第二節、光的特性因子
（一）、光的種類
火，可以說是人類歷史進化中，開始邁入活躍階段的重要因素，該重要發現 使活動得以在晚上持續進行，從此成為人類生活中不能夠缺少的基本元素。沒有 火源照明，在夜晚遭受到野獸的攻擊；沒有火提供熱能，人類無法渡過寒冷夜晚。
西元1879 年愛迪生發明「電燈」，開啟了光源的演進史，當時的人們把燈源視為 是照明用的功能，到了近代發展燈具的公司，隨著需求的變化，開始在燈光的領 域上努力經營差異的氛圍，意圖在光的氛圍領域不斷突破創新。光源能區分為自 然光源及人工光源兩種，自然光源除了火焰，太陽、星星、月亮外，還包括生物 自體發光與閃電等；而人工光源則是指人類所發明的電燈、鹵素燈、螢光燈、發 光二極體、有機發光半導體等。
1.自然光源
史前時代人類一直都認為太陽與地球有著相當大的互相影響，許多的文化將 太陽當成神來膜拜。因為它照亮著大地，是給予萬物能量的來源，再促使文明的 發展。於白晝期間自然光可細分成直射日光與天空光兩大類別。直射日光是以太 陽為光源，直接對地面進行照射；天空光則經由大氣中的水氣或懸浮物質使得光 線漫射、反射於地面上，因此即使太陽被雲朵遮蔽，或是清晨太陽尚未升起與傍 晚剛剛落下之時，天空仍然會保持著明亮清晰（許招墉，1999）。到夜晚太陽光 消失，但仍有其他的光源，如：月亮與星星。月亮是經由反射部分的太陽光到地 球，雖然月亮比太陽離地球更近，但由於是反射性光源，因此它的亮度不像太陽 光直射性那樣的光亮；星星與太陽一樣是宇宙恆星，由於距離太遠，以致到達地 球的光亮顯得微弱及閃爍。除了天際上的光源，生物界中也有能夠自體發光的光 源存在。像是螢火蟲、夜光蕈；大海中的磷蝦、鮟鱇魚，維多利亞多管水母都能 發光，這些發光之生物雖發光效率很高，但由於只有少量光能轉換成熱能，所以 被稱為「冷光」（張清鵬，2000）。
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2.人工光源
人工光源依照發光原理可以區分為輻射發光、場致發光、氣體放電光與半導 體發光等四個種類。在日常生活的照明光源中，螢光燈、白熾燈、鹵素燈、氣體 放電燈、緊湊型螢光燈氣體放電燈是最常見的光源（林志勳，2005）。
（1）白熾燈／鹵素燈
白熾燈（Incandescent Lamp）為愛迪生所發明的鎢絲燈泡，為最早被廣泛應 用的人工光源，其發光原理為電流通過鎢絲時，利用電阻將微細的絲線加熱至白 熾狀態，以產生熱能與光能。因為鎢絲燈絲易隨使用時間與長期在高溫影響下產 生氧化，會有變黑的現象，使燈泡使用期限縮短。後來將燈泡內部填充氮、氬、
氪等氣體，減緩鎢絲的氧化昇華，可增加使用時間。白熾燈最主要的優點是價格 低廉顯色佳，其發光原理與蠟燭接近，是相當貼近人類感官的。最常用於住宅中，
除提供照明外，也賦予了懷舊的美感（賴雨農，2009），大部分白熾燈會消耗百 分之九十的能量轉換成廢棄的熱能，只有少於百分之十的能量會變為光能，利用 效率低。在近年來環保意識高漲與科技快速進步下，白熾燈面臨淘汰的情況。其 效率為12-16lm/W ，壽命 0.8K-1K/hr，色溫在 2700K，演色性 100Ra（周釗涁，
2002）。
鹵素燈（Halogan Lamp），也稱鎢鹵燈泡，同屬白熾燈類別，原理是將燈泡內 部注入鹵素氣體，如：碘、溴氣體。利用高溫中蒸發的鎢絲與鹵素發生化學作用，
而蒸發後的鎢會凝固在鎢絲之上形成一個循環，以避免鎢絲在高溫下很快就氧化 斷裂。由於長期暴露在高溫下，燈泡材質不能使用玻璃製造，因此採用熔點更高 的石英，又稱石英燈。多用於展示物品與房間的投射裝置（許招墉，1999）。其 效率為20-25 lm/W ，壽命 1K-3K/hr，色溫在 3000K，演色性 100Ra（周釗涁，
2002）。
（2）螢光燈
螢光燈（Fluorescent Lamp）便是一般人們口中所說的日光燈管，現在常用的
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螢光燈有日光燈、高流明單端螢光燈（單邊插座的日光燈管）、節能燈等。其發 光原理為利用電流去激發燈管裡的水銀蒸氣，讓填充於管內的氣體產生短波紫外 線輻射，釋放出能量，使附於燈管內壁的磷吸收而產生可見光（許招墉， 1999）。
主要發出的光多為紫外線，紅外線較少，且色溫與演色性更加良好，發光效率更 優於白熾燈。由於光感與色溫相當接近太陽光源且價格便宜、發光面積大，因此 在學校、辦公室、店家、醫院等公共場合被廣泛的使用。其燈管內部僅能夠使用 水銀蒸氣填充，在回收時須先抽氣回收，造成回收的難度高，因此在處理廢棄的 螢光燈管便是一大問題，部分人們認為其對環保是有疑慮的。其效率為 65-95 lm/W ，壽命 6K-8K/hr，色溫在 2700-6500K，演色性 80-99Ra（周釗涁，2002）。
（3）緊湊型螢光燈
緊湊型螢光燈又可稱為省電燈泡、節能燈，其發光原理與日光燈管原理雷同，
其管徑比一般的螢光燈的管徑小，能做出多變的造型，且光效率、壽命與省電功 能都有較好的成效。光效率高於白熾燈但略低於螢光燈。其製造成本高，須長期 使用才會節省電費。其效率為25-55 lm/W，壽命 4K-6K/hr，色溫在 2700K，演色 性85Ra（周釗涁，2002）。
（4）氣體放電燈
鈉燈（Sodium Lamp）以電流對金屬鈉蒸氣激發後，產生黃色光，是一種亮 度與效率都很高的燈，不過因為只能夠發出黃光，因此被用在街道、隧道或特定 場合（許招墉，1999）。霓虹燈（Neon Lamp）以電流對氖氣與其他惰性氣體激發 後，產生紅光，但不太適合用在照明。但加上不同色的螢光顏料與不同惰性氣體，
能變化出多種色彩，經過設計能成為裝飾性的照明裝置。高強度氣體放電燈，簡 稱HID（High Intensity Discharge Lamp）是高壓鈉燈、高壓水銀燈、金屬鹵素燈 的總稱，其擁有高效率、高亮度與壽命時間長等優點，通常將其應用於大面積廣 場且需要高品質光線的區域，像是體育場或是碼頭等（維基百科，2015）。高壓 鈉氣燈，其效率為45-110lm/W，壽命 16K-24K/hr，色溫在 2000K，演色性 20Ra；
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低壓鈉氣燈，其效率為80-150 lm/W，壽命 14K-18K/hr，色溫在 1700K，演色性 近乎0Ra；複金屬燈，其效率為 45-95 lm/W，壽命 7.5K-20K/hr，色溫在 4000K，
演色性80Ra，高壓水銀燈，其效率為 25-50lm/W，壽命 16K-24K/hr，色溫在 6500K，
演色性36Ra （周釗涁，2002）。
（5）LED
LED（Light-Emitting Diode）又稱為發光二極體，其發光原理與上面所述的 白熾燈和氣體放電燈皆不同，發光二極體（LED）的光源在能量轉化時，效率相 對上高很多，理論上僅達到白熾燈百分之十的能耗，發光二極體（LED）相較螢 光燈可以達到百分之五十的節能效果。發光二極體（LED）本身沒有使用到有毒 或是有害物質（如：汞、鹵素）等汙染性物質，因此發光二極體（LED）是相當 環保又安全的光源產品（劉欣怡，2010）；其光衰程度低，使得發光二極體（LED）
光源使用壽命有著60000 小時以上的長時間優點，大大改善傳統光源使用壽命較 短的缺點；由於發光二極體（LED）光譜範圍較窄，不像白熾燈是全光譜的，因 此能夠進行多樣化的搭配組合，其純正的紅藍綠三色可以調成各種不同顏色；其 防潮與耐震特性也是因為其外膜採用環氧樹脂來保護，且密封性與耐衝擊性皆很 高，甚至能運用於水下照明；在外型的靈活度夠好，能以「見光不見燈」的方式 結合。因發光二極體（LED）是半導體光電器件的技術，即是所謂的資訊化的產 品，也能夠與電腦、網路、影像等不同的電子控制技術互相整合，使其擁有線上 設計、多變的特性等。發光二極體（LED）發熱量低、耗電量少、體積小、壽命 長、安全性高、耐震度強的優點，這些有利特性可讓設計師創造應用到生活當中
（Ledinside，2015）。其效率為 15-20 lm/W，壽命 80K-100K/hr，色溫在 6500K，
演色性80Ra （周釗涁，2002）。OLED（Organic Light-Emitting Diode）又可被稱 有機發光二極體，係依面積為單位發光的照明技術，有著柔軟且透明的顯示器（維 基百科，2015）。其特性上的差異，讓 OLED 成為發展平面顯示器大廠目前投注 大量資源的新領域，其自發光特性，除了期待顯示器應用外，亦能應用於生活中
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的發光源，以充分節能及設計的彈性等。
3.照明名詞：
在照明領域中有許多對光源的各項定義，周鼎金（2013）在照明辭典中有對 各種使用於照明名詞進行詳細的說明，整理如下：
（1）光學頻譜（Spectrum）
當複色光穿透過稜鏡或光柵後，也就經過色散之後，便會照著每個折射率的 差異而分成各項單色光線，按波長或者是按頻率依序排列，也就是稱為「光譜」。 在波長為380-760 nm 範圍中的，被稱為「可見光」的波長區域。
（2）光通量（Luminous Flux）
指在一單位時間中，由同一個光源所發出的光能，被照射物體吸收掉的數量，
亦可稱為「光束」，其單位為流明（lumen），簡稱「lm」。一燭光的光源在單位立 體角之中所發出總光通量，定義為一流明。
（3）照度（Illuminance）
受照射的平面上某一點之處的光照程度，為照射在包含該點面單位上的光通 量除以該面單位面積之商。單位的使用為「勒克斯」（lux；lx）。
（4）演色性（Color Rendering）
標準物體在受測光源下的顏色，與在參照光源下的顏色相互之間的符合程度，
進而定義檢測之光源的演色性好壞程度與否，也可以被稱為「顯色性」。其平均 演色性指數為Ra。
（5）色溫度（Color Temperature）
將標準黑體持續加熱到某種程度之後，其顏色會開始變化，由「深紅-淺紅-澄黃-白-藍白-藍」開始漸漸的改變，此時該光源所發出來的色光，與標準黑體在 個別加熱的絕對溫度之下所發出來的光線顏色相同時，將以該黑體此時的溫度數 值，稱為該光源的「色溫度」，其單位為K。
（6）發光強度（Luminous Intensity）