第三章 第三章 實驗室與實驗流程簡介 實驗室與實驗流程簡介 實驗室與實驗流程簡介 實驗室與實驗流程簡介
第一節 第一節第一節
第一節 性能實驗中心光學實驗室性能實驗中心光學實驗室性能實驗中心光學實驗室性能實驗中心光學實驗室
為推動國內建築照明產業升級，促成國內照明產品效率與性能 開發，本所於性能實驗中心規劃建置國內最完備之人工光及自然光 實驗室，提供照明燈具配光性能、人工光源性能、及材料光學性能 等量測服務與進行照明及自然光之相關實驗研究，其中配光曲線試 驗及人工光源全光通量試驗於97 年 7 月 17 日通過財團法人全國認 證基金會(TAF)認證，其認證基準與認證範圍如表 3-1 所示。
表3-1 本所人工光與自然光實驗室通過 TAF 認證項目
認證項目 認證基準 認證範圍
配光曲線試驗 CIE 121-1987
EN13032-1 10-50000 Lm 人工光源全光通量試驗 CIE 69-1987
CIE 84-1989 10-50000 Lm
第二節 第二節 第二節
第二節 照明燈具配光曲線系統照明燈具配光曲線系統照明燈具配光曲線系統照明燈具配光曲線系統
本研究係應用該實驗室之配光曲線測定儀，以不同的安定器搭 配選定光源來量測燈具之光通量、光強度分佈、電性資料（電流、
電壓、功率）及光譜分析、色度、演色性等資料加以分析。以下將 分別予以介紹。
一、功能說明：
主要實驗設備包括：配光曲線測定儀、可程式電源供應器、自 動化軟體與解析繪圖系統，可進行照明用燈具及各類光源的基本性 能進行量測，包括：（1）室內外燈具、道路與隧道照明燈具、大型 場所與空間照明及LED 燈具等各式燈具、（2）白熾燈、鹵素燈、日 光燈、氣體放電燈等各式光源。可進行量測項目包括：(1)燈具配光
曲線特性、(2)光通量、照度分佈及光強度分佈、(3)電性資料（電流、
電壓、功率）等。
二、儀器規格：
本系統主要量測原理係利用測角儀(goniometer)掃描燈源（具）
整個空間球殼各角度之光學特性，藉由光通道內之感測頭接收，搭 配Limes 多功能整合軟體，可獲得燈具（源）相關實驗數據。
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-1 測角儀示意圖 (一)配光曲線儀
（1）原理－為同心轉動式反射鏡
（依據（CEN）EN13032.1 和 CIE70 國際規範及考量儀器對 位及精準度要求，故採用同心轉動式原理）
－無偏心(同心) －水平
－固定 (不會沿大圓轉動)
利用反射鏡之配光機，光源沿垂直軸旋轉而反射鏡則依水 平軸旋轉，感測頭係固定不動。垂直軸旋轉角度範圍為上 下各180 度。
（2）測試件 (含最基本固定架) 重量最大需為 50 kg。
（3）測試件最大尺寸(含對角線) 1.6 m，高 0.8 m。
（4）量測距離需為 25m 以上。若實驗室空間距離不足可搭 配 第二反射鏡（path folding mirror）來增加量測距離，其設 備包含第二反射鏡、鏡面固定裝置、集光束管。
（5）載物平台可上下調整(+/-50 mm)，有刻度，馬達驅動且可 遙控。
（6）內建可遙控之雷射校準器，方便測試件定位。
（7）可變速之馬達驅動器，以利配光機垂直/水平軸之轉動。
（8）手動操控之顯示器以顯示馬達之轉軸及轉速。
（9）馬達之轉速與轉軸可遙控、顯示。
（10）垂直/水平軸之定位精度： 0.1∘。
（11）角度量測方式：光學編碼器 (安裝方式不可產生對轉軸之 滑移)；解析度：0.1∘。
（12）旋轉角度顯示器為數位方式且，安裝於機櫃中，可遙控。
（13）燈軸與旋轉軸間之角度對應精度：0.5∘。
（14）八極轉環接觸式之電源供應器可提供測試件 360 (∘ 垂直軸 向) 連續轉動，且最大功率可達 380V/5 kW。
（15）反射鏡面系統（包含第二反射鏡）符合 BS 5225 part 1 之 F6 國際標準之要求。
（16）配光機之配重應配備馬達、定位尺且可遙控。
（17）防止意外及損壞之安全系統包含機械及電性兩套系統。
（18）馬達驅動、角度量測及遙控皆透過電腦整合以利電腦操作 及量測。
(二)光學量測系統 Photometric measurement systems
（1）原理－為反射鏡配光機之光度計；可量測並顯示照度及光 度。
（2）感測頭（system-photometer head）為半濾鏡式，高精度角
度+/-35∘，範圍，V(λ)＝f1：0.5％，解析度 0.0001Lx。
恆溫穩定裝置，內建放大器，集光束管可防止散射餘光。
連結電纜線可長達 100 m。顯示器安裝於機櫃中且可遙 控。
（3）搭配 2 組感測頭，量測距離可切換，無需再調校。
（4）含其他量測所需配件如遮光罩、可調式安裝架及電纜線。
（5）照度量測範圍（Measuring range）：0.0001 Lux 〜200,000 Lux。
（6）光強度量測範圍（Measuring range）0.1〜8×107Cd （7）光靈敏度：20nA/Lux
（8）光學量測系統透過電腦整合以利電腦操作及量測。
(三)多功能整合自動化軟體
（1）圖形之輸出包含下列 11 種
1.CIE Glare Safeguard Diagram 1 2.CIE Glare Safeguard Diagram 2 3.CIE Glare Safeguard Diagram 2 (ext) 4.DIN 5035 Glare Diagram Type A 5.DIN 5035 Glare Diagram Type B 6.3D Polar Diagram
7.Polar Diagram 8.3D Isoline Diagram 9.Isoline Diagram 10.Cartesian Diagram 11.Flux/time Diagram
（2）表格輸出包含下列 9 種
1.LiTG Utilization Factors 2.UTE Utilization Factors 3.TM 5 Utilization Factors
4.IES Utilization Factors 5.UGR Unified Glare Ratios 6.TM 10 Unified Glare Ratios 7.Intensity [cd/klm]
8.Intensity [cd]
9.Zonal Flux
(四)光源量測用電源供應器設備
（1）點燈用精密電源供應器之輸出功率應高於 2500W。電壓及 頻率必須可調，且適用於一般常用光源，精度 0.1％。
（2）量測設備應可精確測量電壓、電流及功率。
（3）電源供應器與電性量測設備均可透過電腦介面與控制軟體進 行自動操作
（4）自動產生電性資料的測試報告。
（5）AC 電源供應器（AC Power Source），Power 達 3000VA 以上，
精度達0.1％。
(五)電子磅秤
（1）通過 CC 測試(防干擾)，高精度荷重元(Load Cell)。
（2）液晶 LCD 顯示，自動背光裝置。
（3）有"扣重"功能及"預扣重"功能。
（4）累計紀憶功能、數量檢校。
（5）最大秤重 120kg 以上，具有零點追蹤之功能，有公斤/台斤/
磅轉換之功能。
(六)高空作業台
（1）油壓動力系統，需配有緊急安全停止裝置。
（2）地面至工作台面全高 8m，工作高度 10m。
（3）載重：150kg 以上。移動方式：轉輪。
(七)溫溼度紀錄器、3m 米尺等。
三、環境需求：參照 EN13032-1-2002 規定，各類型燈具（源）環 境需求如表3-2。
表 3-2 燈具（源）量測環境需求表
資料來源：內政部建築研究所，2006。
四、試驗步驟：
(一)開機：開啟配光曲線設備(GO-DS1600)總電源開關，將安全裝置 Safety unit 除鎖並向右轉動以開啟電源，按下綠色按鈕以提供 電源供應器電源。除測角儀(goniometer)，測光儀(Photometer)，
顯示器，電源供應面板以外之所有附加裝置，均須在按下綠色 按鈕後才有電源供應。電源供應器電源其功能主要是提供試驗 件所需之電源，亦可利用 LIMES Control 程式控制其輸出模式。
(二)開啟電腦：選取 LIMES2000 程式，輸入密碼＊＊＊＊＊＊以便 登入。
(三)旋臂旋下至固定燈具位置：利用牆邊控制單元或 LIMES2000 程 式將旋臂旋下置垂直地面，因應不同燈具(光線向上或向下)，在 旋臂旋下後，有可能需利用齒輪組以人工手動方式，變更燈具接 合器之旋臂方向。
(四)選取治具：委託單位應配合不同燈具或光源試驗，選取適合治
具，以便能將燈具或光源中心點固定於正確位置。
(五)測量重量：測量燈具重量或光源與治具之總重量，以調整重量 法碼，做為硬體機構平衡之用，重量誤差須在 5 公斤之內，若 沒有做重量平衡之動作會影響測試之進行，當重量誤差太大，
儀器本身會中止測試以保護其硬體機構，並發出警報聲音，以 示警示，但為維護機器硬體之精確度，應避免錯誤動作之發生，
因此試驗前需仔細核對試驗件之相關重量，並記錄於記錄表中。
(六)測量尺寸：測量燈具或光源之尺寸，包含其物理尺寸與發光尺 寸，並記錄於紀錄表中，尤其發光尺寸特別重要，一般規範是 由其發光部位來定義其試驗中心位置，因此其發光尺寸會直間 影響到雙向拉門之尺寸大小，間接影響到測試之結果，當雙向 拉門過大時，會有過多之雜散光進入，而使得測試值變大，若 雙向拉門過小，會將試驗件所發出之光遮敝，而使得測試值變 小，因此根據理論之計算得到依較佳之控制方式，其計算如下 所示，不僅可確立測量之準確性及重現性，更可避免人為造成 試驗之變異。
(七)固定試件：將治具與試驗件組合完成後，再將組合件固定至試 驗位置，CIE 法規標準中定義一般燈具之設置以 C0-C180 為燈 具發光最強之方向，而 IES 之角度定義與 CIE 之角度定義相差 90 度。
(八)調整重量砝碼：利用黃色線控把手調整重量砝碼位置以平衡試 件與治具總重量。
(九)確認初始位置：利用黃色線控把手啟動定位雷射，確認試件中 心點是否位於正確位置（如圖 3-2、3-3），若非，則利用黃色線 控把手微調接合器位置。一般法規定義之燈具與光源試驗中心點 如下圖所示，視各國標準規定而有些許不同，進行試驗前需先與 廠商溝通，若與標準規定不同，應於記錄表內標明。
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-2 試件中心點位置
(十)連接電源輸入：接合器上方共有 8 個端子可供使用，配合各種 不同試驗件，將電源連接完成，接頭編號即為 GD-DS1600 之 connect unit 編號。（如圖 3-4、3-5）
(十一)調整雙向拉門：配合試驗件之大小尺寸，需調整雙向拉門之 尺寸，以防止雜散光進入，其尺寸調整依表3-3 所示。
(十二)啓動 Limes2000：從桌面捷徑或〔開始〕－＞〔程式集〕中啓 動 Limes2000。
(十三)選取試驗檔案：可選取已有之試驗檔案或建立新的試驗檔案。
(十四)選取試驗程式：選定試檔案之後，可選取已設計完成之試驗 程式或建立新的試驗程式。
(十五)設定硬體、軟體輸出圖表：若有需要，可設定各項硬（軟）
體功能及試驗各項動作，亦可在完成量測後選取分析所需之 圖形與表格。
(十六)結果輸出、儲存所需資料。
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-3 EN13032-1-2002 試件中心點位置
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-4 8 個接頭端子（電源供應器側）
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-5 8 個接頭端子（配光曲線儀側）
表 3-3 燈具或光源尺寸與滑門移動距離關係表
燈具或光源尺寸(mm) 滑門移動距離(mm) 燈具或光源尺寸(mm) 滑門移動距離 (mm)
1600 819 750 384
1550 793 700 359
1500 768 650 333
1450 742 600 307
1400 717 550 281
1350 691 500 256
1300 665 450 231
1250 640 400 205
1200 614 350 179
1150 589 300 153
1100 563 250 128
1050 537 200 103
1000 512 150 77
950 486 100 51
900 461 50 25
850 435 0 0
800 409
資料來源：內政部建築研究所，2006。
第三節 第三節 第三節
第三節 數位螢光示波器數位螢光示波器數位螢光示波器數位螢光示波器
由於一般對於外加安定器常用節能光源的量測大都採用示波器 設備來單獨量測光源的實驗資料，因此本所性能實驗中心光學實驗 室在本(98)年度亦添購此一設備，以提高實驗室進行檢測業務的能 力，以下為本所之數位螢光示波器規格。
由於一般對於外加安定器常用節能光源的量測大都採用示波器 設備來單獨量測光源的實驗資料，因此本所性能實驗中心光學實驗 室在本(98)年度亦添購此一設備，以提高實驗室進行檢測業務的能 力，以下為本所之數位螢光示波器規格。