照明燈具配光性能測試研究
內 政 部 建 築 研 究 所 自 行 研 究 報告
０９５－３０１０７００００Ｇ２０３１
照明燈具配光性能測試研究
研 究 人 員：施 文 和 研究員
目 次
表次... I
圖次... II
摘要...
I
第一章 緒論 ... 1
第一節 研究緣起與背景... 1
第二節 研究目的... 1
第三節 研究方法及預期成果... 2
第二章 配光曲線實驗室建置
... 5
第一節 配光曲線實驗室裝修工程 ... 5
第二節 配光曲線實驗室儀器設備性能規格 ... 6
第三章 配光曲線量測標準與作業程序 ...11
第一節 配光曲線量測標準書...11
第二節 配光曲線量測標準作業程序... 19
第四章 量測不確定度分析 ... 33
第一節 量測不確定度評估作業程序... 33
第二節 配光曲線量測不確定度探討... 37
第五章 結論與建議 ... 41
參考書目 ... 42
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
本所人工光與自然光實驗室業於本(95)年 10 月完成建置，包括主體 工程及各項實驗設備，共計投入經費新台幣5,851 萬餘元；內含五個實驗 室：燈具配光曲線實驗室、光源效率測定實驗室、材料光學測定實驗室、 照明實驗室及自然光實驗室。 實驗室主要目的為提供國家級建築光環境性能實驗設施，協助探討解 決所可能面臨之各種光環境問題，提供建築業界空間設計參考資料及協助 開發相關產品，促進產業升級。未來可進行照明器具性能驗證與開發、室 內健康照明與高效率節能照明等研究，促進國內照明產品效率與性能升 級，開創國內建築照明產業之新契機。第二節 研究目的
根據本所95 年度「人工光及自然光實驗室實驗項目與營運規劃之研 究」協辦研究案之規劃，實驗室營運的方向，將以檢測、認証、研發、教 育訓練為四大主要目標： 一、由本所實驗室領導國家標準之制訂，並提供具有公信力之認証。 二、由本所實驗室主導照明軟體之認証以提升照明設計品質。 三、對於目前業界開發新產品協助提供研發所需之設備，加速台灣業 者推出先端產品而具備國際競爭力。 四、由標準檢驗局與本所實驗室能合作重新檢討修訂照明相關國家標 準。 五、規劃教育展示內容，對專業從業人員及全民進行光與照明方面的 教育。 根據上述目標，本研究將利用配光曲線實驗室之設備，進行照明燈具之配光曲線量測技術之研究，研擬配光曲線檢測儀器標準書，供本所配光 曲線實驗室接受委託檢測服務及申請 TAF 實驗室認證之參考。
第三節 研究方法及預期成果
本研究主要以本所性能實驗中心人工光與自然光實驗室之營運為目 標，建立完全符合 TAF 之管理模式，在標準操作程序方面完全依照 EN13032-1：2004E 標準及實驗室目前建置之量測設備而擬定，在品質認 證方面以中華民國實驗室認證體系之相關規範，以及ISO/IEC 17025 實驗 室申請認證和運作所依據之國際指引，建立實驗室應具備書面化的品質手 冊，包括品質管理作業程序書、技術作業程序書等。研究流程與步驟如圖 1-3.1 所示。 本研究之預期成果： 1. 蒐集並整理完成配光曲線檢測實驗室儀器設備建置及詳細規格資 料。 2. 蒐集配光性能測試相關國際標準規範，並整理測試相關規定。 3. 蒐集國內現有 TAF 實驗室認證相關品質文件，撰擬實驗室品質管理 一階二階文件，並依據實驗室營運需求，研訂相關委託書及試驗報 告等文件資料。圖 1-3.1 研究流程與步驟 研究目標 相關文獻及測試標準之資料收集 配光曲線量測實驗儀器 安裝與設置 標準測試程序之建立 照明燈具配光曲線量測 品質文件及操作 手冊之編寫 制訂標準測試方 法及程序
第二章 配光曲線實驗室建置
本實驗室主要建構項目分為下列兩大項，第一項：配光曲線實驗室 之裝修工程，主要為實驗室之隔間、照明工程、傢俱設備等基礎環境工 程，與空調及配電等之配線；第二項為實驗儀器設備。第一節 配光曲線實驗室裝修工程
配光曲線實驗室裝修工程主要分為四小項： 1.實驗室隔間工程(含天花板施工)。 2.照明工程。 3.空調、配電、室內電話、網路系統詳細配置圖（空調設備及相關配電 管線已先行安置完成，僅需提出實際使用之配置計畫）。 4.實驗空間之實驗台、實驗用桌椅等設施。 本實驗室建立之初，即考量實驗室整體及內部儀器之相互影響，實 驗室規劃的基本項目包括： 一、實驗室空間 1.配光曲線儀實驗室：配光曲線儀擺放、運作的空間。 2.控制室：配光曲線儀的主控空間，擺放控制儀器及電腦等相 關設備。 3.會客展示室：需具備展示功能，以提供未來參觀人員的休息 及解說的空間。 4.儲藏室：提供將來送測燈具、相關設備備品及實驗輔助設備 等物品之收納空間。 二、實驗室隔間 1.分間牆：固定分間牆達防火 1 小時、隔音 30dB 以上、防靜電。 材料以輕鋼構組成，牆面之面板為四分矽酸鈣板，內填充 紙蜂巢板及玻璃棉，面材具耐污性。2.地 板：除配光曲線儀實驗室與會客展示室的地板為地毯裝 修材外，其他空間包含走道部分維持原實驗室地面。 3.門 窗：內部隔間門高度 220 公分、寬度為 200 公分。門窗 之裝修材料具備隔音30dB 以上。 4.天花板：各空間配置有天花板者，採用和本所環境館相同材 質、規格之天花板。 三、配光曲線儀實驗室特殊規定 1.餘光屏蔽設施之說明及圖樣。光度計感測頭只能接收到來自 燈具的反射／折射光而無來自其他光源的直射光。 2.為避免餘光遮敝效應，室內為密閉空間，天花板及四周牆壁 均須塗以黑色之低反光率均勻塗面漆，地面採深色系之絨 毛地毯覆蓋，此地毯功能不僅降低餘光直接或間接反射， 同時更可吸附空間內塵埃粒子，增加光度量測之準確性。
第二節 配光曲線實驗室儀器設備性能規格
配光曲線實驗室儀器設備性能規格如下表所示： 設備 名稱 功能敘述 主要配備 單位 數 量 備 註 1.燈具配光曲線測定儀 （Goniophotometer） 台 1 2.原廠測試用標準燈組（reference test luminaries with mounting bracket） 組 3 整組含標 準燈及燈 座固定盤 3.多功能整合自動化軟體 （software） 套 1 4.記錄、統計、繪圖系統 台 1 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 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 台 1 測試燈具秤重 7.電子磅秤 台 1 實驗輔 助設備 安裝燈具及維修 機具 8.高空作業台 台 1 1.配光儀功能規範 （1）配光實驗室設備可量測各式照明用燈具及光源的基本光度資 料，包括： －各式燈具（如：室內、室外、街道、隧道、運動場、工廠、 LED） －各式光源（如：白熾燈、鹵素燈、日光燈、氣體放電燈、 LED） （2）在量測光源的基本光度資料時，下列數據也應一併量測： －光強度measurement of photometric quantity（Luminous
Intensity）
－幾何資料measurement of geometric quantities（角度、光度 距離） －電性資料electrical measurements（電流、電壓、功率） －光通量、照度分布及光度分布 （3）配光實驗儀器設備需充分滿足國際通用標準規範，包括： EN13032-1：2004E、CIE 121-1996、CIE-70-187、 CIE84-1989、CIE69-1987、BS5225. Part 1 2.原廠測試用標準燈組 原廠配備3 組不同的參考測試標準燈及燈座固定盤。
（1）室內日光燈 indoor luminaire with tubular fluorescent lamp （2）室外鹵素燈 outdoor spotlight with halogen lamp
（3）HID 街燈 street lighting with HID lamp
（1）測試軟體為搭配儀器所設計之原廠軟體，並配有正式校驗證 書。 （2）具自動化工作及量測功能，可執行國際通用標準規範 （EN13032-1：2004E、CIE 121-1996、CIE-70-1987、 CIE84-1989、CIE69-1987、BS5225. Part 1），可預設掃瞄路 徑，全自動給受測件指定電壓電流，圖表輸出可與報告結 合，報告格式可操作者自訂，使用者可針對不同角度定義與 量測並輸出，量測進行中可由操作人員中斷分析或繼續執 行，輸出資料格式需符合CIE 及國際間共同格式之要求， 操作介面系統程式需符合目前大眾化之電腦系統介面，附原 文及中文化操作手冊。 （3）軟體中有針對光源一般性測量的程序。 （4）可由使用者依需求自行加入測試程序。 （5）軟體可自動產出格式化的測試報告並加以列印。 4.光源量測用電源供應器設備 4.1 設備功能 （1）點燈用精密電源供應器之輸入功率高於 2500 W。電壓及頻 率可調且適用於一般常用光源，精度需達0.1％accuracy。 （2）量測設備可精確測量電壓、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。 （5）自動產生電性資料的測試報告。 4.2 規格
（1）AC 電源供應器（AC Power Source），Power 達 2000VA 以 上，精度達0.1％of F.S.。
（2）系統整合（system integration），聯結整合電源供應器和測試 件。
（4）瓦特計 Wattmeter（強化電壓、電流和頻率的精度） 6.溫溼度紀錄器 為紀錄配光曲線儀室內溫溼度。 7.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 （6）具有零點追蹤之功能，有公斤/台斤/磅轉換之功能。 8.高空作業台 （1）油壓動力系統，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 （4）移動方式：轉輪 (二)量測系統規格與儀器設備 系統規格如表一，環境依CIE 121-1996 規範要求設置，一般燈具 量測之環境溫度為(20~27) ±3℃，而螢光燈燈具要求溫度需維持 25 ±1℃，溼度要球低於 65%RH。 表 1 系統規格 系統參數 規格型式 備註 量測燈具最大尺寸 1.6m 照明燈具 量測燈具最大重量 50kg 光譜偵測範圍 380~780nm 解析能力 <=1% 光靈敏度 20nA/lux 光感測頭靈敏度 照度範圍 10^-4~10^4 lux 光強度範圍 0.1~8×10j ^7cd
方位控制精度 0.1 電腦化控制 旋轉角度範圍 0~360 分段測試 適用燈具型式 照明燈具 數據輸出格式 IES/IEC 規範 資料格式與歸類方法 表 2 設備規格 設備 規格需求 配光量測設備 LMT GODS 1600/2000 電源供應器 依實際需求選定 米尺 1.6m 以上 電子秤 >60kg 電腦 LIMES 2000
第三章 配光曲線量測標準與作業程序
第一節 配光曲線量測標準書
1.概述： 本標準書說明照明燈具以配光曲線試驗法測定配光性能之方 法。依據DIN EN13032-1：2004(E)係以光感測頭將測試件與配光曲線 儀器平台夾在中間，使測試件之光線通過量測光通道。當量測達到穩 定狀態，再藉由光感測頭接收。進而再由已裝置多功能整合自動化軟 體與解析繪圖系統之電腦系統儲存其分析之數據。 1.1.目的： 本標準書規定照明燈具以配光曲線試驗法測定配光性能之方法。 1.2.適用範圍： 燈具配光曲線測定儀可量測燈泡、燈管配光曲線特性之測定，燈具 效率、燈泡（lamp）及燈具發光效能，在量測光源的基本光度資料 時，下列數據也一併量測：(1)光強度 measurement of photometric quantity（Luminous Intensity） (2)光通量、照度分布及光度分布
(3)電性資料（電流、電壓、功率）electrical measurements
(4)光源特性（角度、光度距離）measurement of geometric quantities 1.3.待測(校)件規格說明： 1.3.1.測試件光源型式為 FL36 W。 1.3.2.測試件之燈管長度為 116 ㎝。 1.3.3.測試件之燈管寬度為 3 ㎝。 1.3.2.測試件之燈具長度為 127 ㎝。 1.3.3.測試件之燈具寬度為 8 ㎝。
1.3.4.測試件重量為 2.5 ㎏。 1.3.5 測試件之治具為 13.06 ㎏。 2.試驗儀器/環境需求/人員資格： 2.1.試驗儀器：燈具配光曲線測定儀 LMTGO-DS 1600/800 2.2.環境需求：溫度範圍：23±1℃、濕度範圍：55±5% 2.3.人員資格： 2.3.1.具備相關之教育、訓練、技術與經驗。 2.3.2.熟悉本測試程序及相關參考資料與規範 3.準備事項 3.1 名詞解釋： 本標準所使用之用語意義，如第3.1.1 至第 3.1.2.所示。 3.1.1.配光曲線儀：為同心轉動式反射鏡，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。 3.1.2.光學量測系統：為反射鏡配光機之光度計；可量測並顯示照度 及光度。 4.測試件準備： 開啟量測設備電源，請先開機暖燈二十至三十分鐘，以使燈源更穩定。 5.試驗步驟： 5.1.開啟電腦，選取 windows 2000 登入中文版 LIMES2000。 5.2.旋臂下旋至與固定燈具接合位置。
附註 1：注意是否須手動改變接合臂方向。 5.3.秤量燈具重量並與懸臂接合。 5.4.計算治具與燈具總重量。 5.5.用黃色線控把手調整重量法碼以平衡測試件的總重量。 5.6.啟動定位雷射，確認測試件中心點是否位於正確位置。 5.7.連接輸入電源： 5.7.1.電源接合器上方共有八個端子可供使用。 5.7.2.依序插在配光曲線量測儀器平台上的八個接頭端子。 附註 2：試驗前針對試驗件之電氣規格需仔細核對，以避免因 電源供應模式之差異，造成試驗件無法依正常模式工 作，而致實驗錯誤。 5.8.連接調整雙向拉門大小，滑門移動距離為 650 ㎜。 5.9.啟動測試軟體 LIME 2000 5.9.1.從桌面捷徑或〔開始〕－＞〔程式集〕中啓動 LIME 2000。 5.9.2.選取試驗檔案。 5.9.3.選取試驗程式。 5.10.設定硬體。 5.10.1 可設定各項硬體功能及試驗各項硬體動作。 5.11.設定軟體。 5.11.1 可設定各項軟體之功能。 5.12.設 定 圖 表 。 5.12.1 預設量測分析結果所需之圖形與表格，亦可在量測完成之後 選取分析所需之圖形與表格。 5.13.設 定 功 能 。 5.13.1 其它各項功能設定，如使用者管理，語言選擇等。 5.14.執 行 測 試 。
可 執 行 試 驗 流 程 開 始 進 行 量 測 。 5.15.結果輸出。 5.16.列印所需結果。 5.17.儲存所需資料。 5.18.關機 5.18.1.確認儀器所有的量測動作皆已停止。 5.18.2.結束 LIME 2000 軟體及 Windows 作業環境。 5.18.3.關閉電腦電源。 5.18.4.將測試件取下。 5.18.5.關閉儀器電源。 6.注意事項： 6.1 若 要 調 整 光 度 量 測 器 之 校 正 螺 絲 ， 需 報 備 實 驗 室 管 理 人 經 同 意 後 進 行 。 6.2 如 選 取 windows NT 則 只 能 進 入 英 文 版 LIMES2000。 6.3 測 試 件 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 五 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 ， 盡 量 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 配 光 曲 線 試 驗 檢 查 記 錄 表 中 。 6.4 測 試 件 的 暖 燈 時 間 依 據 各 測 試 件 之 光 源 型 式 而 不 同 。 7.參考資料 計算光度計之V（λ）校正值與 V（λ）對應特性 f’1 值時，以下列
方法加以計算： 7.1 V（ λ ） 函 數 的 相 對 光 譜 頻 率 響 應 光度量測儀器中的感測頭之光譜響應應進行修正，使它儘可能與 V （λ）一致，實際上不可能做到非常精密工作，存在一定的誤差。 在此等級中相對光譜頻率響應值 S(λ)rel帶入流明光譜效率值 V （λ），由人眼的光譜光視效率所具有的特性曲線f’1 之平均值， 再由相對光譜餘弦響應值 s（λ）rel對應流明光譜效率 V（λ）。可 表示成如下公式： ………公式 1 及 ………公式 2 7.1.1 V（λ）校正值與 V（λ）對應特性 f’1 值 在方程式(1)中 S*rel(λ)1，SA(λ)為常態化相對光譜響應值、光譜 等級之光源分部區域相關參數，此兩參數是在量測過程中每一個 設定條件下所求得的。 7.1.2 UV 之頻率響應值 u 此感測頭之 UV 光源頻率是對應於信號 Y(UV)的比率，當此感測 頭的放射線是經過 UV 來源結合過濾後的 UV，對應於從同樣無 過濾來源的信號 Y。此公式為：
………公式 3 此依據公式 4，u0為： ………公式 4 其中： τ(λ)為 UV 頻率響應的過濾器測定之光譜靈敏度 Suv(λ)為 UV 頻率響應的燈具測定之光譜分佈區域 7.1.3 IR 之頻率響應值 r 此感測頭之 IR 光源頻率是對應於信號 Y(IR)的比率，當此感測頭 的放射線是由鹵素燈的A 光源結合 IR 過濾器來，對應於從同樣 無過濾器來源的信號 Y。此公式為： ………公式5 此依據公式 6，r0為： ………公式 6 其中： τ(λ)為 IR 頻率響應的過濾器測定之光譜靈敏度 Suv(λ)為 IR 頻率響應的燈具測定之光譜分佈區域 7.2 利 用 V(λ )函 數 的 光 譜 頻 率 響 應 的 相 對 誤 差 下 之 UV 頻 率 響 應 u 及 IR 頻 率 響 應 r 之 規 定 方 法 裡 的 公 式 加 以 計 算，並 求 出 結 果 。
8.附件：燈具配光曲線試驗法─配光曲線檢測儀器之檢測紀錄
配光曲線試驗紀錄表
燈具編號：_____________________________________ A. 光源(Lamp) 型號 燈座 廠牌 功率 W 種類 光通量 Lm 尺寸 長： mm；寬： mm；高： mm；直徑： mm B. 安定器(Ballast) 型號 電流 A 廠牌 功率 W 電壓 V 功因 % C. (Luminaire) 型號 廠牌 燈具尺寸 長： mm；寬： mm；高： mm；直徑： mm 發光尺寸 長： mm；寬： mm；高： mm；直徑： mm 審核：____________________ 檢測：___________________配光曲線試驗紀錄表
燈具編號： ____________________________ 日期： _______________ 溫度/濕度： _______________________ 測試設備： 測試紀錄： 試驗項目 試驗流程項目 紀錄 (1)燈具治具重量： Kg 1.重量 (2)燈具總重量： Kg 2.調整重量砝碼 (1)+(2)光源試驗總重： Kg 3.確認初始位置 雷射 是 / 否 位於光源中心點位置 4.連接電源 Ｖ Ａ 光源配光 5. 調整雙向拉門 cm (1)燈具治具重量： Kg 1. 秤重 (2)燈具總重量： Kg 2. 調整重量砝碼 (1)+(2)燈具試驗總重： Kg 3. 確認初始位置 雷射 是 / 否 位於光源中心點位置 4.連接電源 Ｖ Ａ 燈具配光 5. 調整雙向拉門 cm 審核：__________________ 檢測：_________________第二節 配光曲線量測標準作業程序
配光曲線檢測儀器之操作區分為儀器操作與電腦操作兩個流程。在儀 器操作流程主要是著重在將測試件放置在燈具配光曲線測定裝置的量測 平台以及儀器運轉設定上；而在電腦操作流程上則是著重在量測參數設定 以及量測數據存取上。儀器操作與電腦操作流程之詳細步驟分述如下： 一、LMT GODS 1600/800 儀器操作步驟 1. 開機： (1) 開啟配光曲線設備(GO-DS1600/800)總電源開關，將安全裝置 Safety unit 儲所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，如圖3-1。圖 3-1 GO-DS1600/800 總電源開關
(2) 電源供應器電源其功能主要是提供試驗件所需之電源，可利用 LIMES Control 程式控制其輸出模式，一般設定為控制電壓模式 輸出，但在LIMES Control 程式控制中可以設定電源供應保護設 定，需設定電壓電流之上限值，若測試過程中電流供應超過其設定值時，LIMES Control 程式控制會自動切換控制方式以符合其 保護設定。 (3) 試驗前針對試驗件之電氣規格需仔細核對，以避免因電源供應模 式之差異，造成試驗件無法依正常模式工作，而致實驗錯誤。 2.開啟電腦： (1) 將電腦開機，選取 windows 2000 登入以便進入中文版
LIMES2000，如選取 windows NT 則只能進入英文版 LIMES2000。 3. 旋臂旋下至固定燈具位置 利用側角控制單元或 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。 4. 選取治具 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。 5.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，重量誤差須在五公斤之內，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，盡量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，並記錄於配光曲線試驗記錄表中。 6.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 配光曲線試驗檢查紀錄表中，尤其發光尺寸特別重要，一般規範 是讚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。 D1/D2 = LD/LL D1：雙向拉門距測試頭之距離 D2：燈具距測試頭之距離 LD：光檔板圓形直徑 LL：燈具或光源發光之最大尺寸 L = LD x√2；雙向拉門拉開之距離 7.固定試驗件 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，其 C-plane 之方位角度定義如圖 1-2 所示，當 offset C = 90°時，方位角 為C’，而 IES 之角度定義與 CIE 之角度定義相差 90 度，如圖 1-3 所示，刮號內標示之角度為IES 之角度。
C=270° C=90° C’=180 C’=0° C=0°，C’=270°
圖 3-2 C-plane 方位角之定義(上視圖)
C=180°(90°) C=270°(180°) C=90°(0 °) C=0°(270°)圖 3-3 CIE 與 IES C-plane 上視圖方位角之定義
8.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驗試驗件與治具總重 量。 9.確認初始位置 利用黃色線控把手啟動定位雷射，確認試驗件中心點是否位於正確位 置，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圖1-4 所示，視各國法規規定而有些許不同， 進行試驗前需先與廠商溝通。
圖 3-5 燈具之光源中心點
10.連接電源輸入
接合器上方共有八個端子可供使用，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。
圖 3-6 八個接頭端子（電源供應器）
圖 3-7 八個接頭端子（儀器平台）
11. 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，其尺寸調依下表3-1 所示。
表3-1 雙向拉門尺寸調整 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 註：Ｌ＝Ｌｄ＊√２；雙向拉門拉開之距離，計算距離取整數。 12. 啓動 LIME 2000 從桌面捷徑或〔開始〕－＞〔程式集〕中啓LIME 2000 13. 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。 14. 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。 15. 設定硬體
如有需要，可設定各項硬體功能及試驗各項硬體動作。 16. 設定軟體 如有需要，可設定各項軟體之功能。 17. 設定圖表 可預設量測分析結果所需之圖形與表格，亦可在量測完成之後選取 分析所需之圖形與表格。 18. 設定功能 其它各項功能設定，如使用者管理，語言選擇等。 19. 進行試驗 各項設定完成之後，可執行試驗流程開始進行量測，表中各項條件 為規範之要求，但亦可依委託單位之要求針對各項條件作適度之調 整。 20. 結果輸出 21. 列印所需結果 22. 儲存所需資料
第三節 LIMES 2000 軟體操作及硬體設定
LIMES 系統分為兩部分，試驗檔案設定與硬體控制介面程式，分別為 LIMES 2000 與 LIMES Control。由桌面選取 LIMES 2000，雙擊滑鼠左鍵 進入；或由〔開始〕－＞〔程式集〕選取LIMES 2000 進入。 一、LIMES 2000 軟體操作： (1) 登入 LIMES 2000 時，僅需輸入使用密碼，系統會根據密碼自行判斷 是否為授權使用者，使用者共分為四層級，其中： master 可以針對程式進行設定與儲存,並增加新的使用者。 superuser 除不能增加新的使用者以外，功能與 master 相同。 User 僅能使用現有的程式進行量測與儲存新的量測結果。 Enemy 不能使用本程式。 正確登入後系統會顯示使用者狀態，並自動與控制程式連線(可更 改為手動連結控制程式)。 (2) 建立試驗檔案 使用者登入後可以開始編輯試驗檔案(file)內容，可選擇現有檔案或 是建新檔案，將游標移動到上方檔案選項，單擊滑鼠左鍵後會出現 拉單，在下方標號 1.號的就是最後選取的檔案名稱，其名稱也會以 文字形式File：＊＊＊＊同時顯示在整個螢幕的左下角，在檔案選向 上單擊滑鼠左鍵後可選擇： new：選擇新檔案 open：選擇已編輯過的試驗檔案，如果不選，則系統會自動選擇最 近一次的執行檔案。
edit sample：可以編輯已選取檔案的基本資料，包含試驗文字說明， 裸燈或燈具電氣特性，試驗條件，裸燈與燈具尺寸，資料輸出 對稱特性，輸出圖表基本設定，如圖3-8 所示。
圖 3-8 LIMES 2000 主視窗
(3) 建立試驗程式 選取試驗檔案之後必須選取試驗程式，可選擇現有程式或是建立新 程式，將游標移動到上方程式選項，單擊滑鼠左鍵後會出現拉單， 可選擇： new：選取新程式，必須進入程式之編輯選項，以編輯試驗程式 open/save：可以選取已建立之試驗程式 edit：編輯試驗程式，包含程式名稱，試驗方式，試驗功能，試驗流 程選項 execute：執行已編輯完成的程式 點選LIMES2000 執行試驗按鍵後，如果先前執行之程式已有結果， 在開始進行量測前，會跳出警示圖文框，顯示本次試驗將會有更新 前次資料，若點選ok 則繼續進行，試驗程式乃是以流程方式依序執行，故必須要選定試驗流程內容，將游標移動到上方試驗流程選項， 單擊滑鼠左鍵可選擇：
----Header ----Extended 檔案名稱設定 功能延伸 ----Fuctions ----Modify 功能設定 修改 ----Option ----Program 項目選擇 會展示選取的程式名稱，會 選edit 則可以以勾選方式編
輯本次程式執行的項目 各選項在執行程式視窗上方都有對應圖示，可將滑鼠移至圖示上方停 留，即會出現圖示的名稱。 (4) 資料庫 資料庫中儲存各種圖表以及樣品資料，將游標移重到上方試驗流程 選項，單擊滑鼠左鍵後可選擇： lamps：顯示裸燈基本資料，可供修改 isovalue：顯示已建立之圖表顯示模式，依照不同規格需求可選取適 當圖表。 glare diagrams：眩光圖表，依需求選取適當眩光圖表。
圖 3-9 眩光圖表
(5) 圖表設定 在量測完畢之後，需要針對該次量測進行結果分析，可在量測進行之 前先選定分析所需之圖示或表格，或在量測結束之後再行選擇。將游 標移動到上方圖表設定選項，單擊滑鼠左鍵後可選擇 graphics：各種圖示選擇 tables：各種表格選擇 show pictures：顯示已存檔之圖表
圖 3-10 Polar diagram 圖 3-11 3D Polar diagram
三、硬體設定
(1)在任何時刻需要顯示或獨立操作各項硬體功能時，可以選擇此選項， 將游標移動到上方硬體設定選項，單擊滑鼠左鍵後可選擇：
disconnect/connect：顯示 LIMES2000 是否與控制程式 LIMES Control 連結。 control goniometer：控制測角儀動作，可在系統停止動作或未進行量測 時將測角儀移動到動作範圍內任何角度。 power supply：控制電源供應，GD-DS1600 並沒有提供電源供應器，在 額外裝電源供應之後，可藉由此選項控制電源供應。 lamp stabilization：試驗燈源光輸出穩定性，可在系統停止動作或未進 行量測時，針對需求進行裸燈或燈具之光輸出穩定性。 time function：時段控制功能，各種時段控制選項均由此功能控制，例 如各種光源光輸出穩定性不同，即可由此改變並儲存。 hardware test：硬體動作試驗，可在系統停止或未進行量測時，針對各 項硬體控制進行動作試驗，以確保LIMES Control 能正確控 制硬體。 move to zero：測角儀位置歸零，至於零點位置可以自計，一般定義在 gamma 零度，C 零度。
initialize LIMES CONTROL：控制程式初始化。
圖 3-12 Lamp Power 開關
(2)功能設定系統管理功能設定均由此選項控制，將游標移動到上方硬體設定選 項，單擊滑鼠左鍵後可進入，可選擇語言，使用者管理等等選項。
第四章 量測不確定度分析
第一節 量測不確定度評估作業程序
1.目的 以ISO GUM量測不確定度表示方法，對實驗室測試/校正系統予以評 估，並正確評估出其不確定度。 2.適用範圍 本中心測試/校正系統評估作業。 3.作業程序 3.1 不確定度分析程序方程式 3.1.1統計分析方法 1.本程序採國際標準組織(ISO)「量測不確定度指引方式」（Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement）之評估方式， 利用統計方法求得各變異量之標準不確定度，以及系統之組合 標準不確定度與擴充不確定度。 2.標準不確定度（Standard uncertainty） 標準不確定度依據評估方法的不同分成二類，A類標準不確定度 （Type A）是表示以統計方法分析一組或多組量測的一種評 估，一般可由變異量之標準差求得，而B類標準不確定度（Type B）是不同於對一系列觀測值進行統計分析，其評估可以變異量 的估計值或標準差、平均值及自由度來呈現其特性，包括引用 過去量測數據、經驗、實驗所得相關資料，及引用測試/校正報 告與參考資料等。3.組合標準不確定度（Combined standard uncertainty） 當量測結果是由一些其他量的值而獲得時，則其標準不確定度 等於將這些其他量之變異數或共變異數，乘以該量對量測結果
影響之加權值，相加後再取正平方根，此標準不確定度稱為組 合標準不確定度。 4.擴充不確定度（Expanded uncertainty） 當量測結果於區間的量，期望對合理賦予量測量之值有較高的 涵蓋比例，此可由組合標準不確定度乘以一涵蓋因子而得，而 涵蓋因子可由對應之考慮信賴水準學生t分配之t值得到，在查 表找t值時，自由度應先知道，當所有變異分量有不同自由度 時，權重與有效自由度即可用來選擇涵蓋因子，有效自由度可 以引用Welch-Satterthwaite方程式計算求得。 3.1.2誤差來源分析 1.相同情況下的重複量測，重複量測並計算出其標準不確定度， 且於累積適當量測參數時可製作管制圖，作為長期管制之用。 2.測試/校正系統穩定性 於設定點作量測時，記錄顯示值，並由群組數據求得標準不確 定度，以確認測試/校正系統穩定性所造成誤差之影響。 3.標準追溯之誤差 量測設備於國家標準實驗室或TAF認可實驗室(出具TAF Logo) 進行標準追溯之校正報告所獲得之不確定度。 4.標準件計讀儀器之誤差 量測設備各所搭配之量測計讀儀器之誤差，一般可引用廠商提 供該儀器規格、參考資料以估算誤差所造成之不確度。 3.1.3依據ISO GUM對組合不確定度(μc)之定義如下：
∑
= ∂ ∂ = n i i i c x x f y 1 2 2 2( ) ( ) μ ( ) μ i i x xf = ∂ ∂ 項估計值之敏感係數 3.2不確定度評估流程如圖4-1所示： 其中μ(xi)=xi項估計值之 標準不確定度確認不確定度來源 xi 建立量測系統模式 Y＝f(x1, x2,……xn) 計算各項 標準不確定度 敏感係數 自由度 A 類 B 類 μ (xi) cI＝∂f/∂xi i ν 計算標準組合不確定度 μ = ∑ μ = n 1 i 2 i i c(y) [c (x ) ] 計算有效自由度 ∑ ν μ μ = ν = n 1 i i 4 i i 4 c eff )] x ( c [ ) y ( 決定擴充係數 k＝t ν‧95% 計算擴允不確定度 μ＝kμc(y) 報告量測結果 圖4-1 量測不確定度評估流程 3.2.1 A類評估說明 (a) A 類標準不確定度 利用統計方法對量測結果求標準差，通常以常態分配來考 量。 S = 其中S 為標準差，自由度 ν = n-1 1 ) ( 2 − − n X Xi
(b) 敏感係數為 i i X f C ∂ ∂ = 3.2.2 B 類評估說明 (c) B 類標準不確定度 ) (Xi μ =K．a，其中 k 為範圍 a 之函數，依據所採用之分佈 型式而定，其中k 值如附件 6.1 所示。 (d) 自由度 ν 自由度ν 對此數值之量測信心或觀測品質，ν [100]2 2 1 R = ，其 中R 為相對百分比之質疑程度。 常態分布 在 50%之機率量之值會落於估計值±α範圍內 u=1.48a 在 68%之機率量之值會落於估計值±α範圍內 u=a 在 90%之機率量之值會落於估計值±α範圍內 u=a/1.6 在 95%之機率量之值會落於估計值±α範圍內 u=a/2 在 99%之機率量之值會落於估計值±α範圍內 u=a/2.6 在 99.73%之機率量之值會落於估計值±α範圍內 u=a/3 長方形分布 量之宜會落於估計值±α範圍內任何點之機率是 一樣的。 u=a/ 3 三角形分布 量之值會以等腰三角形分布機率落於估計值基線 為 2α範圍內 u=a/ 6 梯形分布 量之值會以上底為 2αβ等腰梯形分布機率落於 估計值基線為 2α範圍內(0≦β≦1)。 u=a/ 6 / ) 1 [( +β2 3.3 不確定度分項之綜整與分析 3.3.1 將各不確定度分項來源及其不確定度估計值，類別、機率分
佈、敏感係數，標準不確定度，相對不確定性及自由度等依 填入測試/校正系統不確定度分析表。 3.3.2 依 ) x ( ) x f ( ) y ( n i 1 i 2 2 i 2 c ∑ ∂ μ ∂ = μ = 公式求出組合不確定度μc(y) 3.3.3 有效自由度之計算 依 Welch-Satterthwaite 公式計算有效自由度 ∑ ν μ μ = ν = n 1 i i 4 i i 4 c eff )] x ( c [ ) y ( 3.3.4 擴充不確定度(Expanded Uncertainty, U) U＝k.u(c)y k：擴充係數(Converge Factor) k 值係由系統有效自由度決定，一般均在 2 與 3 之間，或可由 t-分 佈表查得；如為常態分佈時，經常習慣簡化為當信賴水準為 95%時，k 值 取 2，當信賴水準為 99.7%，k 值取 3（由於當有效自由度大於 30 以上時， 其近似值誤差低於 2%）將擴充係數，信賴區間及擴充不確定度值填入不 確定分析表。
第二節 配光曲線量測不確定度探討
一、A 類量測不確定度探討 本研究以原廠所配備之日光燈管 BSI 40W，重覆進行三十次量測，量測結 果如表 4-1、圖 4-2 所示。計算出其標準差為 3.33Lm，換算為百分比約為 0.17%。編號 Flux 編號 Flux 編號 Flux 1 1930.64 11 1922.78 21 1920.14 2 1929.26 12 1931.12 22 1920.71 3 1926.04 13 1924.13 23 1920.52 4 1927.79 14 1922.98 24 1920.11 5 1925.20 15 1921.84 25 1920.33 6 1923.79 16 1921.04 26 1920.47 7 1925.27 17 1921.00 27 1920.60 8 1924.16 18 1920.84 28 1920.03 9 1924.45 19 1920.04 29 1920.28 10 1920.96 20 1919.78 30 1919.86 標 準 差 3.33 表 4-1 BSI 40W 日光燈管重覆三十次量測結果表 1918.00 1920.00 1922.00 1924.00 1926.00 1928.00 1930.00 1932.00 0 5 10 15 20 25 30 35 次數 光通量 圖 4-2 量測結果分佈圖 二、B 類量測不確定度探討 配光曲線量測系統 B 類量測不確定度探討，可能有下列幾項： 1. 配光曲線光感測頭精度為 0.5%。 2. 其光通量之讀值可顯示到小數點以下兩位，即 0.01Lm，與 BSI 40W 日
由於上述第二項遠小於第一項之 0.5%，故可以忽略不計，僅考量 0.5%即 可。以矩形分配計算得知，B 類量測不確定度為： )/ 3 0.00577 100 5 . 0 2 ( × = = Kr u =0.577% 三、組合量測不確定度探討 依 ) x ( ) x f ( ) y ( n i 1 i 2 2 i 2 c ∑ ∂ μ ∂ = μ = 公式求出組合不確定度μc( y)。 ) ( y c μ = (0.0017)2 +(0.00577)2 =0.006015=0.605% 四、擴充量測不確定度探討 U＝k.u(c)y k：擴充係數(Converge Factor) 當n≥30，在95%之信心水準下，取 Coverage Factor k=2 01203 . 0 2× = = × =K uc uc U
=1.203%
第五章 結論與建議
本所配光曲線實驗室已於本(95)年完成建置。本研究於執行期間，業已完 成照明燈具配光曲線量測程序標準化與相關品質管理手冊文件。本研究期末研 究結論如下： (1) 建立完成照明燈具配光曲線量測方法及程序，並經多次量測試 驗，實驗室技術人員按照程序書步驟操作，確能迅速完成包括符合 EN13032-1：2004E 標準之報告。 (2) 完成配光曲線實驗室符合 TAF 認證要求之標準書、標準作業程序 等品質文件，有利於實驗室向全國認證基金會提出實驗室認證申 請，使本實驗室在營運管理上更上軌道。建議：
(1) 實驗室之運作首重管理與技術操作，應定期對新進人員做教育訓 練，對原技術人員定期抽測，以確保能熟練的按照標準作業程序 完成操作。 (2) 儘快完成通過實驗室認証，並與國際上知名實驗室檢測結果進行 比較與資訊交流。參考書目
中文部分 1. 石曉蔚，2004，《室內照明設計原理》，淑馨出版社。 2. 陳厚模，1995，《基礎測光與照明實務手冊》，工業技術研究院。 3. 李碩重，2004，《照明設計學》，全華科技。 4. 許紹庸，1998，《現代照明實務》，全華科技。 5. 周鼎金、江哲銘，2004，《人工光及自然光實驗室實驗項目與營運規劃之研 究》，內政部建築研究所。 6. 陳瑞鈴、周鼎金、江哲銘，2005，《人工光及自然光實驗整合測試研究》，內 政部建築研究所。 外文部分1. CIE 121-1996 The Photometry and Goniophotometry of Luminaires。
