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燈和鈉蒸氣燈。

4. 發光二極體

發光二極體(Light-emitting diode, LED),發光原理是將電能直接轉換成光能,

具備了點光源與固態光源的特性,LED最大的特點在於:無須暖燈時間、反應速 度快、體積小、耗能少、耐震、污染低、適合量產,容易配合使用需求製成極小 或陣列式的光元件,是目前相當環保的光源產品。

第二節 燈具之發展概述

一、人造光源(燈)之發展史

火的使用是人類文化演化的轉捩點,使人類得以繁衍生存。自從人類學會 了鑽木和燧石取火後,火不僅讓人類告別飲血茹毛的野蠻時代,更是告別了黑暗,

帶來了光明與溫暖,人類使用火來烹煮食物,並從加熱過的食物中攝取人類所需 的蛋白質和碳水化合物。火除了提供溫暖,使人類能在寒冷的夜間及氣候中活動。

火也提供了天然光源外的另一選擇,也提升人類抵禦外來食肉動物及咬人的昆蟲 的入侵的能力。火的使用以及其亮光為人類的行為方式帶來了重大改變。人類的 活動不再限制於白晝的長短。再者,上古人類把松脂或脂肪類的東西塗抹在樹皮 或木片上,並捆紮再一起製成了照明用火把,成為人類創造意義上的第一盞燈 (陳俊豪,2014;林昆範,2008;Stone et al., 2007;Price and David, 1995)。

(一) 公元前13000年-原始燈

穴居人使用貝殼或中空的石頭點亮他們居住的洞穴。他們將在動物脂肪中 浸泡過的苔蘚塞滿在貝殼或石頭裡,然後再將苔蘚點燃當燈來用。

(二) 公元前5000年-昆蟲燈和油脂燈

在日本或一些南美洲國家,螢火蟲是自然的、可再生的光源。人們抓住螢 火蟲,將其關進一個小籠子裡當燈用。此外,亦有將橄欖、堅果和芝麻籽的脂肪 或動物的油脂取來點燃發光,此階段只有富人才用得起燈,因為窮人只能把脂肪

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和油脂當食物吃掉。

(三) 公元前600年-陶燈

隨著製陶業的發展,古希臘人以很低的成本大量生產陶燈。這時,人們不 論貧富貴賤都可以使用陶燈。

(四) 公元前300年-蠟燭

中國於公元前300年左右是使用早期的普通蠟燭。只有富人才能奢侈地享用 植物油和蜂蠟照明。由於蠟燭是固態,燃燒起來比較穩定,因此經常作為計時裝 置。

(五) 公元前280年-燈塔

亞歷山大燈塔位於埃及的亞歷山大港對面的法羅斯島上,因此也叫做「法 羅斯島燈塔」,高137米是古代世界七大奇蹟之一。從公元前281年建成點燃起,

直到公元641年阿拉伯伊斯蘭大軍征服埃及,火焰才熄滅。為給進出港口的商船 照亮航路,日夜不熄地燃燒了近千年,是人類歷史上火焰燈塔所未有過的。

(六) 公元1808年-第一盞電燈

碳弧燈由英國人漢弗萊·戴維爵士於1809年發明,是歷史上第一個電燈泡,

1870年才進入實用階段,是人類用於實際照明的第一支電光源。早期用途為公共 場所照明使用。碳弧燈之製作原理,為利用兩根接觸的碳棒電極,在空氣中通電 後分開時,所產生的放電電弧發光的電光源。此種燈不僅有噪音,而且所使用的 碳棒還有害,當兩根碳棒通電後就會產生耀眼的白光。

(七) 公元1879年-白熾燈泡

1801年,英國化學家 Humphry Davy 利用鉑絲通電發光,到1879年時,愛 迪生(Thomas Alva Edison)成功將鎢絲取代碳絲、成功改良出可連續發光13小時的 白熾燈泡後,英國人約瑟夫·斯旺爵士和愛迪生聯手成立了愛迪生-斯旺聯合電力 公司,發明了世界上首個可批量生產的燈泡。

(八) 公元1926年-霓虹燈

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海因里希·蓋斯勒和丹尼爾·麥克法蘭·摩爾都發明了用惰性氣體填充的霓 虹燈燈管。在前人的鼓舞之下,法國發明家喬治斯·克勞德生產了首批商用霓虹 燈。「霓虹燈」是半英語音譯,英語稱為「neon lamp」,在漢語裏有彩虹的含義,

是一種內含氣體的燈,常用於廣告招牌等用途。

霓虹燈製作原理為一條玻璃管,內含低壓氖氣或其他惰性氣體,經以微弱 的直流或交流電經過管子而產生橙紅色的光線。在交流電激發的霓虹燈中,兩個 電極皆會產生光,而以直流電激發的霓虹燈,只有負極會產生光。此現象令霓虹 燈可用以分辨直流與交流電電源,及分辨直流電的兩極。

(九) 公元1927年~1994年-發光二極體

1927年,俄國奧萊格·洛塞夫(Oleg Vladimirovich Losev) 發表有關發光二極 體燈的原創性研究理論。在1962年就由美國GE公司的研究員何倫亞克(Nicholas Holonyak, Jr.)發明了紅色LED。之後,日本東北大學教授西澤潤一開發出高亮 度紅色LED和綠色LED,日本成為LED研究的一大基地。接著又開發出了黃綠色 LED。隨著藍色LED的實用化,所有的光色都可運用LED發光。

(十) 未來,智能照明

智能照明是指應用現代電子技術、自動控制技術、計算機技術和通信網絡 並輔助以技術和控制策略,對電氣照明施行自動控制之謂,目的在提供合適照明 光環境的同時降低照明系統電能消耗和其他使用費用。

譬如使用的智能燈,通過Wi-Fi連結網絡後,可判斷自己的物理位置、當前 的時間、季節和當地天氣模式,並以此來調節燈光色溫。而隨著使用的深入,它 還能根據用戶的睡眠習慣來進行更加個性化的調整。亦可按時間動態地改變光線 色溫,充分模擬真實自然光照的色溫變化,使家居環境變得更舒適,更符合生物 生長的環境。因此,工業4.0、物聯網賦予上述豐富的內容和可能性。未來,智 能照明,將是一個新興的行業(

Ifuun.com,2017;

壹讀,2016

)

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二、燈具的種類

燈具的設計會決定照明的形式,有些燈具是聚焦於外型,外型特徵明顯,除 了光的方向外也重視燈具本身的設計感,像是裝飾性照明,如吊燈、水晶燈等;

另外有些燈具是重視本身的發光量、光的方向以及品質,如技術照明,如嵌燈、

聚光燈。

照明燈具種類繁多,除可裝設於空間中的不同平面,天花板、牆面或地板等,

用不同的方式打亮空間。亦可分為移動型和不可移動型、調整型和不可調整型 等。

(一) 國際照明協會(CIE) ,將燈具依配光方式、向下與向上光通量比例,將燈具 分為以下類別:

1. 直接照明

直接照明其向下輸出光通量約為 90%~100%,向上光通量為 0%~10%。燈 具設計採用直接向下光照方式,光源直接投射於工作面上,不依賴或較少依賴反 射表面,此種照明具有強烈的明暗對比,易使人產生疲勞感。通常於工廠、普通 辦公室等環境使用。

2. 半直接照明

輸出之光通量約 60%~90%是直接向下,其餘的 10%~40%則是向上方照射 天花板。此類燈具傳遞出之光線較為柔和,炫光較低,可有效的運用及控制光緣,

由於漫射關係,能使天花板面亮度增加,進而產生較高空間感,能提供一種舒適 的工作環境。

3. 全面擴散照明

此類燈具輸出向下光通量約佔 40%~60%,向上輸出光通量約 40%~60%。

呈現 360 度四周擴散的光線,同時具備直接與間接系統燈具的優點。全面擴散 照明除了運用本身的點光源之外,兼採具漫射性質的燈罩,使光線全方面發射,

照射至空間整體。因其光線柔和,多使用於室內照明。

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4. 半間接照明

半間接照明燈具輸出向下光通量約為 10%~40%,向上輸出光通量約為 60%~90%。此種照明之光線分佈近似間接照明,不易產生高的亮度對比,能提 高工作面的照度。此類燈具多會裝設半透明的擴散光罩,讓空間產生的照度更為 均勻,鮮少出現眩光情形。

5. 間接照明

間接照明燈具輸出向下光通量約 0%~10%,向上輸出光通量約為

90%~100%。此種燈具照明方式是讓光線投射於天花板面或牆面並讓光線反射回 空間、工作面或牆面。光源呈現柔和無陰影的間接光線,部分發出的光線會被天 花板及牆面吸收弱化,因此照明度較低。

(二) 由於每種燈具的機能、型態和構造不盡相同,近年來已從照明為主的機能性 燈具逐漸轉換成具有風格美感與氣氛的設計。石曉蔚(2007)將燈具依其機能 性與安裝方式的不同,分成吊燈、立燈、嵌燈、吸頂燈、軌道燈等。

1. 吊燈

吊燈常以懸掛的方式垂掛於天花板,經由電線和拉管等方式點亮光源,在 室內空間中較常運用於整體照明與裝飾照明,如安裝於客廳與餐廳。

2. 立燈

立燈之設計為桌、檯燈的延伸,高度通常較桌燈與檯燈高,底部有底座或 腳架可支撐立於地面之上,常做為裝飾性或機能性來使用,與桌、檯燈相比,較 不會佔用工作檯面的空間。

3. 嵌燈

嵌燈係將燈具全部或局部安裝於某一平面內的燈具,因燈具主體安置於材 料內部,所以在視覺感受上可以避免燈具外露所造成的突兀感,比較容易融合於 空間中,且光線投射的角度可依燈具安裝之深度而不同。

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4. 吸頂燈

吸頂燈係以固定的方式直接安裝於天花板,因燈具上部較平整,緊靠屋頂 安裝,就像是吸附在屋頂上,因此,在安裝的過程中應避免設置在低矮的空間,

以配合使用需求來設計。

5. 軌道燈

軌道燈具乃是利用滑軌的滾動方式調整燈具裝置,並依照使用需求來變換 位置及角度,由於此類燈具使用彈性較大,經常用來凸顯空間中的重點,如牆面 上的畫作、展示櫃的收藏品等。

三、燈具照明方式

依國際照明委員會(CIE)依照燈光向上或向下的光通量分佈情形,分為直接 照明與間接照明,而在應用上又可再細分成半直接照明、半間接照明以及漫射型 照明,介紹如后:

(一) 直接照明

主要是直接向下佈光,直射光多於反射光,此類照明形式使光線全部作用 在預定的工作面上。直接照明所選用的燈具必須是定向式照明工具,此照明方式 是效率最高也是應用最為廣泛的一種,佈光的範圍依照光源形式、燈具位置、燈

主要是直接向下佈光,直射光多於反射光,此類照明形式使光線全部作用 在預定的工作面上。直接照明所選用的燈具必須是定向式照明工具,此照明方式 是效率最高也是應用最為廣泛的一種,佈光的範圍依照光源形式、燈具位置、燈

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