隨著人類文明發展，照明科技已經廣泛地應用在人類生活中，消耗在照明上之能源也日益增加。因固態照明技術之進步，家庭照明正逐步被發光二極體(Light Emitting Diode 簡稱 LED) 取代。
近年來，照明產業為配合市電規格，高壓發光二極體(High Voltage LED)與交流發光二極體(Alternating Current LED)蓬勃發展。因此，LED之燈泡、燈管將直接使用市電系統，由於不需要進行交流轉直流之降壓轉換過程，能源使用上更有效率，約可以減少15~30 % 之能源轉換消耗。
本論文旨在研究高壓發光二極體之光學、電氣特性。研究規劃上，量測高壓發光二極體之電壓、電流、流明、色溫、色度座標等光電參數之交互關係。其次，因為LED模組具熱累積、電流上升等暫態，使得LED之色度座標位移，使用積分球測量此色度位移量，並以CIE1931色度空間作為分析基礎，確認結果符合ANSI照明標準。最後使用ANSI標準規範評估色容差(SDCM, Standard Deviation of Color Matching)之穩定性。

Along with the development of civilization, lighting technology has been widely used in our daily life resulted more energy consumption as the use of lighting gradually increases. In the advent of solid-state lighting technology, household lightings will soon be replaced by light-emitting diodes gradually.
In recent years, in order to comply with utility system specifications, high-voltage LED, abbreviated as HV LED, and alternating-current LED have been developed in the industry. Consequently, lamps and tubes made of LEDs will be directly applied to public lighting systems. Lack of AC/DC conversion units, the systems become more energy efficient. Approximately, energy efficiency will increase in the range of 15 to 30%.
The objective of this thesis is to study the optical and electrical properties of HV LED. Firstly, interactions of light-electricity parameters including voltage, current, lumen, color temperature, and color coordinate have been measured. The LED modules under test have exhibited transient heat accumulation and current fluctuation lead to color coordinate displacement. Finally, the displacement of color coordinate measured by integrating sphere has been based on CIE1931 standard with results complying with ANSI Standard. The thesis has concluded stability of the color tolerances (SDCM, Standard Deviation of Color Matching) agreeing with the ANSI Standard.

摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 XI
1 第一章 簡介 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目的 2
1-3 文獻回顧 3
2 第二章 理論介紹 7
2-1 發光二極體 7
2-2 交流與高壓發光二極體介紹 9
2-2-1 交流發光二極體 9
2-2-2 高壓發光二極體 10
2-2-3 交流電相關定義 10
2-3 光度學 12
2-3-1 光度學簡介 12
2-3-2 光度學單位名詞解釋 13
2-4 色度學 14
2-4-1 色覺 14
2-4-2 色彩空間 15
2-4-3 演色性 18
2-5 固態照明產品的色彩規範 19
3 第三章 問題分析 29
3-1 發光二極體之色彩參考標準建立 30
3-1-1 標準規範之色溫座標定義 30
3-1-2 日光燈照明標準規範之色容差 31
3-2 高壓發光二極體之V-I曲線 31
3-2-1 實驗規劃 31
3-2-2 電氣特性實驗結果 32
3-2-3 光學特性實驗結果 33
3-3 高壓發光二極體之穩定時間探討 34
3-3-1 實驗規劃 34
3-3-2 電氣特性實驗結果 35
3-3-3 光學特性實驗結果 36
3-4 高壓發光二極體之反應時間 37
3-4-1 實驗規劃 37
3-4-2 實驗結果 38
3-4-3 模擬結果 38
3-5 實驗設備 39
4 第四章 光電特性之綜合分析 52
4-1 分析白光之目的 52
4-2 白光色度座標位移之可能原因 52
4-3 白光之分析方式 53
4-4 綜合分析與結果討論 53
4-4-1 白光定性與定量分析 54
4-4-2 黃光定性與定量分析 55
4-4-3 藍光定性與定量分析 56
4-4-4 實際量測藍光之驗證 56
4-5 色容差分析 58
5 第五章 結論與未來工作 67
5-1 結果與討論 67
5-2 未來工作 69
6 第六章 參考文獻 73

[1] American National Standard Lighting Group, “ANSI_NEMA_ANSLG_C78.377-2008,” American National Standard Institute (2008).
[2] Americam National Standard ,“ANSI C78.376-2001(revision of ANSI C78.376-1996 (for electric lamps – Specification for the Chromaticity of Fluorescent Lamps)
[3] 拓墣產業研究所TRI產業專題報告” LED技術與應用發展日趨多元化: 拓墣股份有限公司, (2009/2).
[4] M. Krames, “Progress and Future Direction of LED Technology”, The Solid State Lighting Workshop, Arlington, VA, Nov. 2003.
[5] D. A. Steigerwald, J. C. Bhat, D. Collins, R. M. Fletcher, M. O.Holcomb, M. J. Ludowise, P. S. Martin, and S. L. Rudaz, “Illumination with Solid State Lighting Technology, ” IEEE J. Select.Topics Quantum Electron. 8, 310-320 (2002).
[6] 劉如熹,王健源, ”白光發光二極體製作技術：21世紀人類的新曙光,” 全華科技圖書股份有限公司, (2001).
[7] Philips Lumileds Lighting Company, http://www.lumileds.com/.
[8] Philips Lumileds Luxeon Company, Application Brief AB07, Lumen Maintenance of White Luxeon Power Light Sources.
[9] 光電子學與光子學-原理與應用-Optoelectonics and Photonics Principles and Practices.
[10] 林明德“高功率AC LED交流電壓驅動特性研究”,國立中央大學光電科學研究所。(2007/7)
[11] 林明德/工研院光電所“AC LED 照明與高壓驅動應用特性 (2010/5/17)
材料科學網: http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=8576
[12] “Spectral luminous efficiency functions based upon brightness matching for monochromatic point sources, 2°, and 10° fields, ” CIE Publication No. 75 (1988a).
[13] “CIE 1988 2° Spectral Luminous Efficiency Functions of Photopic Vision, ” CIE Publication No. 86 (1988b).
[14] Colour & Vision database, http://cvision.ucsd.edu/index.htm .
[15] R. W. G. Hunt, “Measuring Colour,” Ellis Horwood, London, (1995).
[16] G. Wyszecki, and W. S. Stiles, “Color Science, “John Wiley & Sons,New York, (2000).
[17] 經濟部能源局指導，財團法人台灣綠色生產力基金會編印，「照明系統Q&A節能技術手冊」 (2008)。
[18] 大田登, “基礎色彩再現工程,” 全華科技圖書, 台北市, (2004).
[19] U. S. DOE, “Energy Star Program Requirements for Solid State Lighting Luminaires-Eligibility Criteria-Vision1.0,” Energy Star (2007).
[20] U. S. DOE, “Energy Star Program Requirements for Solid State Lighting Luminaires-Eligibility Criteria-Vision1.1,” Energy Star (2008).
[21] 周佩廷，殷尚彬，黃勝邦，「提升固態照明產業-美國能源之星標準問世」，新電子科技雜誌 262期 (2008)。
[22] http://www.mathworks.com/matlabcentral/
[23] 陳榮裕“底座溫度與驅動電流對高功率LED特性影響之研究”,國立成功大學工程科學系。周榮華教授指導。(2008/7)
[24] 呂宗蔚“高亮度LED散熱系統之熱傳與效益研究”,國立成功大學工程科學系。趙隆山教授指導。(2007/7)
[25] 陳正健“白光LED封裝光學品質之研究”,國立中央大學光電科學研究所。孫慶成教授指導。(2008/7)
[26] 陳志隆，「Optical System Designs –12」，光學系統設計課程講義Version 2008 (2008)。