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辦公室創新LED燈具設計之研究

研究生:周澤亞

指導教授:周鼎金

校院名稱:國立台北科技大學

系所名稱:建築與都市設計研究所

 

論文出版年:2010

 

論文摘要

辦公室照明環境須考量使用者生理與心理感受,且須符合照明各項指標。使用LED照明為目前發展之趨勢,但LED光源與舊有光源發光特性不同,亦尚未訂定相關標準,故不適用舊有照明器具之光源直接替換。

本研究以LED辦公室照明器具為基礎,提出創新設計,針對相異之光源特性設計適合辦公環境使用之照明器具,以滿足照明與環保、節能之方向。並嘗試以TRIZ法則導入燈具變更設計想法,探討LED燈具應用,提出應用於辦公室輕鋼架之模組化LED燈具,以光學軟體加以驗證檢討,評估其可行性。

本研究之設計模擬係以燈具單元搭配LED單顆晶片,在相同模擬環境下,經光學軟體TraceProDIALux模擬後得知:
1. LED
光源之封裝影響晶片發光角度,當LED光源流明值提高、燈具照度相對增加;LED燈具二次光學足以影響光源效率,經設計驗證結果證實,晶片光源發光搭配反射器材質之Perfect Mirror後,佈光角度達到配光要求,燈具效率亦有良好效果。
2.
本研究模擬結果得知LED光源耗電量低,與燈具結合為新興之高效率燈具。以CNS國家標準建議辦公室照明用電密度15W/m2,經模擬後在節能方面可合乎標準並有極大改善。
3.
利用TRIZ法則設計研發之模組化燈具系統可經由規劃之照度與空間,自行增減數量需求,在節能方面有極大改善,照度值亦符合室內照明需求。

學校教室橫向配置燈具設計之研究

研究生:周宜靜

指導教授:周鼎金

校院名稱:國立台北科技大學

系所名稱:建築與都市設計研究所

論文出版年:2009

 

論文摘要

良好的學校教室照明應符合學校教室照明各項指標,提供充足的照度、光分佈均勻、無眩光影響與節能等特性。目前國內學校教室燈具為防止眩光而加裝格柵板,然而加裝格柵板雖可使燈具之眩光減少,但同時亦會降低燈具效率;因此本研究冀望設計ㄧ款不需要格柵板的橫向配置燈具。

本研究以Auto CAD2004繪製燈具草圖,再透過光學軟體模擬驗證與檢討,評估橫向配置燈具應用於學校教室照明之可行性。
經過光學軟體模擬驗證,分析數據獲得的結果如下:
1.學校教室照明的耗電量越少越佳,將本研究設計的學校教室橫向配置燈具以9盞配置於虛擬空間中進行模擬,用電密度為9.17 W/m2,比學校教室照明與節能參考手冊規定的教室建議限制的照明用電密度15 W/m2少三分之一,合乎節能標準。

2.本研究設計的學校教室橫向配置燈具採用T5 28W螢光燈2管,燈具效率為89.7%,其佈光方式為直接照明。將燈具以9盞配置於虛擬空間中進行模擬,其數據結果為,作業面平均照度617lx,均齊度0.56,眩光指數範圍介於14-19之間,均符合學校教室照明與節能參考手冊之標準。

LED照明之熱回收效能研究

研究生:蔡岱均

指導教授:周鼎金

校院名稱: 國立臺北科技大學

系所名稱: 建築與都市設計研究所

 

論文出版年:2010

 

 

論文摘要

台灣的能源十分缺乏,約98%以進口為主,因此若無法有效減少能源消耗,不但影響整體國力及競爭力,更會污染且破壞環境。我國建築使用電中,以照明設備佔建築物總耗電量第二高。近年能源危機與節能減碳議題下,政府有計畫性推廣LED,由於LED擁有低耗能、環保、壽命長等優點,因此被各方看好取 代傳統照明成為未來照明光源。

LED是一種高熱發光元件,約有15~20 轉換成可見光,其餘都轉換成熱能,而這些廢熱若無法排除,將會造成光衰及壽命減少等問題。本研究首先研究LED散熱技術,瞭解現今散熱發展趨勢與瓶頸,有助於LED散熱效率。再結合最合適熱回收技術,使能源可再回收利用,減少能源的消耗。

本研究主要探討LED散熱及熱回收之性能,開發出液冷散熱系統整合熱回收系統的原型,其系統散熱效能最佳化組合的平均系統熱阻為0.138 W/m℃,明顯優於被動式鋁製鰭片散熱的4.83 W/m℃。LED熱回收系統效益分析中,LED熱回收系統製造熱水成本為其他熱水器製造熱水成本的10~19%;在二氧化碳排放分析中,LED熱回收系統在各項熱水設備類型中其二氧化碳排放量為最低的,是其他設備的10~36%

混合照明環境下照度與色溫度變化對心理反應之研究

研究生:賀大行

指導教授:周鼎金

校院名稱: 國立臺北科技大學

系所名稱: 建築與都市設計研究所

 

論文出版年:2008

 

論文摘要

過去使用者往往習慣於視覺對象與周圍照度一致的照明環境,在維持空間照度連續性的前提下,卻造成不必要的能源浪費,然而混合照明的方式,能夠兼具視覺對象所需要之高照度與周圍照度均勻的特點,減少全面照明使用量,搭配局部照明使用,可有效達到降低照明耗能的目標。故本研究於視覺舒適與能源節約的角度,找尋符合需求的照明環境。

本研究擬探討混合照明環境與心理反應之關係,藉由模擬實驗的操作,選取30名受測者,在基本作業面照度的標準下,控制光輸出比例與色溫度變化兩項變因,進行主觀性的滿意程度評價,所得心理量結果,透過單因子變異數分析,針對所設定六種照度分配方式及四種光源色溫度變化,檢討心理滿意程度之差異,以相關分析,探討其相關性,並綜合節能效益評估,進而本研究所獲得之結論,可供混合照明設計之參考。
相關結論如下:
1.全面照明照度500 lx搭配局部照明照度0 lx與全面照明照度400 lx搭配局部照明照度100 lx之照度分配方式,其心理滿意程度較其他環境為高。

2.全面照明照度舒適性與混合照明環境品質滿意程度,兩者之間具有高度的正相關性。

3.混合照明環境設計上,同時滿足視覺舒適與節能的混合照明環境,建議使用全面照明照度400 lx搭配局部照明照度100 lx之組合方式。

導入TRIZ方法於個人工作站與局部照明整合之研究

研究生:黃竣道

指導教授:周鼎金

校院名稱: 國立臺北科技大學

系所名稱: 建築與都市設計研究所

 

論文出版年:2008

 

 

論文摘要

辦公室照明設計對日常生活和工作性質的關係十分密切,照明適當與否對於工作情緒與生活作息也會有影響,不僅在於要求明亮,亦要照顧到上班族的生理及心理感受。目前辦公室多採用個人工作站為主要作業台面,故本研究將探討個人工作站與局部照明之整合,同時可減少辦公室的照明耗能,達到節能減碳之推廣。

              本研究係蒐集國內外辦公室照明規範與國內辦公系統家具之案例,並利用TRIZ法之單一工程特性的創新法則,作為初步整合提案之方針,經照明設計軟體及3D模擬後,提出整合構想,並建置足尺比例模型,同時局部照明採用14WT5之螢光燈,經受測者於實驗室的三種不同照明方式,分別進行閱讀、書寫及電腦操作並給予主觀性的滿意度評價,評估辦公室個人工作站與局部照明整合之可行性。
經過36位受測者重複實驗,分析數據並統整改善建議,結果如下:
1.辦公室作業面照明方式,以全面照明照度330 lx搭配局部照明照度170 lx滿意程度最佳。

2.經實驗證實,辦公室個人工作站照明設計,可採用減少1/3的全面照明,並用局部照明來輔助,皆可從事各種作業型態。

3.TRIZ有助於新產品創新研發,初步設計如遇矛盾問題,可透過TRIZ

法有效快速解決,但推導的法則僅能提供基本概念與方向,而其中的細節與內容需自行建構與推想。設計者作設計之參考。

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