國立高雄應用科技大學電機工程研究所 張家銘
國立高雄應用科技大學電機工程研究所 李孝貽 教授

近年來由於全球對於環保節能的問題益加重視，所以零污染而且又能健身的自行車逐漸開始流行，因此自行車的照明系統越來越受重視，由於高亮度發光二極體（LED）具高亮度、無汞、啟動快速及壽命長等優點，使得LED 應用的範圍更加擴大。所以可應用於背光源、投影顯示光源、車燈、交通號誌及手電筒等照明設備上，是目前深具潛力的照明光源。加上LED 發光效率逐年提升，LED 在車燈照明這塊領域的應用也越來越廣，本文主要著重於LED 自行車車前燈的設計與應用的介紹，並說明德國StVZO 自行車燈具檢測法規所規定的光照度分佈，期使我國之LED 自行車車前燈之研發得以逐步達到國際規範的安全標準。

德國StVZO 自行車燈具檢測法規對自行車前燈投射出的光照度分佈有嚴格的規定(如圖一與圖二)，如以10m 為量測距離，依照法規要求受光面積及HV,L1,R1 等量測點位置，其照度分佈需如圖三所示，若是Zonel 區域亮度過高的話，則會產生眩光影響對向來車的行車安全，而H-V 部分的照明則為一般駕駛人騎車時最常觀視的範圍，所以必須維持在10 lux 以上的亮度，最下方的區域則不可低於1.5 lux。使用反光罩與擴散光學元件的輔助，使能順利通過該法規，所以擴散光學元件與反光元件的設計皆為重點。

圖一：法規圖形分佈圖	圖二：德國安規範圍說明圖
圖三：實際距離分佈圖	圖四：實驗架構圖

車燈架構(如圖四) 所使用的光源為1W 白光LED 光源，我們設計兩組車燈反光罩(如圖五與圖六)，先以Solidworks 軟體建立光學模型(如圖七與圖八)，並使用光學模擬軟體做後續的光學模擬(如圖九)，並再製作手工模具後去做實際的光學測量。在四組反射罩組合及結構的排列下，(表一)其四組光學模擬分佈圖如圖十、圖十一、圖十二、及圖十三，在經過實際光學量測實際照度分佈比對(如圖十四、圖十五、圖十六、圖十七)，最後歸納出通過德國StVZO 自行車燈具檢測法規的光型圖分佈 (如圖十六)即為其一。

圖五: 平滑車殼反射罩實體	圖六: 結構車殼反射罩實體
圖七: 平滑車殼反射罩模擬圖	圖八: 結構車殼反射罩模擬圖
圖九: 光學模擬圖

圖十: 平滑車殼反射罩+透明片模擬圖	圖十一: 結構車殼反射罩+透明片模擬圖
圖十二: 平滑車殼反射罩+擴散膜模擬圖	圖十三: 結構車殼反射罩+擴散膜模擬圖
圖十四: 平滑車殼反射罩+透明片實際照度圖	圖十五: 結構車殼反射罩+透明片實際照度圖
圖十六: 平滑車殼反射罩+擴散膜實際照度圖	圖十七: 結構車殼反射罩+擴散膜實際照度圖

LED 車燈之研究重點在於利用反射罩與擴散光學元件的設計組合，來達到德國StVZO 自行車燈具檢測法規的規範，達到開發低眩光自行車前燈的目的，經由模擬的照度圖(如圖十二)與實驗結果 (表二) 可知，目前研究實驗中的自行車前燈已足以通過德國StVZO 自行車燈具檢測法規對前燈光照度的規範。

參考文獻:

1. “Illumination with Solid State Lighting Technology＂, Daniel A. Steigerwald, Jerome C. Bhat, Dave Collins, Robert M. Fletcher, Mari Ochiai Holcomb, Michael J. Ludowise, Paul S. Martin, and Serge L. Rudaz.
2. “Modern Optical Engineering ＂, Warren J. Smith, McGraw-Hill, third edition.