臺灣博碩士論文加值系統

摘要
白光LED燈具當作工作、閱讀及環境照明用途，是近來世界各國都積極發展之產品，也因此出現大量類似產品，因為它是節能的光源。但是限於目前的製作技術，其光色及光譜組成與傳統鎢絲燈、鹵素燈、或螢光燈有很大差異，造成其在演色、膚色、光分佈等特別要求的照明使用上仍有不足。也因此造成人眼在接受度上的極大限制，雖名為照明用途，目前不但仍未被廣泛使用，適用場合也不明確。為掌握人們的接受度，本計畫蒐集市面上被稱為足以做照明應用之白光LED燈具樣本，探究其照明參數之人眼視知覺偏好。首先於模擬實驗室裝置14組物體展示箱，供受測者於其中體驗照明效果並填寫態度量表。所得資料經平均數、T檢定、及多元尺度法之屬性評量程式軟體統計，並繪製「偏好認知架構圖」，解釋偏好範圍。研究結果發現，人們可接受6500K、二波長白光LED為室內照明光源；較不喜歡5000K以下色溫之LED白光照射下的膚色，但可接受6500K照射下之物體表面色彩；人們對於白光LED室內照明之偏好認知意象，可以二個向度偏好認知座標圖詮釋；男女性別族群對於白光LED照明之喜好無顯著差異；及目前白光LED之演色係數，未能做為判斷色光或膚色偏好之根據。

Abstract

It is not until the last decade that white light LEDs are considered possible light source for task lighting, reading, and ambient lighting. Such products are manufactured mainly due to LEDs’ energy saving feature. Unfortunately they are incomparable to tungsten, halogen, and fluorescent laps in the sense of color rendering index, skin tone, and light distribution pattern since the beams emitted from LEDs are different spectrally. People are reluctant to accept this type of light for such a visual related shortcoming. Although made for lighting purposes, they are not widely used nor are they appropriately adopted. Thus, this research collected sample lamps to learn how people view such a light source and what parameters pertain to their preferences. To do so, respondents are invited to observe and fill out questionnaires on display windows where 14 lamp samples are mounted. The collected data are statistically processed to obtain mean value and T tests scores. Further, Multidimensional Preference Scaling program is employed to generate Perceptual Mapping of respondents’ visual preferences. It is concluded first, that people would accept 6500K white light LEDs as an interior light source; they dislike skin tone under 5000K white light LEDs, yet they take to color appearance of objects under 6500K light beams. Second, the two-dimensional perceptual mapping is appropriate to interpret respondents’ visual preference for specific white light LEDs. Third, there is no gender difference found in such a preference pattern. Finally, it can be certain that color rendering indices of LED light sources are irrelevant to respondents’ preferences.

大綱目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
第一章 緒論 1
1-1. 研究動機與背景 1
1-2. 研究目的 4
1-3. 研究架構 5
1-4. 研究範圍與限制 8
第二章 理論與文獻探討 11
2-1. 高亮度LED白光特性與應用 11
2-2. LED白光室內照明人因工程相關研究 21
第三章 研究方法與實驗步驟 31
3-1. 研究方法 31
3-2. 第一階段的「蒐集LED白光照明與實驗的定義」 34
3-3.第二階段的「LED白光燈具量測與探討」 37
3-3-1. 光通量（Luminous flux） 38
3-3-2. 發光效率（Luminous Efficacy Lm/W） 39
3-3-3. 演色值(Color rendering index) 40
3-3-4. 相關色溫（CorrelatedColorTemperature) 48
3-3-5. 配光曲線與光束角 50
3-3-6 照度E（Illumination） 52
3-4.第三階段「模擬空間燈箱設立與問卷設計」 52
3-4-1. 實驗空間配置設施的建立 52
3-4-2. LED照明視知覺感知排序表與問卷結構設計 60
第四章 資料分析 67
4-1. 調查樣本之建立 67
4-2. 受測燈具參數建立 70
4-3. SPSS統計與參數的建立 90
4-3-1. SPSS全體受測平均數排名建立與分析 91
4-3-2. SPSS男性平均數排名建立與分析 108
4-3-3. SPSS女性平均數排名建立與分析 117
第五章 白光LED屬性評量建立 127
5-1.多元尺度運用於照明屬性分析評量 127
5-1-1. 偏好空間變異量解釋率累進百分比 127
5-1-2. 屬性投影至向度值分析評量 128
5-1-3. LED相關屬性係數分析評量 130
5-1-4. 屬性正投影值分析評量 132
5-2. 多元尺度運用於男生照明屬性分析評量 138
5-2-1.男性族群偏好空間變異量解釋率累進百分比 139
5-2-2. 男性族群偏好屬性投影至向度值分析評量 140
5-2-3. LED男性相關屬性係數分析評量 142
5-2-4. 男性族群之屬性正投影值分析評量 144
5-3. 多元尺度運用於女生照明屬性分析評量 148
5-3-1. LED女性族群偏好空間變異量解釋率累進百分比 149
5-3-2. 女性族群偏好屬性投影至向度值分析評量 150
5-3-3. LED女性相關屬性係數分析評量 151
5-3-3女性族群之屬性正投影值分析評量 153
5-4 T檢定 157
5-5. 綜合探討與參數建立 159
第六章 結論與建議 161
6-1. 研究結論 161
6-2. 研究建議 167
參考文獻 168
1. 中文文獻 168
2. 外文文獻 172







表目錄
表1、各種LED造型與接頭 3
表2、研究流程圖 7
表3、白光LED與現行照明設備比較 13
表4、LED白光形成 14
表5、LED空間應用 24
表6、LED空間應用 25
表7、LED空間應用 26
表8、三階段流程與實驗步驟 33
表9、本實驗蒐集LED白光樣本 35
表10、本實驗量測光學儀器 36
表11、LED燈具之全光、分光、及配光測量數據 37
表12、各型光源產品之光效比較表 39
表13、Ra值的顯色情形。 42
表14、主要光源的平均演色性評價數(Ra) 43
表15、演色性指數和演色性評價表(CIE國際照明委員會規定了一定的基準) 43
表16、晝光與LED光譜比較 47
表17、電磁波及可見光波長範圍 47
表18、白光LED光譜組成 47
表19、觀測模擬空間與色度座標圖 59
表20、高亮度LED白光基本資料 69
表21、LED燈具之全光測量測數據(光通量) 71
表22、不同光源之筒燈特性比較 71
表23、LED燈具之發光效率測量數據 72
表24、傳統燈具發光效率表 73
表25、北美LED節電/省能評估 73
表26、LED燈具之演色值量測數據 74
表27、LED白光色光參數整理 75
表28、Ra值的適用範圍 76
表29、LED燈具之相關色溫量測數據 78
表 30、CIE1931色度座標比較圖 78
表31、受測LED光譜比較圖 81
表32、受測LED極座標向量曲線圖 84
表33、LED燈具之光束角量測數據 86
表34、光源照射下影子顯示 87
表35、LED燈具之照度量測數據 90
表36、全體受測展示箱之屬性平均數統計表 91
表37、LED燈具光通量（喜歡膚色前三名） 92
表38、LED燈具光通量（喜歡膚色前三名） 94
表39、受測LED極座標配光曲線圖（光線照到部分很均勻前三名） 94
表40、LED燈具光通量（紅、黃色顯的很鮮豔） 95
表41、受測LED光譜比較圖（紅、黃色顯的很鮮豔） 95
表42、LED燈具光通量（藍、綠色顯的很鮮豔） 96
表43、受測LED光譜比較圖（紅、黃色顯的很鮮豔） 96
表44、LED燈具光通量（物件外型很清晰） 97
表45、LED燈具光通量（小隔間光線夠亮） 98
表46、LED燈具光通量（小隔間光線不會太刺眼） 99
表47、LED光通量（光線看來很自然） 100
表48、LED燈具光通量（小隔間的光線看來很健康） 100
表49、LED燈具光通量（光線給人很舒適的感覺） 101
表50、LED燈具光通量（小隔間內整體照明效果不錯） 101
表51、LED燈具光通量（蠻喜歡光色本身的顏色） 103
表52、LED燈具光通量（圖案是不是清晰） 104
表 53、LED燈具光通量（光線本身的顏色看來溫暖） 106
表54、LED燈具光通量（光線本身的顏色看來清涼） 107
表55、各展示箱之男生屬性平均數統計表 108
表56、LED燈具光通量（男受測者喜歡膚色前三名） 109
表57、LED燈具光通量（男受測者光線均勻前三名） 110
表58、LED燈具光通量（男受測者紅、黃鮮豔前三名） 110
表59、LED燈具光通量（男受測者藍、綠色鮮豔前三名） 111
表60、LED燈具光通量（男受測者外型清晰前三名） 111
表61、LED燈具光通量（男受測者光線夠亮前三名） 112
表62、LED燈具光通量（男受測者不會太刺眼前三名） 112
表63、LED燈具光通量（男受測者光線自然前三名） 113
表64、LED燈具光通量（男受測者光線健康前三名） 114
表65、LED燈具光通量（男受測者光線舒適前三名） 114
表66、LED燈具光通量（男受測者效果不錯前三名） 115
表67、LED燈具光通量（男受測者喜歡光色前三名） 116
表68、LED燈具光通量（男受測者圖案清晰前三名） 116
表69、LED燈具光通量（男受測者光色溫暖前三名） 117
表70、LED燈具光通量（光線本身的顏色看來清涼） 117
表71、各展示箱之女生屬性平均數統計表 118
表72、LED燈具光通量（女受測者喜歡膚色前三名） 119
表73、LED燈具光通量（女受測者光線均勻前三名） 119
表74、LED燈具光通量（女受測者紅、黃鮮豔前三名） 120
表75、LED燈具光通量（女受測者藍、綠色鮮豔前三名） 120
表76、LED燈具光通量（女受測者外型清晰前三名） 121
表77、LED燈具光通量（女受測者光線夠亮前三名） 121
表78、LED燈具光通量（女受測者不會太刺眼前三名） 122
表79、LED燈具光通量（女受測者光線自然前三名） 122
表80、LED燈具光通量（女受測者光線健康前三名） 123
表81、LED燈具光通量（女受測者光線舒適前三名） 123
表82、LED燈具光通量（女受測者效果不錯前三名） 124
表83、LED燈具光通量（女受測者喜歡光色前三名） 124
表84、 LED燈具光通量（女受測者圖案清晰前三名） 125
表85、LED燈具光通量（女受測者光色溫暖前三名） 125
表86、LED燈具光通量（女受測者光線清涼前三名） 126
表87、LED白光偏好空間變異量解釋率累進百分比 128
表88、評比屬性投影至向度值排序表 129
表89、LED相關屬性係數 131
表90、LED各屬性正投影值 135
表91、MDPREF矩陣排序偏好箱號 136
表92、全體受測者前三名展示箱與光影 138
表93、LED白光男性偏好空間變異量解釋率累進百分比 139
表94、男性族群偏好評比屬性投影至向度值排序表 141
表95、LED男性相關屬性係數 143
表96、LED男性屬性正投影值 146
表97、DRPEF矩陣男性排序偏好箱號 147
表98、體受測者前三名展示箱與光影 148
表99、LED白光女性偏好空間變異量解釋率累進百分比 149
表100、LED白光女性族群偏好評比屬性投影至向度值排序表 150
表101、LED白光女性相關屬性係數 152
表102、LED女性屬性正投影值 155
表103、MDPREF矩陣男性排序偏好箱號 156
表104、男女受測者差異達顯著之視知覺屬性 159
表105、滿足全體受測者前三名屬性評量偏好表 165
表106、滿足男女族群受測者前三名屬性評量偏好表 166


































圖目錄
圖1、LED典型結構示意圖 1
圖2、LED光源指向性示意圖 11
圖3、二波長LED光譜 13
圖4、三波長LED光譜 15
圖5、人眼的直接眩光區 17
圖6、光源色溫與被照體照度比較圖 18
圖7、科技大樓天花板 19
圖8、LED飛利浦照明設備照 20
圖9、演色指數的標準八色對照表 41
圖10、人造光源與自然光之光譜比較 45
圖11、XYZ色度系統之色匹配函數 46
圖12、1931 CIE色度圖 46
圖13、普朗克軌跡 (Planckian curve) 49
圖14、高低色溫示意色塊圖 50
圖15、配光曲線量測配置 51
圖16、實驗空間立面 55
圖17、實驗空間平面配置圖 55
圖18、實驗空間立面圖 56
圖19、實驗空間立面圖 56
圖20、實驗空間剖面圖 57
圖21、實驗RGBY色塊與臘果 58
圖22、問卷調查表（一） 64
圖23、問卷調查表（二） 65
圖24、圖案清晰度 105
圖25、光譜圖(光線本身的顏色看來溫暖) 106
圖26、光譜圖(光線本身的顏色看來溫暖) 107
圖27、偏好性認知空間向度圖 130
圖28、LED屬性空間集群 132
圖29、全體受測者對展示箱之屬性評量 137
圖30、男性族群偏好性認知空間向度圖 141
圖31、LED男性屬性空間集群 144
圖32、性受測者對展示箱之屬性評量 147
圖33、女性族群偏好性認知空間向度圖 151
圖34、LED白光女性屬性空間集群 153
圖35、女性受測者對展示箱之屬性評量 156

參考文獻
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