度照射下之最大照度值變化線 57圖4

-17各角度照射模擬最大照度值變化線 58圖4-18發光角度大小比較 58圖4-19透鏡c配光曲線圖 59圖4-20透鏡d配光曲線圖 59圖4-21本研究棒球場LED照明燈具光源模組配置位置 60圖4-22本研究棒球場LED照明燈具外觀尺寸圖 61圖4-23本研究棒球場LED照明燈具模擬之光斑圖 61圖4-24本研究棒球場LED照明燈具最低架設高度示意圖 63圖4-25各高度下單盞燈具照射模擬結果圖 64圖4-26 β角的照射方向示意圖 66圖4-27不同燈具照射方向示意圖 66圖4-28燈具架設高度25m之第一階段照度模擬結果圖(外野部分) 68圖4-29燈具架設高度

25m之第一階段照度模擬結果圖(內野部分) 68圖4-30燈具架設高度25m之第二階段照度模擬結果圖(外野部分) 70圖4-31燈具架設高度25m之第二階段照度模擬結果圖(內野部分) 70圖4-32燈具架設高度25m之第三階段照度模擬結果圖(外野部分) 72圖4-33燈具架設高度25m之第三階段照度模擬結果圖(內野部分) 72圖4-34燈具架設在高度25m之棒球場域照明偽色圖 73圖4-35燈具架設高度35m之第一階段照度模擬結果圖(外野部分) 74圖4-36燈具架設高度35m之第一階段照度模擬結果圖(內野部分) 75圖4-37燈具架設高度35m之第二階段照度模擬結果圖(外野部

分) 76圖4-38燈具架設高度35m之第二階段照度模擬結果圖(內野部分) 77圖4-39燈具架設高度35m之第三階段照度模擬結果圖(外野部分) 79圖4-40燈具架設高度35m之第三階段照度模擬結果圖(內野部分) 79圖4-41燈具架設在高度35m之棒球場域照明偽色圖 80圖4-42燈具架設高度45m之第一階段照度模擬結果圖(外野部分) 82圖4-43燈具架設高度45m之第一階段照度模擬結果圖(內野部分) 82圖4-44燈具架設高度45m之第二階段照度模擬結果圖(外野部分) 84圖4-45燈具架設高度45m之第二階段照度模擬結果圖(內野部分) 84圖4-46燈具架設高度45

m之第三階段照度模擬結果圖(外野部分) 86圖4-47燈具架設高度45m之第三階段照度模擬結果圖(內野部分) 86圖4-48燈具架設在高度45m之棒球場域照明偽色圖 87圖4-49燈具架設高度45m光源損耗率20%之照度模擬結果圖(外野部分) 89圖4-50燈具架設高度45m光源損耗率20%之照度模擬結果圖(內野部分) 89圖4-51燈具架設高度45m光源損耗率20%之棒球場域照明偽色圖 90圖4-52台灣電力公司營業用電收費標準 91

銀合金線在金銲墊接合及其LED封裝可靠度研究

為了解決led cob smd比較的問題，作者袁瑞鴻 這樣論述：

本研究分為兩部分，第一部分研究銀合金線於LED晶片的金銲墊打線接合後的界面反應機制與可靠度，同時比較其與銀合金線與鋁銲墊界面反應的差異，結果顯示在As bond後驗證了銀合金線與金銲墊無IMC的生成，其界面反應機制為擴散固溶，在高溫200℃熱老化168小時後，發現添加Pd於銀合金線中可提升線材機械性質，且銀合金線與金銲墊的鍵合強度有提升的趨勢，推測此因隨著熱老化的時間增加, 銀合金與金有足夠的時間進行擴散固溶反應所造成, 亦可從推力測試後, 金屬球在金銲墊的殘留面積變化論證，且銀合金線添加Pd比Au更有助於As bond時的BST強度提升，而添加Au的三元銀合金線則較Pd有助於鍵合強度的熱穩

定性。此外，透過測試關鍵品質管控的Cpk參數, 提出了銀合金線使用於LED封裝產品在打線接合後製程檢測規範的建議。 第二部分則是將摻雜不同比例的Pd與Au元素的二元與三元銀合金線材封裝於白光LED後，進行各項可靠度測試的討論，如硫化、冷熱衝擊、低溫儲存、高溫儲存、高溫操作與高溫高濕操作老化，主要探討各種線材在白光LED成品的初始光通量及可靠度測試後的光通量維持率表現。在發光效率部分，純銀線封裝的LED成品有最佳的亮度表現，整體而言銀合金線封裝成品亮度皆較金線佳，銀合金線封裝的白光LED在高溫高濕老化的光維持率雖然稍差於金線，但尚屬可接受範圍，考慮整體應用需求，包含光通量與各項可靠度表現，

金屬導線的較佳選擇，在二元銀合金線部分為Ag-4Pd銀鈀合金線，三元銀合金線則為Ag-3Pd-20Au銀合金線,且可適用於照明應用的中功率白光LED。