中華民國第52屆中小學科學展覽會

作品說明書

科　　別：生活與應用科學

組　　別：高中組

作品名稱：光的分享器

關 鍵 詞：光纖、LED燈

編    號：

摘要

    LED照明為今年世界各國努力發展應用之節能項目，以目前政府標準來看，80W之LED燈可以代替200W水銀燈。但LED燈有其致命要害就是熱無法快速散去，導致很快光衰或燒掉。並且燈具為要應付散熱，通常都做得很大很重，並且與燈源需密切結合，以致裝設及維修都非常困難。

    去年花博之未來館有利用光纖將太陽光導入市內輔助室內照明，但其僅在有陽光的白天有用。

    我們利用以上所提兩項優點，並除去其缺點，由於我們找到國內一家公司生產之全世界獨一的散熱結構技術，並使用在LED上，可以使LED集成式晶片快速散熱，並縮小LED燈具結構，再將LED燈置於低處，然後利用光纖引導至屋內各個使用空間，使得LED成為主要的光伺服器分享到屋內各處。

    如此設計能有效使用LED節能特性，減少電費，有效減碳，並且將LED燈放置於容易維修的較低位置，加上LED為固態照明，只要散熱解決，其壽命將有5年以上，更能節省維修費用，為室內照明之創舉。

壹、研究動機

      我們在花博未來館看到利用光纖把太陽光導入整個空間的概念運用在我們這次的研究主題上，因為光纖能夠傳遞光線，但太陽有時會被雲擋住，而且晚上沒有太陽，有很多的因素會失去光源，沒了光，光纖也就不會傳遞光，也沒辦法用來照明，所以我們要使用LED燈來取代太陽光源，利用它的節能特性並且發光效率高，用電省，加上若散熱效果若好其壽命就可以長過5年，若再將燈源置於屋內低處，可以大大節省維修費用。所以我們想要結合LED與光纖的特性，將LED燈作為光源，在利用光纖將光傳導到屋內每個角落，如此可以由一個光源取代許多光源，可謂光之分享器。

圖1-1花博未來管 

貳、研究目的

(一)   推廣綠能科技，以達到永續經營的理念

(二)   運用一盞LED燈的燈光及光纖的導光性將光傳導至各個房間，以達到省電及環保的效果。

(三)   將主光源置於低處，使得維修容易。

(四)   研究光纖長度的大小是否會影響到光的強弱

(五)   為了能讓光纖的光能夠穩定的傳導必定需要一個兼具固定及讓LED散熱的燈具 

参、研究設備及材料

一、設備                                                                                                                                                         二、器材

(一)鑽床                                                                                                                                                                                            (一)光纖                                                                                                    (五)飛機木

(二)電腦輔助機械製圖軟體                                                                                                                               (二)散熱器                                                                                               (六)LED晶片+電源

  (三)車床                                                                                        (三) 光纖固定架

    (四)照度計                                                                                                                                                                                    (四)補土

肆、研究過程或方法

本章節中，我們先將實驗的流程做一個大綱式的呈現，接著再詳細說明重要步驟的具體內容，以及實驗過程中遭遇到的一些問題與解決方法。

一、實驗流程

(一)   討論實驗器具。                                                                                                                    (六)   將固定架裝置於LED上。

(二)   尋找市面合適之LED燈具。                                                                               (七)   製作模型屋。

(三)   製作適合的光纖固定裝置。                                                                              (八)   配合LED、光纖開始實驗。

(四)   配合LED的尺寸來製作架子。                                                                         (九)   完成作品、撰寫實驗報告書

(五)   將架子裝在散熱裝置上。

LED晶片+電源

(一)半導體發光元件，壽命長。                                                                                                       (四)光譜窄，單色性極佳，辨識性高。

(二)電光轉換效率高，耗電少，省能源。                                                                         (五)可固態封裝，耐衝擊、耐震動

(三)點燈、關燈速度快。

光導纖維，簡稱光纖，是一種達致光在玻璃或塑料製成的纖維中的全反射原理傳輸的光傳導工具。微細的光纖封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至於斷裂

製作模型屋

    我們利用INVENTER這款繪圖軟體先繪製出房的整體結構，在設計出每個房間的傢俱擺設及採光以上工作完成時我們就著手進行下一階段〝屋頂〞我們的屋頂是為了讓人們方便欣賞我們的創作理念我們將屋頂設計成完全透明的形式所以透明的壓克力板是我們屋頂建材的不二人選。

組裝

當我們的模型屋、光纖、LED、固定架都完成後我們就要將他們逐一結合成一體，我們先將製作好的固定架鎖在LED燈上再將光纖插入事先鑽好的對準孔，接著將光纖牽入模型屋中，我們先在模型屋中的每個房間上方鑽出直徑6的孔好讓光纖插入。 

                                                                    成品(1)                                                                                                                                                                                                                    成品(2)

實驗數據

距離與光纖長度對照度關係表

                                                                                                                                                                                                                                                                          單位(lux*20000)

實驗結論：光纖的長度越長所導的光越暗，由以上數據證明光纖長度越長越容易造成光衰

單位(lux*20000)

                                                                                                    實驗結論：以同樣瓦數的燈種比較，證明LED亮度高出非常多，適合與光纖合用。而球泡燈照度最差，相對最耗電