第三章 實驗儀器與流程簡介
第一節 積分球量測系統
一、功能說明：
主要實驗設備包括：LMT 直徑 1m 、2m 全光束積分球、Chroma 可 程 式 電 源 供 應 器 、YOKOGAWA 電 性 量 測 設 備 、 追 溯 PTB
（Physikalisch-technische Bundesanstalt）實驗室標準燈 3 個，可依據 CIE69-1987、CIE84-1989 及 DIN5032 規範進行光源之全光通量
（Total Luminous Flux）及發光效率量測，量測時分別依序將標準光 源與待測光源置於積分球中央，藉由球體內部所塗佈的反射材質，
將光源發射之光束均勻散射後，利用球體表面之光度計量測之比例
-1
1 100 T
E(T)
E ⎥⎦⎤
⎢⎣⎡ Δ +
= α 關係，可計算求得待測光源全光通量。
二、適用範圍：
2m 全光束積分球可量測範圍為 4×10-3～106Lm(理論最大值)、
1m 全光束積分球可量測範圍為 1×10-3～105Lm(理論最大值)；可量 測最大光源尺寸為球體直徑之1/1.7 倍。
三、環境需求：
可操作溫度範圍 5 至 50℃、儲存溫度範圍-10 至+60℃；因目前 實驗室可追溯 PTB 標準燈之校正報告之環境條件為 25±1℃，應盡 量將室內溫度控制在此條件，否則參照CIE69-1987 建議公式修正：
(3-1) α：溫度係數（temperature coefficient），0.01％/℃（校正報告）
△T=T-T0：溫差（temperature difference）℃
T0：校正報告之環境溫度 T：量測過程之環境溫度 四、試驗儀器：
(一)球體：
LMT 製造之積分球如圖 3-1 係由多元酯玻璃籤維製成，可打開 成兩個半球以裝置待測件。球體內面塗有特殊感光塗料，其具散射 性並與可視光波長獨立，而隨著塗層老化以及灰塵、砂土之影響，
靈敏度會下降。建議塗層應於三年內更新，但若流明校正設定無法 藉衰減器調整達成時則需立即更新。
(二)光度計感測頭：
球體內壁裝置之光度計感測頭如圖3-2，包含精密之 V(λ)矽光 學元件(f1<1.0%)，感光面直徑 30mm，其感光面上並附有散射物質。
光度計感測頭可控制溫度於35℃±0.1oC 以防止因量測件功率消耗產
39 資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-1 積分球球體
生之溫升效應造成量測誤差，應於二年內送回原廠以標準光源A 校 正進行精密之校正。
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖 3-2 光度計感測頭
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-3 光度計感測頭所貼之濾片
另為符合CIE 標準光度觀測者之規定，目前常見光度計感測頭 儀器以貼各種顏色濾片如圖3-3 方式達到需求。
另光度計感測頭對 UV-response、IR-response 應小於 0.1％、
Fatigue 測試應小於 0.1％（在 2000lm 條件下）。
(三)U1000 電子顯示單元：
含四位數之”衰減器電位計”，可調降顯示數值、歸零設定
“U-zero”及暗電流補償控制” I-zero”，可直接量取光電電流、提供解 析度0.1℃之球內溫度顯示。（如圖 3-4）
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-4 U1000 電子顯示單元 (四)遮敝裝置：
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖 3-5 遮敝裝置
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遮敝裝置如圖 3-5，必須防止量測物光線直接照射光度計感測 頭。自光度計感測頭觀查，必需看不到光源之表面，必要時可調整 遮敝裝置與光度計感測頭之距離護或使用較大之遮敝裝置。
(五)標準燈：
在設定工作條件下，流明值為已知值，且品質合於要求者，通 常選擇白熾燈泡作為標準燈。
(六)輔助燈泡：
量測時應全程將輔助燈泡(如圖 3-6)點亮，以減少穩定所須之時 間，藉以修正標準燈與待測燈形狀因子。
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖 3-6 輔助燈泡
五、量測原理：係利用待測件光通量與積分球內壁間間接照度之正 比關係。
Φ=Eind×A×(1-ρ)/ρ (3-2) Φ：光通量
Eind：積分球內壁間接照度值 A：球表面積
ρ：積分球內壁反射率 輔助燈泡
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-7 積分球剖面示意圖 六、試驗步驟：
(一)線路安裝，開啟量測設備電源，暖機至少 5 分鐘。
(二)歸零設定：
在將儀器暖機約 5 分鐘之後，於球體關閉及滅燈下，先將儀器 設定至最低靈敏度之範圍（1m 全光束積分球設定在 105、2m 全光 束積分球設定在106），調整歸零設定"U-Zero"(補償電壓調整)使其 讀值為零；再將儀器設定至最高靈敏度之範圍（1m 全光束積分球設 定在 100、2m 全光束積分球設定在 101）並調整電位計"I-Zero"(暗 電流補償)，藉此補償雜光所造成之影響。（如圖 3-8~3-9）
S：遮蔽裝置 H：輔助燈泡 L：連接待測件之
燈泡固定架 M：光度計感測頭
43 U-Zero
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-8 積分球量測系統線路
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-9 歸零設定 (三)選標準燈源：
安裝於積分球中心（若是軸向燈源，應將長軸方向平行對準光 度計感測頭），點燈 20 分鐘以上，並同時打開積分球上之輔助燈泡，
將輔助燈泡整個往外拉到底，點燈20 分鐘以上。（如圖 3-10）
(四)經點燈穩定穩定後，調整 U1000 四位衰減器電位計如圖 3-11，
設定對應間接照度EN 值等於標準燈流明值。
電源開關 電性量測設備
可程式電源供應器開關
I-Zero
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-10 點亮標準燈 20 分鐘以上
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖 3-11 調整衰減器電位計
(五)調降供應電壓並關掉標準燈，將點亮之輔助燈泡移入積分球，
該燈泡應保持點亮以免去暖機程序。待球內溫度穩定，量測對應間 接照度EHN 值，並記錄之。（如圖 3-12）
(六)將標準燈取出積分球再將待測燈泡安裝於積分球中心，輔助燈 泡保持點亮，量測對應間接照度EHX 值。（如圖 3-13）
(七)將輔助燈泡推出積分球外，此時輔助燈之遮敝裝置會封閉積分 球。
衰減器電位計
45 資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-12 輔助燈泡移入積分球內
資料來源：內政部建築研究所，2006。
圖3-13 輔助燈泡之間接照度值
(八) 點亮待測燈 20 分鐘以上（若是量測高功率燈源時，建議將球 體打開以防溫度升高），經點燈穩定穩定後，量測對應間接照度EX 值，同時紀錄相關（含電壓、電流、功率等）資料。
(九)待測燈泡之光通量依標準燈泡之光通量可以用下列公式計算：
Φx=Φn×[Ex/En]×[Ehn/Ehx] (3-3) Φx:待測光源之絕對光通量
Ex: 待測光源之光通量測試值
Ehx:有待測光源在球內時之輔助燈泡光通量測試值 Φn:標準光源之絕對光通量
En: 標準光源之光通量測試值
Ehn:有標準光源在球內時之輔助燈泡光通量測試值
其中 Ehn/Ehx係數代表待測燈泡與標準燈泡因不同型式及尺寸之補 償。
(十)燈源發光效率：每輸入一瓦特功率該光源所能轉換發出的光線 流明值，單位是Lm/W，愈高則效率愈佳。
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