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研究生： 詹弼修
Pi-Hsiu Chan
論文名稱： 導光機構設計模擬分析專家系統之研究
The Study for An Expert System of Light Guide Design,Simulation,and Analysis
指導教授： 張榮森
Rong-Seng Chang
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 光電科學研究所碩士在職專班
Executive Master of Optics and Photonics
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 106
中文關鍵詞： 電腦繪圖 、專家系統 、導光機構設計模擬分析 、電腦模擬 、設計因子要素
外文關鍵詞： Light guide, Expert system, CAD, CAE, Light pipe, Design factors
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    • 本文 導光機構設計模擬分析專家系統之研究，主要宗旨在於將本人多年的電子產品之導光機構設計、模擬、分析經驗，研究整理歸納出一些設計原則與指南，將工作上之瑣碎點滴，有系統、有邏輯地整理，從技術層次昇華至學術層次，提供予相關工作者、研究者之參考。最後並將其研發成為一個專家系統，可協助初學設計者更有效率地學習及導入設計作業流程。
    論文之第一章，先對電子產業常見的導光機構件作一分類介紹；第二章歸納整理導光機構設計所需之光學學理、塑膠射出模具知識、及機構設計知識；第三章研究、提出導光機構設計、模擬、分析之要點指南；第四章介紹一些設計應用實例及專家系統之建構；第五章為結論及未來展望。

    The main purpose of this thesis is to study and develop an easy-to-use design expert system which can instruct the prentice light guide designers to access the design procedures systematically and help them shorten their learning curves. For this purpose, some background knowledge and guide lines based on the many-year practical experiences of the author for designing, simulating and analyzing the light guides applied in electronic products are studied and listed to provide guide lines and reference for the relative designers and researchers.
    In chapter 1, the classification of the commonly used light guides in the electronic industry are provided and introduced. In chapter 2, some useful and necessary optical theories, knowledge of plastic injection mold and mechanism are presented for the light guide design. In chapter 3, some design guide lines and key points are studied and presented for the light guide design procedures. In chapter 4, some practical light guide design examples based on the knowledge and guide lines of chapter 2 and 3 are studied and proposed. The flow chart of procedures of a design expert system is proposed in the last section. Finally in chapter 5, the conclusions of the previous chapters and relative topics about light guide design in the future are provided.

    目 錄 摘要....................................................Ⅰ 誌謝....................................................Ⅲ 目錄....................................................Ⅳ 圖目錄..................................................Ⅶ 表目錄.................................................XIV 第一章 緒論 1.1 研究動機...........................................1 1.2 電子產品導光機構之分類.............................2 1.3 本論文架構.........................................5 第二章 導光機構設計所需學理知識..........................6 2.1 光學原理...........................................6 2.1.1光波、波前與光線..............................6 2.1.2反射原理......................................7 2.1.3 折射原理.....................................9 2.1.4全反射原理...................................10 2.1.5散射原理.....................................12 2.1.6 色散原理....................................13 2.1.7 光介質的光能量分佈原理......................14 2.1.8 光之度量衡..................................16 2.1.9 朗伯遜光源/反射面...........................22 2.1.10 點光源照度cos3θ 定理及其應用...............23 2.1.11 面光源照度cos4θ 定理及其應用...............23 2.2 塑膠射出機構件設計基礎知識........................24 2.2.1塑膠射出模具原理.............................25 2.2.2導光機構件設計之模具考量要點.................27 2.2.3 導光機構件設計之組裝考量要點................30 第三章 導光機構件之設計因子要素指南.....................32 3.1 設計因子要素......................................33 3.1.1光源型式之選擇...............................33 3.1.2光源與出光面之相對位置.......................35 3.1.3導光機構件材質之選擇.........................37 3.1.4選擇數條代表性發光光線.......................38 3.1.5入光面型式之選擇.............................40 3.1.6 初步光路之外型輪廓設計......................43 3.1.7外型輪廓之表面處理...........................43 3.2 電腦模擬階段之要點................................45 3.2.1進行電腦模擬所需準備之資料...................46 3.2.2電腦模擬注意事項.............................47 3.2.3影響模擬準確性之因素.........................49 第四章 設計實務範例.....................................51 4.1 指示類導光件之設計實務範例........................51 4.1.1 設計需求....................................51 4.1.2設計分析.....................................52 4.1.3初步設計之模擬結果...........................57 4.1.4改善設計之模擬結果...........................58 4.1.5最佳模擬設計之實作結果.......................59 4.2 綜合類導光件之設計實務範例........................60 4.2.1 設計需求....................................60 4.2.2設計分析.....................................62 4.2.3初步設計之模擬結果...........................65 4.2.4改善設計之模擬結果...........................66 4.2.5最佳模擬設計之實作結果.......................67 4.3專家系統之建構.....................................69 4.3.1 推論器架構..................................70 4.3.2 專家系統之呈現成果..........................74 第五章 結論與未來展望...................................80 5.1 結論..............................................80 5.2 未來展望..........................................81 附錄一 （1）點光源照度cos3θ 定理之推導及其應用...........84 （2） 面光源照度cos4θ 定理之推導及其應用..........85 附錄二 （1）典型的SMD Type LED 的規格書 .................87 （2）典型的Lamp Type LED 的規格書.................92 附錄三 光學模擬軟體TracePro之操作流程大綱................97 附錄四 導光機構設計模擬分析課程之教學評量問卷範例.......103 參考文獻................................................105

    參 考 文 獻
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    [16] 宏齊（股）公司網站http://www.harvatek.com.tw/
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    [18] 國立中央大學 教學發展中心網站 http://tldc.ncu.edu.tw/eva_5_03.php

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