第二章 人工光與自然光實驗室操作與性能評估
2.1 實驗室儀器設備建置執行概要
本所依據行政院核定之建築實驗設施建置計畫，自2003 年開始規劃人工光與自然 光實驗室相關儀器設備，包括配光曲線、照明、光源效率測定、材料光學測定及自然 光實驗室儀器設備等。預期建置完成後，可進行本土氣候之最佳室內照明環境、健康 照明節能照明等研究，推動國內建築照明產業升級，並促成國內照明產品效率與性能 開發。各實驗室儀器設備提報完工申請驗收，依照合約規定需依照投標規範提出相關 書面資料及儀器設備之測試報告，以備審查，在94 年 12 月自然光實驗室已驗收完畢。
各實驗室儀器設備已進入完工驗收，至目前為止，配光曲線實驗室、照明實驗室、材 料光學實驗室皆已驗收完畢，而光源效率實驗室也已進入完工驗收的狀態。
「人工光與自然光實驗室」各個實驗室之儀器設備驗收進度如表2-1-1。
表 2-1-1「人工光與自然光實驗室」實驗室儀器設備驗收進度表
實驗室名稱 執行進度
自然光實驗室 95 年 1 月完成驗收 配光曲線實驗室 95 年 4 月完成驗收 照明實驗室 95 年 6 月完成驗收 材料光學實驗室 95 年 8 月完成驗收 光源效率實驗室
積分球 LED 實驗儀器
可程式恆溫恆濕試驗機
95 年 9 月完成驗收
一、配光曲線實驗室驗收結果
配光曲線實驗設備業於2006 年 4 月於本所台南性能實驗中心環境館建置完成，實 驗室空間與儀器設備配置如圖2-1-1 所示，包括配光曲線儀器室、量測光通道及電源供 應與解析電腦控制室等；實驗室內部之設計，則參照CNS 標準採用氣冷式空調主機系 統，送風側則採用空調箱恆溫恆濕設備，確保室內環境之穩定條件（溫度範圍：23±1
℃、濕度範圍：55±5%），以符合未來申請實驗室認證之需求，並參據進行相關檢測服 務作業。
圖 2-1-1. 配光曲線實驗室空間與儀器設備配置示意圖 (圖片來源：向商提供)
配光曲線實驗設備係參照國際通用標準規範（包括CIE 121-1996、CIE-70-1987、
CIE84-1989、CIE69-1987、EN13032-1：2004E、BS5225. Part 1）建置，配光曲線實驗設 備檢測結果範例如下表2-2-1。
表 2-1-2 配光曲線實驗設備檢測結果範例
類別 檢測實驗項目 量測結果圖示
室內照明
燈具性能概要表 光度值表 照明率表
戶外道路照明
利用率表 最大光度圖表 等照度圖
燈具配光形式判別表 光度值表
光度值概要表 照度值表
燈具配光曲線量測結果
區域景觀照明
燈具性能概要表 光度值表 等光度圖 等照度圖 配光曲線圖
重要加強照明
燈具性能概要表 配光曲線圖 照度表 光度表 照明錐表 照明設計表
區域光度分佈圖
眩光限制曲線圖
表 2-1-3 配光曲線實驗室儀器項目
裝置名稱 主要功能 儀器項目 照片
1.燈具配光曲線測定儀
（Goniophotometer）
2.原廠測試用標準燈組
（reference test luminaries with mounting bracket）
3.多功能整合自動化軟體
（software）
燈具配光 曲線測定 裝置
燈泡、燈管 配光曲線特 性之測定，
燈具效率、
燈泡及燈具 發光效能
4.記錄、統計、繪圖系統
5.光源量測用電源供應器設備
（Electric power supply and measuring instruments for light sources）
溫度、溼度
紀錄 6.溫溼度紀錄器
測試燈具秤
重 7.電子磅秤 實驗輔助
設備
安裝燈具及
維修機具 8.高空作業台
本所配光曲線實驗室係以建立國家級光環境實驗室為目標，同時著重建築節能與 照明領域的整合研發，未來並將配合市售照明燈具之驗證需求，賡續提供相關檢測服 務。除逐步建立自主營運之基礎外，並可強化研發能力及培育專業研發人才，進而推 動創新光環境規劃設計與技術研發，創造新興建築與材料產業，引導我國的建築光學 領域的創新發展。
二、自然光實驗室驗收結果
(Global Horizontal Luminance)
量測水平向度漫射 日照數據（排除直射 陽光以瞭解漫射光 強度）
2.漫射水平日照計
(Diffuse Horizontal Luminance)
量測東南西北四方 垂直向度漫射日照
強度數據 3.東南西北四方向垂直日照計 (W.E.S.W. vertical luminance)
量測水平向度直射
日照輻射大小數據 4.全天空水平日輻射計 (Global Horizontal Irradiance)
量測水平向度漫射
日照輻射大小數據 5.漫射水平日輻射計
(diffuse horizontal irradiance) 自
6.日照時數計(sunshine duration)
搭配「直達式太陽照
度計」儀器測試。 7.直達式太陽日照追蹤計 (Sun tracking and shading device)
追蹤太陽直射角度
8.直達式太陽輻射追蹤器
搭配「直達式太陽輻 射計」儀器測試。
9.直射式太陽照度計
（Direct Luxmeter）
量測對準太陽直射
之照度 10.直達式太陽輻射計
量測整體天頂角之 陽光照度
11.天頂角日照計
自動記錄時間發生 測值、平均值、最 大值、最小值及累 積量。
12.自然光資料擷取系統
產生日報表、月報 表及時變化量。
13.遠端傳訊裝置
測定環境自然風速 及風向之變化量
14.風速/風向計（wind monitor）
測定環境溫度及 溼度變化
15.溫濕度計
測定太陽射線中 紫外線強度
16.總紫外線計（Model TUVR）
測定其正負值瞭 解太陽在不同氣 候條件與地面反 射之輻射熱值
17.淨輻射計（Net radiation）
測定自然界所存 在紅外線的能量
18.精密紅外線測定計
測量大氣壓力變 化
19.大氣壓力計（Barometer）
依壓力變化預測 天氣變化
20.氣象資料擷取系統
輔 助 背 景 氣 象 測 定 系 統
各種透光建材之 濾光效果評估
22.攜帶式自然光譜分析儀
三、照明實驗室驗收結果
8.數位化眼球疲勞訊號擷取 系統
9.眼動監視器（Eye Tracking System）
四、材料光學實驗室驗收結果
民國94 年 9 月 27 日由雷光送交修正後細部設計施工圖面並提出書面複審申請，經 由委員審查後通過。依據合約規定，雷光需於細部設計審查通過後5 個月內完工提報驗 收，於今年8 月底完成驗收，如表 2-1-6 所示。
表 2-1-6 材料光學實驗室儀器項目
儀器項目 主要功能 照片
多變角型光澤測定 儀（MULTI-ANGLE GLOSS METER MODEL）
建材表面光澤之檢測。
鏡面反射率檢查裝 置（HAZE METER MODEL）
檢測鏡面建材表面光澤
曇（霧）度測定器 測試建材之透光度、曇度之 檢測
攜帶式分光色差計
直徑2m 積分球（2m Integrating Sphere）
直徑1m 積分球（1m Integrating Sphere）
量測燈座與量測接頭
光束維持 率及壽命 試驗裝置
光源效率及
壽命試驗 光束維持率試驗機
LED 光源配光特性測定裝置 LED 光學電器特性測試裝置 LED 光源
特性測定 裝置
LED 光源的 配光分佈、
電器特性、
演色性、光 通量、色 溫、紫外線 強度測定
LED 積分球（300mm）
可靠度測 定裝置
測試燈具、
安定器、材 料及相關零 組件高低溫 環境及壽命 測試
可程式恆溫恆濕試驗
2.2 人工光與自然光實驗室操作程序之建立
「人工光與自然光實驗室」申請TAF 之認證作業，應將實驗室認證申請所應具備 之文件區分為四項領域，即「檢測方法與程序」、「人員管理」、「實驗室管理」、「品 質管理」以及等四項。另外，TAF 認證申請除了應符合各領域認證規範及有關技術規範 外，亦需提出實驗室所採用之有關校正、測試標準、程序及方法等技術資料。實驗室 認證作業規劃主要為：
1.檢測方法與程序-技術程序書建立。
2.人員管理-實驗室人力規劃及訓練。
3.實驗室管理-實驗室空間規劃、標示系統建立。
4.品質管理-實驗室品質系統手冊建立。
為符合TAF 規範要求，於採購規範中註明得標廠商應協助實驗室申請 TAF 認證，
提供相關資料包含：1.儀器與設備之光學驗證文件 2.實驗室操作人員完整的教育訓練 3.
操作手冊的製作，使申請作業得以順利進行。
本年度研究依據實驗室建置進度，主要針對上述各實驗室之儀器之操作程序逐一 敘述。
一、自然光實驗室操作程序
主要可分為自然光實驗儀器及氣象背景儀器兩大項目，其功能為長時間監測戶外 氣象資料，其操作方式主要為定期維護、檢視各項儀器之正常運作。有關各項儀器之 功能說明如下：
（一）自然光實驗儀器項目 1.全天空水平日照計
Model：MS-Lux（Outdoor）
測量範圍﹕0~140Klux
光譜範圍：350~750nm
訊號輸出﹕0~20mA（4~20mA）
長時誤差：小於 2％
功能說明：
(1)整體防水耐候性佳，可長期戶外監測。
(2)光譜儀測定範圍與人類視覺感光相仿。
(3)測定結果可以作為工作場所照明或溫室照明及遮陽等環境光控之參考。
2.全天空水平日輻射計
Model：MS-802 Pyranometer
反應時間﹕8 秒達 95％
光譜範圍：305~2800nm
靈敏度﹕7mv/kw/m2
偏移量：1000w/m2 +/-10 w/m2
功能說明：
(1)測定全部光譜之太陽輻射熱。
(2)可追溯 WRR 規範 ISO 二級標準。
(3)其資料可用於瞭解太陽輻射熱大小，加強生態工法，遮陽設計與空調設備與節 能設計。
3.東西南北四方向垂直日照計
量測範圍﹕0~140Klux
光譜範圍：350~750nm
訊號輸出﹕0~20mA（4~20mA）
電源：7~28V/5mA
長時誤差：小於 2％年
固定支架：
(1)不鏽鋼主支架 1.8m，高延伸 1.2m
(2)不鏽鋼支架配四方向，日照計之平面基座台
功能說明：
(1)整體防水耐候性佳，可長期戶外監測。
(2)光譜測定範圍與人類視覺感光相仿。
(3)四方測定結果可以作為建築垂直面自然光之照度與室內照明及遮陽等環境光控 建築設計之參考。
4.漫射水平日輻射計
Model：MS-802 Pyranometer with shading assembly
反應時間﹕8 秒達 95％
光譜範圍：305~2800nm
靈敏度﹕7mv/kw/m2
偏移量：1000w/m2 +/-10 w/m2
功能說明：
(1)測定排除直射光太陽輻射熱之外太陽輻射熱。
(2)可追溯 WRR 規範 ISO 二級標準。
(3)其資料可用於瞭解非直射之太陽輻射熱大小，加強生態工法，遮陽設計與空調 設備與節能設計。
5.日照時數計
Model：MS-903
量測原理﹕直達太陽強度旋轉鏡片計量尺
光譜範圍：0.3~2.5um
啟動測值﹕120w/m2
再線性：+/-2.5％
量測範圍：0 to 1200 w/m2
解析度：1 w/m2
取樣速率：100rph
功能說明：
(1)依據有效日照時間長短可應用於建築物照明設計、遮陽板設計及光照生理評 估。
(2)日光節約時間與照明節能之設計評估。
6.直達式太陽日照追蹤器/直達式太陽輻射追蹤器
傳動方式﹕經密齒輪裝置
馬達規範：步進馬達
精確度﹕小於 0.01 度
解析度：0.009 度
控制軟體：Microsoft Window based software
控制軟體：Microsoft Window based software