AUV新型投射式照明系統之研發

計畫期間：98年8月1日～100年7月31日

計畫編號：NSC98-2221-E006-261-MY2

◎計畫摘要：

近年來，環保節能已成為全球最重視之議題，因此不含汞之LED光源成為各大照明廠商積極發展的領域，由於LED光源省能且環保，若能應用於自主式水下載具(AUV)，取代現有之水下載具照明設備，便能減少能源損耗，但應用LED於照明需面對二大問題，一為高功率LED熱量過度集中而產生熱點(HotSpot)的問題，二為LED有別於一般光源，需重新針對其發光特性進行光學設計。在散熱方面，由於熱點會使區域溫度大幅提升造成LED壽命降低，且應用於照明的LED通常為高功率型，單以一組熱管往往無法應付如此大熱密度的發熱量；而在光學設計方面，為了因應船舶照明的需求，應重新設計一新式的專用燈具；故本計畫的目的研製一專用於LED光源的燈具模組，其中包含有光學的設計以及改良式的薄型複合式結構熱管，將此LED照明系統應用於水下載具，達到省能環保的目的。在執行上，本計畫預計分為兩大部份，一為散熱模組部份，二為光學模組部份。

在散熱模組方面，將以一新式複合結構熱管作為解決LED高熱密度的主要元件，再搭配以鰭片作為熱交換的媒介，熱管是由一佈滿微結構並有適量工作流體的封閉空間所組成，所使用的結構通常由燒結、柱狀、網狀及溝槽等單一結構所構成，一般設計上通常會藉由改變其結構尺寸、填充液體量等特徵屬性改善其效能，但熱管有其散熱的極限，故往往需同時使用多組增加效能，因此本計畫希望以複合式結構的設計，根據熱管各工作區段的特性大配不同的結構，藉以提昇其最大熱傳量，減少熱管的數量；而在光學模組部份，由於LED發光特性不同於一般光源，故光學設計也必須隨之改變，因此本計畫擬導入蒙地卡羅光跡追蹤法(MonteCarloRay-Tracing)找出LED所需的自由曲面(Free-Form)，再搭配模擬軟體進行光學設計。

故本計畫的研究重點在於，分別針對LED的散熱及光學特性兩大問題提出合適的解決方案，透過複合式結構的熱管以及新式自由曲面光學模組的搭配，完成整個照明系統的設計。因此，本計畫將設計出符合LED要求之複合式結構熱管及光學曲面，預期將可解決高熱密度LED發熱元件及其特殊發光特性的問題，並將模組應用擴展至水下載具之LED照明設備中，由於目前LED於船用照明之相關應用並不多見，故若此照明系統之設計研製能成功，將可為船用照明帶來嶄新的效應與更前瞻的研究方向。