人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究

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(1)人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國九十五年十二月.

(2) 094301070000G3406. 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 研究主持人：何明錦所長協同主持人：周鼎金教授研究助理：黃嘉華. 內政部建築研究所協同研究報告中華民國九十五年十二月.

(3) ARCHITECTURE AND BUILDING RESEARCH INSTITUTE MINISTRY OF THE INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. Standard Procedure of Experiment and Performances Evaluating of the Artificial Lighting and Day Lighting Laboratory. BY Ho, Ming-Chin CHOU, D.J. December,2006.

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(5) 摘. 要. 關鍵詞：性能評估、人工光、自然光、標準試驗程序一、研究緣起建築空間必須依賴人工光與自然光才能進行各種作業與活動，因此光環境之品質對於民眾是非常重要的。然而要建立良好的光環境品質，無論在採光照明設計與空間配合，皆需要有可信賴的照明產品性能或基礎實驗資料，而這些資料均需要透過檢測與實驗方能落實。然而國內相關單位在照明相關檢測與實驗設備，仍相當欠缺。例如，在人工光方面，僅有照明燈具之性能測試，例如中國電氣與旭光照明，可對其產品予以檢驗，但產品之視覺效能並未實驗資料。在自然光實驗設施方面，目前僅有淡江大學建築系之晝光模擬實驗室，以及於淡水收集晝光氣象資料，因此國內相關單位有關自然光之實驗設施更為缺乏。有鑑於此，內政部建築研究所乃有建置國家級光環境實驗室之計畫。此為我國國家建築發展的轉戾點、新紀元。國際建築與永續環境研發的趨勢與契機。本年度﹙95﹚計畫主要著重在實驗室性能評估與實驗室標準試驗程序兩方面。性能評估部分為針對實驗室相關空間配置、軟硬體設備及儀器等進行整合性規劃與性能測試。第二部份為協助建築研究所建立「人工光及自然光實驗室」申請 TAF 實驗室認證的相關事項，制定對外營運之委託檢測作業說明書、標準試驗程序、收費標準、以及評鑑所需之表格文件。期使建研所人工光及自然光實驗室成為具公信力的光領域檢測與認證機構。. 二、研究內容及方法本研究透過資料蒐集法、調查法及歸納整理法，提出實驗室標準試驗程序與性能評估，是為實驗室正式營運之先期規劃與準備。本研究之主要研究內容及目的如下： 1. 協助實驗室儀器的整合與測試，並會同第三公正單位執行驗收。 2. 建立實驗測試標準作業程序，以及訂定檢測服務項目與初期實驗檢測相關收費標準。 3. 舉辦座談會宣導實驗室實驗項目、檢測與認證的內容，建立實驗室在產業與學界的形象與定位。 I.

(6) 4. 配合委託檢測，累積實驗數據作為申請認證依據。 5. TAF 實驗室認證申請文件準備完成。 6. 擬定實驗室人力資源之組織架構，協助規劃研究人員對「人工光及自然光實驗室」各項儀器設備操作的訓練課程。. 三、重要發現（一）在操作程序上，各項儀器經檢測均符合各相關檢測規範，有利於未來申請 TAF 認證。（二）性能評估方面，所有實驗設備儀器之測試件均由廠商提供，而廠商也均同時準備驗收測試的測試及校正報告。（三）TAF 實驗室之申請認證文件，需配合其他實驗做整套檢測程序，並作量測不確定度，才能完成三階文件，並能提升其實驗室之檢測品質。（四）檢測服務項目與收費標準之研訂，後續尚需擬議管理策略，整合建立檢測驗證機制，創造實驗設施營運之有利基礎。（五）實驗室之人力支援尚有不足，但 TAF 認證有效期限為三年，其中現場評鑑兩次，人力調配的時間控制上必須在第一次現場評鑑前整合完畢。. 四、主要建議事項（一）持續進行TAF認證申請相關工作。（二）核定各實驗檢測項目之收費標準。（三）實驗室人力規劃。（四）配合公共工程照明之驗收，提供有關採光照明系統的測試與評估。（五）與台灣區照明輸出業同業公會之合作。（六）與台灣照明學會等學術單位之合作。（七）將強對外宣導與服務。（八）照明法令與節約能源規範之訂定。. II.

(7) ABSTRACT keywords： performance evaluation, artificial lighting, day lighting, standard procedure of experiment The main purpose of this annual investigation focuses on two aspects including laboratory’s performance evaluation and standard procedure of experiment.. The. performance evaluation is mainly relative to the integration of the laboratory space layout with the experimental software and instruments.. The second part is to assist the artificial. lighting and day lighting laboratory of ABRI to be approved by the TAF laboratory qualification in terms of the testing booklet of operation, the standard procedure of experiment, the charge level and the documents for accreditation application.. It is. expected that the ABRI can become the accreditation organization for the artificial and day lighting field. Research Contents include:. 1. Assisting the lighting laboratory to integrate and test the instruments as well as laboratory accreditation with a third party organization. 2. Establishing the standard procedure of experiment for the lighting tests as well as the testing service contents and the charge levels. 3. Taking place conferences to dissipate the laboratory functions and services, and establishing the laboratory’s image the industry and academic domains. 4. Accumulating the experimental data as the basis of qualification application. 5. Completing the measurement documents of accreditation application for the TAF laboratory.. III.

(8) 目. 次. 摘要………………………………………………………………………………Ⅰ 英文摘要…………………………………………………………………………III 表目錄… ……………………………………………………………………………VI 圖目錄 ………………………………………………………………………………VII 第一章緒論……………………………………………………………...……………………1 1.1 研究動機………………………………………………………………………………1 1.2 研究方法與流程………………………………………………………………………2 1.3 工作項目與具體成果………………………………………………….………………4 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估………………………………………...…5 2.1 實驗室儀器設備建置執行概要.………………………………………………...……5 2.2 人工光與自然光實驗室之操作程序之建立……………….……………………….16 2.3 人工光與自然光實驗室之性能評估……………………….……………………….37 2.3.1 自然光實驗室性能評估結果………………………………………………...37 2.3.2 照明燈具配光曲線性能評估………………………………………………...44 2.3.3 光源效率實驗室操作之性能評估.……...…………………………………...46 2.3.4 小結…………………………………………………………………………...48 第三章教育訓練與執行成果………………..…..………………………………………….51 3.1 實驗室儀器操作訓練與課程規劃………………………………………………..….52 3.2 教育訓練執行成果………………………………………………………...…………57 第四章 TAF 實驗室認證之申請…………………………………….…………………...….59 4.1 TAF 有關校正與測試設備之追溯政策…………………………………..…….….59 4.2 TAF 實驗室申請流程…………...………………………….…………………...….60 4.3 實驗室之技術文件建立……………………………………......................................62 第五章實驗室推廣計畫……………….…….………………………….…………………..71 5.1 舉辦推廣宣導座談會之目的……………….………….……….…………………...71 5.2 實驗室建置完成之參訪活動…………………………………….…………….……71 5.3 宣導座談會…………………………………………………………………………..72 第六章結論與建議………………………………………….…….………………………...74 參考文獻. IV.

(9) 附錄一計畫審查會議記錄附錄二專家諮詢會議記錄附錄三人工光與自然光實驗室宣導座談會會議記錄附錄四配光曲線檢測儀器操作說明書附錄五內政部建築研究所 95 年度研究計畫預期成果對照回應表. V.

(10) 表目錄（表 2-1-1）（表 2-1-2）（表 2-1-3）（表 2-1-4）（表 2-1-5）（表 2-1-6）（表 2-1-7）（表 2-2-1）（表 2-3-1）（表 2-3-2）（表 2-3-3）（表 2-3-4）（表 2-3-5）（表 2-3-6）（表 3-1-1）（表 3-1-2）（表 3-1-3）（表 3-1-4）（表 3-1-5）（表 3-1-6）（表 3-1-7）（表 4-3-1）（表 6-1）（表 6-2）（表 6-3）（表 6-4）. 「人工光與自然光實驗室」實驗室儀器設備驗收進度表…………… 5 配光曲線實驗設備檢測結果範例……………………………………... 6 配光曲線實驗室儀器項目…………..…………………………………. 7 自然光實驗室儀器項目………………………………………………... 9 照明環境實驗室儀器項目…………...………………………………… 12 材料光學實驗室儀器項目………………...…………………………… 13 光源效率測定實驗室儀器項目…………...…………………………… 14 試驗光源之要求及相關試驗條件………………………...…………… 27 配光曲線實驗室性能評估分析………………………………………... 48 原廠測試用標準燈組檢測結果之比較………………………………... 48 自然光實驗室性能評估分析…………………………………………... 49 照明環境實驗室性能評估分析………………………………………... 49 材料光學實驗室性能評估分析………………………………………... 50 光源效率測定實驗室性能評估分析…………………………………... 50 TAF 教育訓練課程表……………………………………………...…… 51 配光曲線實驗儀器國內原廠教育訓練課程表……………………...… 52 配光曲線實驗儀器國外原廠教育訓練課程表………………………... 53 材料光學測定實驗室教育訓練課程表...……………………………… 54 照明實驗室教育訓練課程表………………………………………...… 54 自然光實驗室教育訓練課程表……...………………………………… 55 光源效率測定實驗室教育訓練課程表..……………………………… 56 「人工光與自然光實驗室」技術文件編定項目表…………………… 62 經國家認證（TAF）提供檢測服務與收費辦法之實驗室….………… 75 配光曲線量測檢測收費成本分析表…...……………………………… 77 光源效率檢測收費成本分析表………...……………………………… 78 材料光學檢測收費成本分析表…………………………………...…… 78. VI.

(11) 圖目錄（圖 2-1-1）（圖 2-2-1）（圖 2-2-2）（圖 2-2-3）（圖 2-2-4）（圖 2-2-5）（圖 2-2-6）（圖 3-2-1）（圖 3-2-2）（圖 3-2-3）（圖 3-2-4）（圖 3-2-5）（圖 5-2-1）（圖 5-3-1）（圖 5-3-2）（圖 5-3-3）（圖 5-3-4）（圖 5-3-5）（圖 6-1）. 配光曲線實驗室空間與儀器設備配置示意圖…………………………....... C-plane 方位角之定義…………………...………………………………….. CIE 與 IESC-plane 上視圖方位角之定義…………………………………… 光源與燈具之中心位置…………………………...………………………… 積分球架構圖……………………………………...………………………… U 1000 功能示意圖………………………………..………………………… 輔助燈泡更換說明……………………...…………………………………… 配光曲線國內教育訓練課程－台南建研所配光曲線實驗室..…………… 配光曲線國外教育訓練課程－德國 LMT 配光曲線實驗室………….…… 材料光學教育訓練課程－內政部建築研究所台北會議室...……………… 照明教育訓練課程－內政部建築研究所台南實驗室………………...…… 光源效率教育訓練課程－內政部建築研究所台南實驗室...……………… 推廣與宣導座談會－人工光與自然光實驗室………………………...…… 實驗室儀器介紹…………………………………………………………..… 參觀光源效率實驗室……………………………………………………...… LED 燈檢測儀器解說……………………..………………………………… 參觀照明實驗室…………………………………………………………..… 綜合座談……………………………...……………………………………… 人工光與自然光實驗室人員組織架構圖………………………………….... VII. 6 25 25 26 31 34 36 57 58 58 58 58 72 73 73 73 73 73 79.

(12) 第一章緒論. 第一章緒論 1.1 研究動機. 本研究延續「人工光及自然光實驗實驗項目與營運規劃之研究」、「人工光及自然光實驗整合測試研究」等計畫之研究成果，開始進行人工光及自然光實驗室性能評估與實驗室標準試驗程序兩部分之研究。為確保人工光與自然光實驗室依照國際間認可之試驗流程進行實驗量測，並且所出具之報告，具備公正性、正確性及可靠性，本計畫將完成光環境實驗設施之 TAF 實驗室認證申請文件、檢測服務項目與收費標準之研訂。本年度本計畫將協助實驗室儀器之測試、整合及驗收等工作，同時協助規劃實驗室研究人員訓練課程，並建立未來實驗室標準操作流程與申請認證之工作規劃。人工光及自然光實驗室儀器設備，於九十五年九月前全部驗收完成，並同時完成實驗室實驗項目之標準作業程序，以及實驗室初期階段所提供的檢測服務項目。屆時舉辦宣導座談會邀請產業與學界參與，以增進建研所人工光及自然光實驗室的定位及提供之檢測服務，並持續提升建研所人工光及自然光實驗與檢測成效，以期望對國內照明產業技術水準、公共工程的照明品質有所幫助。. 1.

(13) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 1.2 研究方法與流程一、研究方法本研究計畫主要分為性能評估與實驗室標準試驗程序之資料收集兩大部分，是為實驗室正式營運之先期規劃與準備，預定之研究方法如下：（一）資料蒐集法 1.蒐集儀器設備完整的操作原理與作業程序說明書 2.蒐集相關國際照明實驗程序規範 3.蒐集 TAF 實驗室操作程序規定 4.蒐集實驗室工程施工與儀器設備安裝及驗收過程 ﹙二﹚調查法 1.實際查訪國內各公家檢測單位或私人廠商之相關實驗室，其運作的組織架構與實驗人員分配情況。 2.實際調查訪問國內經 TAF 認證之實驗室，規劃未來實驗室申請認證的時程與進度。 3.實際訪問 TAF 與透過國內儀器代理商，調查與國外實驗室交互承認的相關事宜，規劃未來實驗室成為國內之委託驗證單位。 ﹙三﹚歸納整理法綜合資料蒐集與調查內容歸納整理出本計畫預定完成內容。. 2.

(14) 第一章緒論. 二、研究步驟本研究之研究流程如下﹕. 性能評估與資料收集. 收集定. 實驗室操作程序規 TAF. 收集儀器設備完整的操作原理與作業程序說明書. 收集相關國際照明實驗程序規範. 實驗室人員編制與訓練課程以及管理制度計畫. 軟硬體設備及儀器之測試. 實驗室空間配置規劃. 資料整理歸納整合與測試. 實驗室認證之資料收集性能評估. 召開專家座談會. 提出 TAF 實驗室認証申請工作排程. 實驗室標準作業程序一、檢測方法與程序二、人員管理三、實驗室管理四、品質管理. 彙整測試實驗數據. 整理歸納、修正. 召開宣導座談會. 提出成果報告. 3.

(15) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 1.3 工作項目與具體成果本研究計畫預期將完成以下之工作項目與具體成果： 1.協助有關人工光及自然光實驗室設施建置之安裝與設施運轉性能查核。 2.進行光環境實驗設施之 TAF 實驗室認證申請文件、檢測服務項目與收費標準之研訂，以建立實驗室在產業與學界的形象與定位。 3.擬定實驗室人力之配置，協助規劃研究人員對「人工光及自然光實驗室」各項儀器設備操作的訓練課程。 4.舉辦宣導座談會推廣本實驗室之實驗項目、檢測與認證的內容，及邀請業界與機關代表參與，並正式發表實驗設施及未來發展方向，同時廣納業界需求與政策研議之基礎研究課題，做為未來實驗室之營運與研發重點。. 4.

(16) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 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. 95 年 9 月完成驗收. 積分球 LED 實驗儀器可程式恆溫恆濕試驗機. 5.

(17) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 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. 燈具性能概要表光度值表照明率表利用率表最大光度圖表等照度圖戶外道路照明燈具配光形式判別表光度值表光度值概要表照度值表. 量測結果圖示. 室內照明. 6. 燈具配光曲線量測結果.

(18) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 燈具性能概要表光度值表區域景觀照明等光度圖等照度圖配光曲線圖燈具性能概要表配光曲線圖照度表重要加強照明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. 裝置名稱主要功能燈具配光燈泡、燈管曲線測定配光曲線特裝置性之測定，燈具效率、燈泡及燈具發光效能. 表 2-1-3 配光曲線實驗室儀器項目儀器項目. 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）. 4.記錄、統計、繪圖系統. 7.

(19) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 5.光源量測用電源供應器設備（Electric power supply and measuring instruments for light sources）. 實驗輔助設備. 溫度、溼度紀錄. 6.溫溼度紀錄器. 測試燈具秤重. 7.電子磅秤. 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。. 8.

(20) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 二、自然光實驗室驗收結果民國 94 年 11 月 7 日緯成企業股份有限公司提報「自然光實驗室儀器設備點交」，經建研所承辦人員及本計畫成員驗收後通過，開始執行安裝工作。於今年 95 年 1 月底已完成安裝及驗收。. 表 2-1-4 自然光實驗室儀器項目裝置名稱. 主要功能. 量測水平向度直射日照強度數據. 自然光實驗儀器裝置. 儀器項目. 照片. 1.全天空水平日照計 (Global Horizontal Luminance). 量測水平向度漫射日照數據（排除直射 2.漫射水平日照計陽光以瞭解漫射光 (Diffuse Horizontal Luminance) 強度）. 量測東南西北四方垂直向度漫射日照強度數據. 量測水平向度直射日照輻射大小數據. 量測水平向度漫射日照輻射大小數據. 3.東南西北四方向垂直日照計 (W.E.S.W. vertical luminance). 4.全天空水平日輻射計 (Global Horizontal Irradiance). 5.漫射水平日輻射計 (diffuse horizontal irradiance). 量測有效日照時數. 6.日照時數計(sunshine duration). 9.

(21) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 搭配「直達式太陽照 7.直達式太陽日照追蹤計度計」儀器測試。. (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 9.直射式太陽照度計射計」儀器測試。（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。產生日報表、月報表及時變化量。. 12.自然光資料擷取系統. 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. 10.

(22) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 輔助背景氣象測定系統. 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. 各種透光建材之濾光效果評估 22.攜帶式自然光譜分析儀. 11.

(23) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 三、照明實驗室驗收結果民國 94 年 10 月 26 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。其中仍有部份項目未達到要求，因此需再提出第二次書面資料。民國 94 年 11 月 7 日由雷光再行提出第二次書面複審申請，於今年 6 月底完成驗收，如表 2-1-5 所示。表 2-1-5 照明環境實驗室儀器項目裝置名稱. 主要功能. 儀器項目. 1.照度檢出器. 照度分佈檢測裝置. 燈具佈設對照度均勻效果之評估. 2.照度檢出器活動測定架. 3.照度測定軟體及記錄、統計、繪圖系統. 4.點線面輝度與色度分佈測定裝置. 室內光環境綜合測定. 1.燈具佈設對輝度均勻效果之評估 2.綜合效果評估亮度與色度測定系統. 生心理實驗裝置. 眼球驗光. 6.手提式電腦驗光弧度儀. 追蹤眼睛凝視方向、頭部追蹤、視覺疲勞測試. 7.數位化眼球疲勞系統控制分析軟體. 12. 5.資料處理系統. 照片.

(24) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 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. 多變角型光澤測定儀（MULTI-ANGLE GLOSS METER MODEL）. 鏡面反射率檢查裝置（HAZE METER. 主要功能. 照片. 建材表面光澤之檢測。. 檢測鏡面建材表面光澤. MODEL）. 曇（霧）度測定器. 測試建材之透光度、曇度之檢測. 13.

(25) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 攜帶式分光色差計. 現場室內裝潢後建材或壁色之檢測，可用於顏色與色差的測定與顏色的管理。. 攜帶式放射溫度計. 建材表面或燈具表面溫度之快速、機動性之檢測。. 分光電腦測色色差計. 檢測建材之固體反射式、固體透過色、液體透過色、粉體、粒狀、膏狀、半透明物、混濁色與色差。. 五、光源效率實驗室驗收結果經過 94 年 12 月重新上網招標，經過投標審查，最後由向商企業股份有限公司提報「自然光實驗室儀器設備點交」，經建研所承辦人員及本計畫成員驗收後通過，開始執行安裝工作，於今年 95 年 9 月已完成安裝及驗收，如表 2-1-7 所示。表 2-1-7 光源效率測定實驗室儀器項目裝置名稱. 光源效率測定裝置. 主要功能. 燈泡、燈管之發光效能、演色性、光通量、色溫、紫外線強度檢測. 儀器項目直徑 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可調性螢光燈座架白熾燈標準燈 E27 螢光燈標準燈，具光譜 4000lm 以上控制櫃、工作桌電腦分析系統測定、分析軟體光源量測用電源供應器設備. 標準色度,色温,光度, 輝度校正設備. 14. 照片.

(26) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 光束維持率及壽命試驗裝置. 光源效率及壽命試驗. 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. 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. 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 積分球（300mm）. 可程式恆溫恆濕試驗. 15.

(27) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 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。 16.

(28) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 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 2. 靈敏度﹕7mv/kw/m. 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 2. 靈敏度﹕7mv/kw/m. 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。 17.

(29) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. (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 功能說明： (1)附雙臂式結構，一臂架設直達式太陽日照計，一臂架設太陽輻射計。 (2)主機 STR-22 可以同時驅動雙臂追蹤太陽。 (3)依據所裝設位置輸入經緯度及格林威治時間可精準控制昂角追蹤太陽直射角度。 (4)可依據測定角度參考日照與陰影之關係。 7.直射式太陽日照計測定範圍：0~300000lux 光譜範圍：human luminosity function（CIE）感測原件：矽光電感測器（Si Photodiode） 18.

(30) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 開口角：2.5 度（半角）傾斜度：1 度功能說明： (1)測量對準太陽直射之照度。 (2)對室內/室外照明設計、照明位置、照明角度、採光罩設計及遮陽設備等建築設計之參考。 8.直達式太陽輻射計測定範圍：4000 w/m2 光譜範圍：200~4000nm 靈敏度﹕11uV/W/m2 反應時間﹕2 秒再線性：<+/-0.2％（1000 W/m2 ）可追溯：WRR（World Radiometric Reference）功能說明： (1)對準太陽射角完全接收直射之能量。 (2)太陽能源之接收應用、溫室設計、太陽能熱水器及太陽能發電之資料參數。 9.天頂角日照計測量範圍﹕0 to 40kcd/m2 光譜強度：human luminosity function（CIE）人類視覺光譜光譜偏差﹕2.3％開放半角：1° 訊號輸出：0 to 10mV 功能說明： (1)測量整體天頂角之陽光照度，建築物空間照明及視覺光感等參考依據。 (2)開放空間建築物相鄰遮陽比率之相關參考資料。 10.自然光資料擷取系統 Model：CR23X Daalogger 訊號輸入：12 Diff/24 Single 測定範圍：+/-5000mV 精確度：+/-0.01mV,+/-0.03％保護等級：EMI/ESD 保護等級顯示螢幕：24 字元 2 排 LCD 19.

(31) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 11.遠端傳訊裝置 Model：TC35 GSM-Modem 傳訊格式：900/1800MHZ 傳輸速率：9600/14400 bit/s 電力消耗：2W/900MHZ；1W/18000 功能說明： (1)無線快速資料及時顯示及及時修正。 (2)歷史資料擷取及歷史資料清除。（二）氣象背景儀器 12.風速/風向計 Model：05103 Wind Monitor 風速範圍：0~60m/s 啟動風速：0.45m/s 電力需求：12Vdc 功能說明： (1)測定環境自然風速及風向之變化量 (2)建築物環境自然通風設計 (3)建築物開窗方位及大小之設計 13.溫度/溼度計 Model：CS500 Temperature /R.H Sensor 溫度測定範圍：-40℃ to +60℃ 溼度測定範圍：0 to 100％ noncondensing 精確度：+/-0.5℃@20℃；+/-3％（10 to 90％R/H）附 5 層式防雨通風罩功能說明： (1)測定環境溫度及溼度之變化 (2)提供室外氣候條件資料. 14.總紫外線 Model：TUVR 校正追溯：可追溯至 NIST 美國國家標準實驗室. 20.

(32) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 靈敏度：150uV/Wm-2 再線性：+/-2％ from 0 to 70Wm-2 功能說明： (1)測定太陽射線中紫外線之強度 15.淨輻射計波長：0.25 to 60 um 2 正值：-93.2wm /mv. 負值：-11.6wm2 /mv 功能說明： (1)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。 (2)建築物屋頂舖面材料之設計參考。 (3)其他遮陽遮光材料之設計參考。 16.精密紅外線設計測定計光譜範圍：4~50 microns 靈敏度：~4uV/Wm-2 反應時間：2 秒再線性：+/-1％ from 0 to 70Wm-2 功能說明： (1)測定自然界所存在紅外線之能量 (2)建築物遮蔽材料之隔絕效率 17.大氣壓力計 Model：090D Barometric Sensor 量測範圍：800~1100mBar 精確度：+/-1.35mBar 電力需求：12Vdc 訊號輸出：0~1Vdc 功能說明： (1)測量大氣壓力之變化 (2)可依壓力變化預測天氣變化 18.氣象擷取資料系統 Model：CR23X Daalogger 21.

(33) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 訊號輸入：12 Diff/24 Single 測定範圍：+/-5000mV 精確度：+/-0.01mV,+/-0.03％ 19.氣象儀器固定支架及基座 (1)風速/風向計以 1.8m 高度，直徑 1 吋之不鏽鋼管固定在頂端。 (2)溫溼度計架設於 1.5m 高度，同上之鋼管上。 (3)淨輻射計架設於 1.2m 高度，同上之鋼管上。 (4)東西南北四方向垂直日照計氣象支架，為不鏽鋼 1.8m 之塔架，可延伸至 3m 高度，並有四面垂直固定座固定，上裝避雷針。 20.攜帶式自然光光分譜分析儀 Model：HR4000 Spectrometer 光譜測量範圍：200~1100nm 光纖纜線：2m 及 10m 各一條解析度：1.0nmFWHMUSB 連結裝置附操作軟體及 P4 顯示裝置附校正光源及校正反射板功能說明： (1)可作各種透光建材之濾光效果之評估 (2)檢驗光源光譜曲現變化值二、照明燈具配光曲線量測程序（一）方法摘要本技術主要用於照明燈具配光曲線量測提供實驗室量測設備設置方法及燈具量測標準作業程序，以確保實驗室量測結果之準確性與一致性。（二）適用範圍本量測程序乃針對德國 LMT 系統所定，內部軟體設置基礎乃參照歐洲之規格，內建相關之資料輸出包含圖形與表格兩種方式。（三）系統規格與儀器設備環境依 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℃，溼度要求低於 65%RH。. 22.

(34) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. （四）標準作業程序控制室. 開機. 開啟電腦. 懸臂下旋至與燈具接合位置. 注意是否需要手動改變合臂方向. 秤量燈具重量並與懸臂接合操作室. 調整重量砝碼. 含治具與燈具總重. 確認初始位置. 開啟雷射確認燈具或光源位置. 連接電源. 接合器上方共有八個端子可供使用. 連接調整雙向拉門大小. 執行 LIMES 2000. 選取試驗檔案控制室. 設定硬體. 選取試驗程式. 設定軟體. 設定圖表. 設定功能. 執行量測. 結果輸出. 列印資料. 儲存資料. 23.

(35) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. （五）標準作業程序說明 1.開機開啟配光曲線設備(GO-DSl600/800)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，均需在按下綠色按鈕之後才有電源供應。電源供應器電源其功能主要是提供試驗件所需之電源，可利用 LlMES 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。因此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，做成試驗件無法依正常模式工作，而致使試驗之錯誤。 2.開啟電腦將電腦開機，選取 windows2000 登入以便進入中文版 LIMES2000，如選取 windowsNT 則只能進入英文版 LIMES2000。 3.旋臂旋下至固定燈具位置利用測角控制單元或 LMES2000 程式將旋臂旋下至垂直地面，因應不同燈具(光線向上或向下)，在旋臂旋下之後，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之試驗，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.測量重量測量燈具或光源與治具之總重量，以調整重量砝碼，作為硬體機構平衡之用，重量誤差需在±5kg 以內，若沒有做重量平衡之動作會影響測試之進行，當重量落差太大，儀器本身會終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紀錄表中。 6.測量尺寸測量燈具或光源之尺寸，包含其物埋尺寸與發光尺寸，並記錄於配光曲線試驗檢查紀錄表中，尤其發光尺寸持別重要，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接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蔽，而使得測試值變小，因此根據埋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. 24.

(36) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 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×√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 2-2-1 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 2-2-2 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 2-2-1 C-plane 方位角之定義（上視圖）. C=180° （90°）. C=90° （0°）. C=270° （180°）. C=0° （270°）. 圖 2-2-2 CIE 與 IESC-plane 上視圖方位角之定義(刮號內為 IES 之角度) 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 2-2-3 所示，視各國法規規定而有些許不同，進行試驗前需先與廠間溝通。. 25.

(37) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 圖 2-2-3 光源與燈具之中心位置 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。 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。 12.啟動 LIMES2000 從桌面捷徑或〔開始〕. 〔程式集〕中啟動 LIMES2000。. 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驗檔案之後，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。 26.

(38) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 16.設定軟體如有需要，可設定各項硬體功能。 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.設定功能其他各項功能設定，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，試驗相關條件之要求可參考表 2-2-1，表中各項條件為規範內之要求，但亦可依委託單位之要求針對各項條件做適度之調整。表 2-2-1 試驗光源之要求及相關試驗條件環境光源固定之方位光源穩定光源之老化時光通量供應電溫度之時間間（Ageing）之重現壓之穩性定性 (20~27 )±℃. 垂直，燈座朝上. (25±1) ℃. 一般螢光燈：水平；省電燈泡：垂直，燈座朝上垂直，燈座朝上. （20~ 27）± ℃. ≧10min. 1h 或壽命少於 100hr 則為 1％. DC±1% AC±2%. DC± 0.1% AC± 0.2%. 100hr，每 24h 有 8 次關閉 10min 100hr，每 6h 關閉 15min. 依各類型光源製造商之要求. ≧15min. 水平. ≧10min. 螢光燈. 100hr 100hr，每 6h 關閉 15min 100hr，每 6h 關閉 15min. 白熾燈/ 鹵素燈. ±2%. ±0.2%. 高壓水銀燈複金屬燈低壓納燈高壓納燈. 20.結果輸出 21.列印所需結果 22.儲存所需資料. 27.

(39) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 三、材料光學實驗室操作程序目的：提供建築業界空間設計相關產品材料特性研究及開發，促進產業升級。多變角型光澤測定儀. 鏡面反射率檢查裝置. 曇（霧）度測定器. 分光電腦測色色差計. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. 建材表面光澤之檢測。. 檢測鏡面建材表面光澤. 測試建材之透光度、曇度之檢測. 檢測建材之固體反射式、固體透過色、液體透過色、粉體、粒狀、膏狀、半透明物、混濁色與色差. Gloss 20°-20°／45°-45°. ０∼１００﹪反射率. 全光線透過率 TT、擴散光線透過率 DT、平行光線透過率 PT、曇度值. 60°-60° ／75°-75° 85°-85°. 攜帶式分光色差計. 攜帶式放射溫度計. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. 現場室內裝潢後建材或壁色之檢測，可用於顏色與色差的測定與顏色. 建材表面或燈具表面溫度之快速、機動性之檢測。. YI、L*u*v*、分光反射 28 率、WB．．．等色之測定. YI、L*u*v*、分光反射率、WB．．．等色之測定. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. XYZ、Yxy、L*a*b*、. XYZ、Yxy、L*a*b*、. 量測溫度：-50~500℃.

(40) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 四、照明實驗室操作程序目的：協助檢測、建立室內健康照明環境基準；以及研究建築空間、照明、建材…等物理性能對室內人員生理、心理之影響。照度檢出器. 點線面輝度色度分析儀. 燈具、自然光源. 木材、地板、塑膠、塗料、瓷磚、裝修材料、金屬製品、玻璃. 受試者生理特性測試. 燈具佈設對輝度及色度均勻效果之評估. 受試者眼球近視、遠視、閃光特性. 燈具佈設對照度均勻效果之評估. 25 點照度值求最高、最低、平均、偏差、均勻度分布分析。. Yxy、Yu’v’、xyK、 u’v’K（一次 10,000 點同時測定）. 手提式電腦驗光弧度儀. 眼動監視器. 受試者生心理特性測試. 追蹤受試者眼睛凝視方向、頭部追蹤、視覺疲勞測試。. 18D∼+23D（S＋C）與 +/-12D（C）Ｋ值：5mm. １.進行雙眼之眼球及頭部位置、臉部特徵分析及辨識。. ∼11mm（67.5~30.62D）。. ２.掃略眼睛路徑及範圍追蹤，凝視強度、凝視時間，左右眼眨率，眼睛閉合時間記錄及偵測疲勞程度分析。. 29.

(41) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 五、光源效率實驗室操作程序（一）LMT 具積分球之光通量量測設備具積分球量測設備之光通量量測設備係作為燈具或發光體光通量制式量測之標準裝置。為求能正確量測光通量，其須具備標準光通量燈泡。只有在待測件與標準燈處於相同空間及相同通量分布時方能得到正確之量測結果。不使用標準燈而欲作精確量測或量測發光體輸出光之比率時，建議應配合使用配光儀。所具有積分球之光通量量測裝置均依德國標準 DIN5032、part1 構架，並滿足 CIE#84 文件“光通量量測”之要求。 1. 球之直徑用以獲取精確量測之積分球直徑可以下列參數衡量： a)可量測之最小光通量： Φmin b)最大燈泡尺寸： Ιmax c)最大燈泡功率： Ρmax 1.1 最小光通量減小球體直徑並提升裝於球體內部以間接讀取照度之照度計靈敏度，將可涼測較小之光通量。由 LMT 積分球故可量測之最小光通量可以用球體直徑表如下式： Φmin ＝10 −3 ．D² Φmin 可精確量測之最小光通量（lm） D 球體直徑（m）可量測燈泡之最小功率 Ρmax（W,瓦特）可以下式估算： Ρmax＝. Φ min. η. η 燈泡之流明效率（lm/W），如白熾燈泡為 10lm/W 1.2 燈泡尺寸為量測最大燈泡尺寸 Ιmax（m）之最小球體直徑估算如下： D≧1.7．Ιmax 2. 積分球配置 2.1 量測原理使用積分球之光通量量測原理係利用待測件光通量與積分球內壁間接照度之正比關係。 Eind＝. Φ ρ ． Α 1− ρ. Eind 積分球內壁間接照度值 Φ 光通量 30.

(42) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. Α 球表面積 ρ 積分球內壁反射率定義球體係數 K： K＝. 1 ρ ． Α 1− ρ. 即成為理想積分球間接照度與光通量之比例係數，即：. Φ＝. 1 ．Eind K. 圖 2-2-4 所示為依德國標準 DIN 5032 構架之積分球. 圖 2-2-4 積分球架構圖. 2.2 量測原理 LMT 製造之積分球係由鋁材及多元酯玻璃纖維製成。球體直徑 1000mm 至 2000mm 者可打開成兩個半球以裝置待測件。小球體則以兩螺絲接合半球並有開口供安裝燈泡固定架。燈泡固定架用來將待測燈泡固定於球體中央。燈泡固定架可以懸垂或直立點燈方式固定。為求精確測量應使用特製之量測燈座，對一般之燈泡而言，LMT 均會附寄上具有四個電力接點之高品質燈座以供利用。遮蔽裝置 S 為用來防止量測物直接照射開口 M 處光度計感測頭之必備裝置，其愈小愈好且應塗有高反射物質（ρ＞0.9）。當測量不同尺寸量測物時亦可使用不同尺寸之遮蔽裝置。含有內建遮蔽裝置之輔助燈泡 H 係用以消除因不同燈泡係屬相同型式及尺寸時，則不必使用。輔助燈泡固定於球體上並 31.

(43) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 於內外均有固定架以供連續穩定點燈之用。. 3. 光電零件球體內壁裝置之光度計感測頭包含精密之 V（λ）輔正矽光學元件（f1＜1.0％），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℃±0.1℃以防止因量測件功率消耗產生之溫升效應造成量測誤差。電子顯示單元 U 1000 回饋操作放大器以供光度計感測頭短路操作時提供讀值與開口 M 處間接照度值之最佳線性。 4. 設備組立將積分球至於足夠其開啟制限制器之空間中。蓋上限制器以利打開球體（若未完全裝好）。鎖緊螺絲與提供球體水平之底板。安裝遮蔽裝置及光度計感測頭。將球體金屬支架接地保護。以四接腳線束連接電子顯示單元 U 1000 與球體之光度計感測頭，另以十接腳線束連接電子顯示單元與輔助燈泡及溫度感知器。將電源連接至 U 1000 及適當電源（220V，50-60Hz，依訂購規格）。若將設定為 110V 電源之設備接至 220VAC 將導致電子件損壞。積分球可藉機械鎖定裝置輕易地打開。. 5. 裝置待測件待測燈泡或標準燈泡裝於待測件燈座，其固定於以 LMT 特製之多角插座構成之燈泡支撐架上。量測燈泡插座及燈泡支撐架係選購配備。調整燈泡支撐架使燈泡落於球體中心處，大型光源之裝置需使其最長軸平行由球心與光度計感測頭構成之軸線。 6.遮蔽裝置遮蔽裝置必須防止量測物光線直接照射光度計感測頭。量測大型光源需檢查此項。自光度計感測觀察，必須看不到光源之表面，必要時可調整遮蔽裝置與光度計感測頭距離護或使用較大之遮蔽裝置。 7.光通量量測利用積分球量測光源之光通量須使用標準光通量燈泡。實際量測步驟如下所示： 7.1 開啟量測設備電源，暖機至少 15 分鐘。 7.2 將標準燈泡置於積分球中心。 7.3 經點燈穩定後，量測對應間接照度 Ex值（讀取 U 1000 之顯示值）。 7.4 調降供應電壓並關掉標準燈泡。 7.5 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。量測對應間接照度 EHN值。 32.

(44) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 7.6 將標準燈泡取出積分球在將待測燈泡裝於球心，輔助燈泡保持點亮，量測對應間接照度 EHX值。 7.7 將輔助燈泡拔出積分球外，此時輔助燈泡之遮蔽裝置會封閉積分球。 7.8 點亮待測燈泡，經點燈穩定後，量測對應間接照度 Ex 值。 7.9 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： E Ex Φχ＝ΦN．． HN E HN En 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。因此輔助燈泡之光通量在量測中必須保持一致。若待測燈泡與標準燈泡係屬相同型式及尺寸時，則不必進行此一量測，此時 U 1000 之讀值 EN可依標準燈泡值（依測試報告）以 4 位衰減電位計設定，待測燈泡之光通量在衰減電位計設定不變下可直接由 U 1000 讀出。. 8.標準燈泡標準燈泡係為光學目的特製或品質合於要求者，其至少有一光學特性在設定工作條件下為已知值。通常以白熾燈作為標準光通量燈泡，其可選擇毛玻璃或於內層玻璃上添加其它散射材料。為要求精準，標準燈泡係以 DC 操作來量測，其接腳定義應註明且不能更改。螢光燈或具有外罩之放電燈亦可選來作為標準光通量電燈泡。量測前，正常燈泡須於點燈狀態操作至其輸出流明穩定。LMT 提供附帶測試證明之標準光通量燈泡可供選購 9.實用的指引開始量測前，U 1000 上之歸零設定應加以檢查，必要時予以調整。關上球體並滅燈，此時 U 1000 讀值應顯示 0000 或-0000，其可由旋轉歸零設定螺絲“I”補償光電流予以調整。應避免於感光材質造成損壞或沾染灰塵，一般塵土可以乾淨毛刷揮淨。量測高功率燈泡時，在點燈至穩定期間應打開球體以防溫度升高。 10. 電子顯示單元 U 1000 U 1000 光度計係用以量測內建於球內光度計感測頭光電流之精密量測設備。其具有 4 位半讀數顯示器並提供輔助燈泡用之穩定電源（對球體直徑 500mm 者，輔助燈泡屬選配項）。顯示單元亦包含維持光度計感測頭溫度穩定與輔助燈泡之電壓供應，此外亦包含附有 3 位半讀數之溫度評量迴路，提供解析度 0.1℃之球內溫度顯示（對球體直徑 500mm 者，亦屬選配項）。 U 1000 光度繼之光電零件與標準光電流計 I 1000 十分相似。藉由調整衰減電位計（參考 7.9）可直接讀出流明值。如下圖 2-2-5 所示。. 33.

(45) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 圖 2-2-5 U 1000 功能示意圖. 11. BCD 數據輸出在 BCD 輸出插座上提供量值數據者為接腳 1 至 18。數據中指數值（十為底）則由接腳 21 至 26 提供。接腳 20 顯示量測值之極性，高值（ ≅ +5V）代表極性為負。當讀值高於選定範圍，上限時接腳 19 會升至高值（過載），此時接腳 1 至 18 之資訊無效。當類比放大器過載時，接腳 31 會顯示低值（0 V），此時通常接腳 19（過載）亦會是高值。若衰減器電位計設定於小值（<.2000）下啟動，則可能於類比放大器過載時，A/D 轉換器（接腳 19）仍不過載。. 12. 依 DIN 5032 part8 及 CIE publ. NO.69（1987）條列之技術資料標示 LMT U 1000 光度計應用區域高精度之流明量測分類依 DIN 5032 part7“L”（不含球）顯示範圍十進位分段，所有範圍均設過荷保護. 範圍最小值最大值範圍數 34. 0.5m 或 1.0m 之球基本擴充 0.001 lm 0.01 lm 1999990 lm 1999990 lm 5 6. 1.5m 或 2.0m 之球基本擴充 0.01 lm 0.001 lm 1999900 lm 1999900 lm 5 6.

(46) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 光度計感測頭. 量測控制台. SP 30 SOT，穩定性極佳之矽光學元件內建於積分球內面以插頭式接線連接量測控制台場域評量無餘弦補正定溫控制內建 30mm 感光面直徑特殊配備含獨立檢測證明轉化器精密之操作放大器調整時間 100 ms, ta = 200 ms A/D 轉化器轉化率約 2.5 讀值/秒 400 ms 自動範圍切換時間 1.0 s 反應時間 tmax. 範圍選擇手動、自動或遙控數位輸出 BCD 輸出或 IEEE-488 介面（選項）類比輸出 0-1999 mV，原阻抗<500Ω 操作電力使用主電源衰減器/累加器 4 位數衰減器，可不連線特色輔助燈泡電源，球內溫度可精確讀出 DIN 5032 part6 及 7 之最大誤差及品質 f1 ＜ 1.0% V（λ）適應性 u ＜ 0.1% UV 反應 r ＜ 0.1% IR 反應場域評量 f2 - （無餘弦補正）非線性之誤差 f3 ＜ ±0.1%±1 位顯示單元之誤差 f4 ＜ 0.1% 溫度係數 α0 ＜ 0.01/K 疲勞 f5 ＜ 0.1%,於 2000lx 下光線調整誤差 f7 ＜ 0.1% 改變範圍 f11 ＜ 0.1% 頻率下線 fu ＜ 25 Hz 頻率上限 f0 ＞ 100kHz 校正使用標準光通量光源校正 1m，不確定度依使用之標準光通量光源而定電源額定電壓 220V±10%，110V±10% （選項）消耗功率＜ 50VA 額定頻率 50 Hz，45~65Hz 操作溫度範圍 5 至 50℃ 儲存溫度範圍 -10 至+60℃ U 1000 133mm × 485mm × 310mm 尺寸光度計感測頭直徑 50mm，高度約 55mm 線束長度標準件 3m 重量量測控制台約 5kg 光度計感測頭約 0.2kg 35.

(47) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 13. U 1000 操作指示操作本儀器，須以下列步驟進行： 13.1 U 1000 系統可藉著切換位置在前面控制面板上之“0-1”之旋鈕至“1”位置以啟動之。 13.2 為了使儀器能有高準確度之效益，使用前暖機至少 15 分鐘以使光度計感測頭加溫穩定。 13.3 以開關選擇測量範圍：於“Auto”位置下，可自動選擇正確之測量範圍。所選擇之範圍係以小數及以 10 為底之指數值（如-1 至+5）表其特性。當光度計感測頭之感光面接受過高之照度時會導致於該選擇範圍下過載。此時讀值數會開始閃爍。自動選擇系統將會選擇較低靈敏度之範圍。若於最小靈敏度範圍仍發生過載現象，則顯示讀值會持續閃爍。 13.4 將儀器暖機約 15 分鐘之後，於球體關閉及滅燈下，依下述方式檢查其歸零設定： z 將儀器設定至最低靈敏度之範圍，調整歸零設定“U-Zero”（補償電壓調整）使其讀值為零。 z 將儀器設定最高靈敏度之範圍並調整電位計“U-Zero”（暗電壓補償）以便獲得正確之歸零讀數。正確之設定會使讀值顯示 0000 或-0000。藉此方式將可以補償雜光所造成之影響。 13.5 將“Aux. lamp”按鈕按下以點亮輔助燈泡。本機使用 OSRAM NO.64425 6V/10W 鎢絲鹵素燈。當需使用輔助燈泡進行量測時應全程將其點亮以減少穩定所需時間。輔助燈泡可視需要至於球內或球外定位。 13.6 檢查球內溫度視所測量燈泡型式，周圍溫度將或多或少影響量測精度。球內中心高度處之溫度係以高精度熱電偶量測並以第二顯示器讀出，解析度為 0.1℃，精確度為±0.2℃。 14. 校正 U 1000 光度計與所屬光度計感測器係以標準光源 A 校正使用標準光度之燈垂直照射下進行精密之校準。 15.輔助燈泡更換輔助燈泡可參考圖 2-2-6 來更換。. 圖 2-2-6 輔助燈泡更換說明 36.

(48) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 2.3 人工光與自然光實驗室之性能評估人工光與自然光實驗室之各項子實驗室之第三公正單位分述如下，自然光實驗室之儀器性能評估由交通部中央氣象局氣象儀器檢校中心擔任其性能檢測單位；而配光曲線實驗室與光源效率實驗室則由工研院照明檢測實驗室執行測試；而照明實驗室與光學材料實驗室由台灣科技大學電機工程系蕭弘清博士測試各項儀器之性能，而各項實驗室儀器之性能評估逐一敘述如下： 2.3.1 自然光實驗室性能評估結果（一）自然光實驗儀器項目. 1.全天空水平日照計性能評估. 37.

(49) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 2.全天空水平日輻射計性能評估. 38.

(50) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 3.東西南北四方向垂直日照計性能評估. 39.

(51) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 4.漫射水平日輻射計性能評估 Sensitity. 6.99. 〔μV / Wym 〕. *Acceptable Range. 6.65~7.35. Internal Resistance *Acceptable Range Insulating Resistance *Acceptable Range. 501 490~510 20 M More than 1 M. 〔μV / Wym 〕〔Ω〕〔Ω〕〔Ω〕〔Ω〕. 5.日照時數計性能評估 Sensitity Internal Resistance. 0.0375 1305. 6.直達式太陽日照追蹤器/直達式太陽輻射追蹤器性能評估 Sensitity 4.52 *Acceptable Range. 4.0~6.0. Internal Resistance *Acceptable Range Insulating Resistance *Acceptable Range. 57 30~150 20 M More than 1 M. −2 −2. −2. 〔μV / Wym 〕〔Ω〕. −2. 〔μV / Wym 〕 −2. 〔μV / Wym 〕〔Ω〕〔Ω〕〔Ω〕〔Ω〕. 7.直達式太陽輻射計性能評估 Accessory Base Plate Serial NO. S04169.09 Cable 10〔m〕 We hereby certify that cablibration results of above instrunent are as follows： Pulse Rate 36 seconds / Pulse Threshold Value 〔W/m2 〕 120 Power DC12V 8.天頂角日照計性能評估 Sensitity *Acceptable Range Internal Resistance *Acceptable Range Insulating Resistance *Acceptable Range. 40. 6.97 6.55 ~ 7.35 501 490~510 20 M More than 1 M. 〔μV / Wym 〔μV / Wym. 〔Ω〕〔Ω〕〔Ω〕〔Ω〕. −2 −2. 〕〕.

(52) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 9.自然光資料擷取系統性能評估 Pass/Fail Test ANALOG INPUTS # 1 Diff Range5（+-.05%FSR*） P 2 P 3 Inpit Noise Volt.（.1uv） 4 Channel Multiplexing P 5 Panel Temperature P 6 Battery Voltage P ANALOG OUTPUTS 7 Switched （+-.05%FSR*） P 8 P 9 Continuous（1%FSR*） 10 11 Excit. Multiplexing P 12 CAO Channels P *FSR=+-5Volt Range 13 PULSE COUNTERS P 14 DIGITAL CONTROL OUT P. INPUT. V. 5. Measured MV 5003.5 4995.2. Error%. TEST TEMP. 0.2 0.3. -25C +50C. 4999.8 4997.1 4000.6 3996.0. 0.0 0.1 0.2 0.3. -25C -50C -25C -50C. CPU AND INTERFACE. 15 Memory 16 Serial I/O 17 Clock SYSTEM POWER. P P P. 18 Quiescent（1MA typ.） 19 Measurement（60MA typ.） TEMPERATURE RANGE. P P. MEASUREED CURRENT 1.160 ma 65.37 ma INPUT MEASUREED % V. V. ERROR 5 5.003 ＜0.2 5 5.004 ＜0.2. 20 Diff range 5 Cold（derated） 21 Diff range 5 Hot（Derated）. TEST TEMP. 25.8C 26.3C. 10.溫度/溼度計溫溼度感應器檢測項目與結果（溫度）標準值. 9.79℃ 19.86℃ 29.89℃ 38.93℃. 指示. 值. 9.92℃ 20.10℃ 30.15℃ 39.22℃. 實驗室環境狀態：溫度 21.3℃~23.4℃. 器. 差. +0.13℃ +0.24℃ +0.26℃ +0.29℃. 擴充不確定度. +0.41℃ +0.41℃ +0.41℃ +0.41℃. 溼度 49％~61％RH. 溫溼度感應器檢測項目與結果（濕度）標. 準. 值. 30.2％RH 50.1％RH 70.8％RH 90.7％RH. 指. 示. 值. 29.5％RH 49.2％RH 69.1％RH 87.6％RH. 器. 差. -0.7％RH -0.9％RH -1.7％RH -3.1％RH. 擴充不確定度. 1.6％RH 1.6％RH 1.6％RH 1.6％RH. 恆濕槽內溫度變化範圍：24.3~24.6℃ 41.

(53) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 11.總紫外線性能評估. 12.淨輻射計性能評估 Positive Zero Wind Calibration Factor 〔Wm −2 mV1 −1 〕：8.78 Negative Zero Wind Calibration Factor 〔Wm −2 mV1 −1 〕：10.84 13.精密紅外線設計測定計性能評估. Sensitity Internal Resistance 42. 0.0511 5.6. 〔μV / lx〕〔Ω〕.

(54) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 14.大氣壓力計性能評估 TEST 833.1 Mbars 951.6 Mbars 1066.7Mbars. EXPECTED 0.110 V 0.505 V 0.889 V. 15.氣象擷取資料系統 Test ANALOG INPUTS # 1 Diff Range5（+-.05%FSR*） 2 3 Inpit Noise Volt.（.1uv） 4 Channel Multiplexing 5 Panel Temperature 6 Battery Voltage ANALOG OUTPUTS 7 Switched （+-.05%FSR*） 8 9 Continuous（1%FSR*）. ACTUAL 0.110 V 0.507 V 0.889 V. Pass/Fail. P. ERROR ± 0.000 ± 0.002 ± 0.000. INPUT. V. 5. SPEC +/-0.003 V +/-0.003 V +/-0.003 V. NOTES 24.6”hg 28.1”hg 31.5”hg. Measured MV 5002.5 4996.2. Error%. TEST TEMP. 0.2 0.3. -25C +50C. 5000.8 4998.1 3999.6. 0.0 0.1 0.2. -25C -50C -25C. P P P P P P. 43.

(55) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 10 11 Excit. Multiplexing 12 CAO Channels *FSR=+-5Volt Range 13 PULSE COUNTERS 14 DIGITAL CONTROL OUT. 3997.0. 0.3. -50C. P P P P. CPU AND INTERFACE. 15 Memory 16 Serial I/O 17 Clock SYSTEM POWER. P P P. 18 Quiescent（1MA typ.） 19 Measurement（60MA typ.） TEMPERATURE RANGE. P P. 20 Diff range 5 Cold（derated） 21 Diff range 5 Hot（Derated）. MEASUREED CURRENT 1.160 ma 65.37 ma INPUT MEASUREED % V. V. ERROR 5 5.004 ＜0.2 5 5.001 ＜0.2. TEST TEMP. 26.3C 26.6C. 2.3.2 照明燈具配光曲線性能評估測試燈具型號. BSI 40W. BSI 80W. ITRI 250W. BSI 500W. 測試光源型式. FL 36W. HQI 80W. SON-TPLUS 250W. HAL 500W. ABRI. 41.1. 86.2. 290.5. 497.8. BSI. 42.3. 86.3. --. 497.6. ITRI. --. --. 289.0. --. 裸光源輸出. ABRI. 2586. 3412. 31349*. 9500. （Lm）. BSI. 2586. 3412. --. 9500. ITRI. --. --. 28406*. --. 燈具光輸出. ABRI. 2008. 1729. 26362. 6091. （Lm）. BSI. 1917. 1752. --. 6345. ITRI. --. --. 25421. --. 燈具效率. ABRI. 77.6. 50.7. 84.1. 64.1. （％）. BSI. 74.1. 51.4. --. 66.8. ITRI. --. --. 89.5. --. 功率（W）. *註 1：ITRI 250W 裸光源光輸出為工研院照明檢測實驗室實測值，其餘燈具之裸光源光輸出值皆為直接輸出。註 2：ABRI（內政部建築研究所） BSI（英國標準協會） ITRI（工業技術研究照明檢測實驗室）. 44.

(56) 第二章人工光與自然光實驗室操作與性能評估. 燈具型號：BSI 40W. 光源型式：FL 36W. 燈具型號：ITRI 250W. 燈具型號：BSI 80W. 光源型式：HQI 80W. 光源型式：SON-TPLUS 250W. 45.

(57) 人工光與自然光實驗室性能評估與標準試驗程序之研究. 燈具型號：ITRI 250W. 光源型式：SON-TPLUS 250W. 2.3.3 光源效率實驗室操作之性能評估. 1.測試件名稱：螢光燈管 2.測試件型號：OSRAM FQ54W/840 × 2 支 3.測試單位：工業技術研究院能源與環境研究所照明檢測實驗室 4.測試設備名稱：項次設備名稱 1 交流電源供應器 2 電力特性分析系統 3 全光束測試系統 4 光譜量測系統 5.測試條件： (1)環境溫度：24±3℃ (2)環境溼度：55±20％RH 46. 廠牌/型號 Chroma AC 61504 Voltech PM-3000A Labsphere SLMS 6511 DAS-1100. 校檢日期 94.05.02 94.05.16. 94.12.21.