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國立臺灣科技大學電 機 工 程 系

乙全科技 高性能照明平面光源EFFL

照明節能器具評估報告

試驗產品：MA110A-RCSAD

MA110A-RCSSN MA110A-RCSPN MC110A-RCSPN MB110A-RCASN MD110A-RCAAN

委託單位：乙全科技股份有限公司 測試單位：國立台灣科技大學電機工程系

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試驗標準與規範： CNS 14335-C4480

CNS 691 CNS 13755 IEC 60598-2-2

符合 公司購置節約能源或利用新及凈節能源設備或技術適用投資抵減辦法第二條第四項第(五) (七)款之規定

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1. 高性能照明用電與世界節能潮流背景

科技的進步與民生經濟的發展，帶來舒適而更便利的的生活，推陳出新的各類型家電產品與用電設備使得電力需求不斷增加，尤其在都會地區新建築物不斷的興建，既有建築物也逐年擴充與增設用電設備，概稱的照明與插座用電已逐漸增加電力負載的比重，在世界的環保及節約能源意識抬頭下，電力能源更趨顯得重要。世界各主要工業國的照明用電比例都在10 %至25 %之間，已成為僅次於冷氣空調的電力負載。因此有效提高用電設備的能源使用效率，並節約而合理地用電，已成為全球性的共同問題，而高效率節能設備也成為未來廿一世紀的指標。

針對一般性公共場合，尤其以便利商店、超級市場、辦公大樓、教室等空間，其照明耗電佔低壓用電設備比例更大，甚至24小時點燈服務民眾，因此「高效率照明節能器具」之重要性油然而生。就最簡單之層面而言，高效率照明光源可於相同用電量提供較高之光通量（lm/W）；而良好的照明器具則可減少二次光學耗損，並輸出絕大多數光源之光通量，故兩者之搭配缺一不可。對於商業空間之照明設計，優良的照明器具可充分有效利用其搭載之光源，進而降低整體安裝數量以達成節能之效。

一般照明工程於設計初期，因必須考慮燈具的配光效果、空間因灰塵所導致的亮度降低、燈管或光源的老化所產生之長期光衰退等因數，因此會將這些不利因素提前考慮補償而放寬設計，例如一般辦公大樓或教室中的閱讀及行政作業最低照度要求應有500 lux，但在設計與裝設初期因新燈管尚未老化、燈具尚未累積灰塵，結果初期測量時的照度常高達800 lux，約過度60 % 的照度(約多用電30 % )，顯然如果新裝燈具或換新燈管時，若可將燈具輸出光束降低10 % - 20 %，則將可節約可觀的電能及電費支出，而後隨著時間再調高光源輸出強度，控制燈光的亮度以達到合理的作業要求，卻又省電與降低營業成本，將有助於能源的合理運用。

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台灣地區的照明節能措施是由相關法規所規範，對照明節能技術的研究與推廣亦具有相當的成果。然而，綜合「節能」、「環保」與「人因」三者所成之「綠色照明工程」， 目前在規畫與實際執行尚落後歐美等先進國家，甚至於中國大陸。如何在有限的時間內，以有效且具體行動迎頭趕上此項工程，為國內產、官、學、研各單位應共同努力的目標。

2. 高性能平面光源EFFL特點

針對高性能平面光源所具備之相關特性如下所示： （1）調光性能

ㄧ般而言，白熾燈與鹵素燈泡之發光亮度可藉由輸入電壓的增減而變化，然而在大多數之使用情況下，僅應用於ON/OFF之全亮或全滅功能，並不會將其特性搭配調光功能一起運用。

對於螢光燈之調光性能來說，目前大多採用調頻式電子安定器使其達到5 - 100 ％之發光亮度輸出，雖其調光範圍甚大，然就實際應用情況而論，亮度低於50 ％時將造成照明環境不佳，故僅50 - 100 ％之範圍較常使用。省電燈泡雖可於製作時搭配適當安定器達成調光之效，然其結構乃光源與安定器ㄧ體成型，故大多不會選擇此種光源來作為空間之調光。

LED由於消耗功率較低，故使其可調光範圍隨之變小，同時燈源之發光效率仍有待改進，故目前LED仍較不適用於室內照明，惟其大多結合RGB三原色發光二極體並藉由改變個別之亮度以達成混光之效，較為符合目前之發展趨勢。

EFFL改變了人類對於傳統光源之概念，舒適而均勻之面發光源並搭配可調光之特性，為照明光源帶來一項新契機。其破除ㄧ般光源僅有之100 ％調光上限，當燈源發光達到額定功率時，仍可增加輸

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入電壓以提高其發光亮度，保守估計皆可達到130 ％之上；為配合點燈時需高壓啟動，故其調光下限設定為50 ％，亦適合實際情形之應用，因此結合上述二者之範圍及形成50 - 130 ％之廣域調光範圍。

（2）長時等照度配光輸出

所有光源於長時間使用下皆會有光衰現象，而光源與燈具之積塵亦是造成發光效率降低之主因，故於照明設計時將會考慮「維護係數」作為補償，此項參數即為光衰率與積塵率之乘積，這使得在ㄧ空間中欲達到照度設計目標時，將因此項係數之故需裝載較多之燈具，如此才可於照明初期得到高於目標值之空間平均照度，並於使用三年後仍可得到目標值之空間照度。

由於EFFL具有卓越之調光性能，其調光範圍達50 - 130 ％，運用其調光可超過額定功率之特性，可用以彌補光衰產生時不足之發光亮度，使其維持於固定發光強度，達成長時間等照度配光輸出；於燈具出光面部份採用整片平面壓克力板，有助於日後燈具保養清潔，進而使得燈具積塵大幅降低。結合上述二者，將可大幅提高維護系數此項參數，如此將有效減少燈具裝載數量並達到兼具節能之高效率照明環境。

以下將以簡易曲線圖形示意上述之對應關係，圖1之左圖為EFFL之照度與消耗功率對應曲線，右圖則為T5螢光燈管之曲線。由左圖得知採用EFFL可於空間維持恆定照度，並僅需於光衰產生時略提高燈管功率及可達成；從右圖亦可得知無論在照明初期的高照度或後期較低之照度，其燈具總消耗功率均相同。由此下個簡單的結論，若採用EFFL時，使用者可決定要花多少電價來得到所需之空間亮度；反之當使用T5螢光燈管時，使用者僅能看著空間亮度逐漸變暗，卻還得支付相同的電費。如此即可得知EFFL具備較為人性化之機能性。

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延續前述之話題，由於兩者光源之經濟壽命大不相同，故深入比較時可得到如圖2所示之曲線。由圖中曲線可知，為了讓空間維持在照度設計目標，故於相同使用時數之下，T5螢光燈（壽命約15 khrs）管必須更換3次，若採用EFFL（壽命約50 khrs）時則毋須更換，如此即可省下更新光源之費用並兼具環保之效。

圖1 EFFL與T5螢光燈管之照度-耗能示意曲線

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圖2 EFFL與T5螢光燈管之照度-經濟壽命示意曲線

（3）高燈具效率

傳統螢光燈管為四面出光，故於燈具設計時，除逕行出射之下方光束外，其左右兩側及上方之光束皆需搭載適當的反射罩，致使光原有效輸出。針對大多數之燈具而言，其光學設計並不優異，導致局部光束於燈具內部來回彈射造成第一階段損失；而反射罩選用之材質塗佈更是另一重點，良好的反射率可將大多數之光束導至燈具外部，而較差之反射率則將會吸收大部分的光束，形成光源的二度損失。因此，燈具出光效率乃影響整體照明性能之主要參數之一。

EFFL之發光特性較傳統光源相異，該面光源乃單面發光，故燈源背面無須經由任何二次光學設計，而前端僅採用高透光率之壓克力板作為光源保護及燈具防塵之用，故燈具之光源出光效率達95 ％以上，較傳統螢光燈具（約70 ％）要優異許多。圖3所示為EFFL與傳統螢光燈管燈具出光示意圖。

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圖3 EFFL與T5燈具出光示意圖

（4）照明器具發光效率

針對目前商業及公共空間之照明光源，大多以螢光燈管及省電燈泡為主，就一般對於光源之「發光效率」之概念，僅只於裸光源之每瓦特耗電所發出的光通量（lm/W），然而從實際應用層面切入此觀點時，應當加入「安定器耗電量」與「燈具效率」兩項因素計算，方可得知該照明器具於安裝使用後之發光效率。

就單一T5螢光燈管之發光效率而言，約可達到80 lm/W（飛利浦 TL5 / 14 W / 1,100 lm ），驅動燈管所須安定器之耗能為6 W（EB-Standard），而一般螢光燈具之效率約為65 ％（東亞照明T-BAR式T5日光燈具- 41系），以四支燈管安裝計算，整體照明器具於點燈時之耗能為80 W（4×（14 W + 6 W））、輸出光束為2,860 lm（4×1,100 lm × 65 ％），故實際發光效率為35.75 lm/W，約為裸光源之44.7 ％。 EFFL由於結構特殊，故採整體照明器具進行光學量測，如下節測試結果所示，輸出光束為6,276 lm（整體出光）、總耗能為110 W

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（光源+驅動器），故可得實際發光效率為57 lm/W，由此可知EFFL平面光源於現階段之發展已優於T5螢光燈管之發光效率，足以成為商用照明新世代光源。

（5）配光均勻度維持性

此項特性主要針對EFFL與螢光燈之比較，由於EFFL為單一光源，故當光衰產生且不提高其發光亮度（消耗功率）時，其配光曲線至多呈現等比縮減，意即得到較低之空間照度卻不影響原設計之配光均勻性；而螢光燈具就大相逕庭，目前於教室、辦公室或商業空間當中，多半採用每盞2燈至4燈之照明器具，針對單一燈具而言，若燈具內之光源呈現衰減時，大多數使用者並不會同時更換所有光源，而是僅更新已無法點亮之燈管，問題即由此時產生。由於燈具中同時裝設了新舊燈管，故光源經由燈具所形成之配光曲線已有所變動，意即配光範圍有可能由原先之對稱型改變成為非對稱型，故無法維持空間原設計之配光均勻性，而這樣的情形乃經常發生，圖4即為上述所言之相關示意圖。

（6）瞬間點滅

針對此項特性而言，白熾燈與鹵素燈泡皆屬於熱發光形式，因為當燈源接上輸入電壓時，電燈將隨即點亮，然而若以這樣的模式來進行瞬間點滅之動作並無太大意義，同時亦無適當的場所可供其進行如此之照明規劃。

對於同屬氣體放電燈之螢光燈與省電燈泡，若於瞬間點亮與熄滅將對其造成莫大之損耗，其開關一次將使得燈管壽命縮短約一小時，若於一日當中啟閉2~3次則無太大影響，倘若是達到20~30次時，將會造成燈管壽命極速縮短。

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響應速度快無非是LED之最大優勢，經由IC之控制即可輕易達成瞬間亮滅之效，並可配合光色達成各式各樣變化，由於此般之特性使其目前大量應用於建築外觀及廣告看板，惟其乃體積甚小之點光源，故於大面積看板則需大量LED才可組成。

EFFL具有如霓虹燈管般快速點滅之特性，故亦可將其應用至戶外大型廣告看板，其均勻之出光非但可突顯商品之吸引力，若配合LED共同運用，則讓未來戶外廣告照明投下一項新契機。

圖4 EFFL與螢光燈管之配光均勻度維持性示意圖

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（7）燈管黑化

此項特性亦主要針對EFFL與螢光燈作比較，針對螢光燈而言，由於電極線圈上所塗之發射物將於點燈時飛散，而附著於電極附近之管壁上則將先行引起點狀發黑現象，隨著點燈時間之延長將造成黑化的面積逐漸變大，爾後造成由距離燈頭數公分處向發生螢光物質變色的現象，逐步的形成黑色薄膜，其燈頭將會具有清晰的臨界線，越往將會越薄，而在燈管壽命末期顏色將會變深。

對於EFFL而言即無此項困擾，由於電極位於燈管外部，因此並不會產生燈管黑化現象；此外，亦因燈管內部並無其他會使得燈管老化之物質，故於點燈時燈管本身僅唯有汞氣體之消耗，此特性即為EFFL使用經濟壽命較長之主要因素。

（8）發光面積

與光源之發光面積最具直接影響之特性即為「眩光」，以LED點光源而言，由於發光面積小卻又發出極高之亮度，故生成相當強烈之輝度，對於人眼來說是種典型的直接眩光，故人眼通常無法直視。 由點延伸至線，螢光燈之發光面積相對變大，同時亦使得配光範圍更廣，因此成為現今最為廣泛使用之光源，惟其燈頭兩端並無法出光，加上其光束走向往四周擴散，故需搭配燈具以提供其適當之反射路徑，才不致影響發光效率。

EFFL乃為單向面發光之光源，故毋需複雜之燈具設計即可得到良好之出光結果，整體出光範圍寬廣且均勻，改善了上述兩者之缺點，同時大面積之出光面亦解決光源眩光問題，可謂未來光源之星。

表1為高性能平面光源與市面現有螢光燈及LED之特性比較，對於新世代之照明光源，應由實際點燈之「器具發光效率」為主，其餘特性為輔，作為更加客觀之評估。

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表1 高性能平面光源與螢光燈及LED特性比較表 光源種類 光源特性 T8 螢光燈 7.5-10 70-85 T5 螢光燈 15-20 80-90 LED 20-50 20-65 75 以上 40 3200-7500 EFFL 30↑ 92 以上 60 2700-6500 平均壽命 （khr） 光源發光效率 （lm/W） 燈具效率（%） 器具發光效率 （lm/W） 色溫度 （K） 演色性 （CRI） 燈管閃爍 調光性能（%） 長時等照度 配光輸出 配光均勻度 維持性 瞬間點滅 燈管黑化 發光面積 表面溫度 燈具厚度 （mm） 三波長燈管 65 以上 35 2700-6500 40 2700-6500 70-95 綜合評估 70-95 綜合評估 60-80 無 40-100 80-85 無 50-130 有 電子安定器 無 5-100 無 調光型電子安定器 無 尚可 尚可 有 線光源 高 65↑ 線光源 高 尚可 可 點光源 甚低 佳 可 無 面光源 低 約45度 電子安定器 50 DC供電 65 AC供電 3. 量測結果 EFFL平面光源之外觀如圖5所示，其中圖5-1為燈源點亮前之情形；圖5-2則為燈源點亮後之情形。由圖中可知，雖燈具整體具有高亮度輸出，惟其整體發光面積較大，故觀察者直視該光源時並不會產生強烈刺眼感官。

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圖5-1 EFFL平面光源點亮前圖示

圖5-2 EFFL平面光源點亮後圖示

本次共針對兩組平面光源進行量測，第一組為功率固定式（100 W）；第二組則為可調光式（110 W – 140 W），相關量測結果如下所示：

（1）功率固定式 100 W

表2為100 W功率固定式平面光源之特性參數表，圖6則為其配光曲線圖，其中圖6-1為極座標顯示；圖6-2為直角座標顯示。

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表2 100 W功率固定式平面光源之特性參數表

輸入電壓（v） 輸入電流（A） 輸入功率（w） 219.946

0.47

101.5

功率因數 0.981

總光通量 5,682.36

圖6-1 100 W功率固定式極座標配光曲線

圖6-2 100 W功率固定式直角座標配光曲線

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（2）調光式 110 W - 140 W

表3為110 W - 140 W調光式平面光源之特性參數表，圖7-圖10則為其配光曲線圖。

表2 調光式平面光源之特性參數表

Type 110 120 130 140

輸入電壓（v） 輸入電流（A） 輸入功率（w）

219.95 0.509 110.4 219.95 0.534 116 219.95 0.5 122.7 219.95 0.609 132.8

功率因數

0.987 0.988 0.99 0.991

總光通量 6,276.2 6,770.7 7,215.4 7,831.8

圖7-1 110 W調光式極座標配光曲線

圖7-2 110 W調光式直角座標配光曲線

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圖8-1 120 W調光式極座標配光曲線

圖8-2 120 W調光式直角座標配光曲線

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圖9-1 130 W調光式極座標配光曲線

圖9-2 130 W調光式直角座標配光曲線

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圖10-1 140 W調光式極座標配光曲線

圖10-2 140 W調光式直角座標配光曲線

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4. EFFL平面光源量測總評

電力能源的開源節流已是世界性的環保及節能意識下最重要的課題，照明用電之效能提昇與日常生活息息相關，舊往對於空間照明所存在「有亮就好」之觀念已不合時宜，取而代之的是優良的光環境並兼具節能之效的照明設計。

對於傳統照明器具而言，大多無法提供良好的輸出效率，導致光源經由燈具之出光率大打折扣。評估「高效率照明器具」時，應就「照明光源」與「照明燈具」分開加以討論： （1）照明光源

自愛迪生發明白熾燈至今，無論點光源（燈泡、LED）或是線光源（螢光燈管），其發光方式皆為四面射出，故必須搭載良好的燈具以決定其照明配光，儘管照明光源之發光效率（lm/W）已有良好的改善，然而光線經由燈具內部之多次反射，常嚴重降低其有效光束。 EFFL屬於單方向出光之面光源，無需複雜的二次光學設計，光束輸出即可有效投射至工作面，突破傳統光源應用層面，大面積平面出光帶給使用者舒適且均勻的空間照度，此為室內大面積照明設計之優先考慮重點之ㄧ。

（2）照明燈具

大多數的燈具由於表面反射係數不佳或角度設計不良，導致照明光源之有效光束衰減；此外良好的燈具光學設計甚為困難，因此該領域大多無先進的創新設計與突破。

EFFL所搭載之燈具無須特殊設計，即可得到良好得出光效果，其出光面之前端僅採用高透光率之壓克力板作為光源保護及燈具防塵之用，經相關量測驗證該遮板並無熱度累積，顯示其出光效率良好並可達95 ％以上之高效率。

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本項「高效率照明器具」整體性能評估，經實測驗證具有五大優點：

(1) 可自光源額定輸出的50 - 130 ％之大範圍進行調光控制，突破ㄧ般光源僅能作100 ％以下的調光，可長時間保持照度的穩定效果，滿足閱讀或其他室內作業需求，延長燈管使用壽命及降低燈管更換次數與經費。

(2) 整體燈具出光效率高達95%，整體燈具發光效率高於傳統燈具(一般70%以下)，也比現階段的未來主力機種T5螢光燈具的整體效率高，符合高效率燈具之要求。

(3) 面光源發光的特性，可以產生較均勻的配光，符合優質照明光環境之要求。

(4) 外電極結構，避免如傳統螢光燈之內電極與燈絲所產生熱損耗而造成燈絲急速老化黑頭與降低燈管壽命缺失，光源及燈具的有效壽命提高，減少廢棄燈管的產生而符合環保要求。 (5) 採高功率因數設計電源控制裝置，降低負載電流與電流諧波失真，可降低無效電力，提高用電安全。

本產品符合經濟部頒佈之 「公司購置節約能源或利用新及凈節能源設備或技術適用投資抵減辦法」第二條第四項第(五) (七)款之規定。

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