博碩士論文 962206053 詳細資訊




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姓名 邱顯閔(Xian-min Qiu)  查詢紙本館藏   畢業系所 光電科學與工程學系
論文名稱 LED檯燈視覺舒適度研究
(Visual Comfort Research for LED Desk Lamps)
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摘要(中) 本研究探討使用LED檯燈輔助照明時,中心照度、中心照度與背景照度間之對比度以及受試時間對人眼視覺舒適度、閱讀工作績效的影響,分兩部份實驗進行。實驗第一部分是高中心照度低對比度實驗,有36位受試者參與,年齡介於18至25歲。實驗自變項為:中心照度(1000、1500、2000 lux)、對比度(1:0、4:1、3:1、2:1)、受試時間(早上、下午、晚上)。實驗第二部份是低中心照度高對比度實驗,有45位受試者參與,年齡介於18至25歲。實驗自變項為:中心照度(100、200、500、750、1000 lux)、對比度(10:1、5:1、2:1)、受試時間(早上、下午、晚上)。兩部份實驗依變項皆為視覺舒適度主觀評量、閱讀之圈字正確率。
實驗結果顯示:使用LED檯燈時,閱讀工作區的照度至少必須在500 lux以上才能有優良的視覺舒適度,但照明水準達1000 lux就已十分充足,無須再追求更高照度;使用檯燈時務必要搭配背景燈,且中心照度與背景照度之比值建議2:1為最佳選擇,若基於節能考量可採用4:1或5:1的設計;除非十分強調工作績效表現,否則不需分別訂立各時段之照明水準;受試者閱讀之圈字正確率與工作區中心照度提升無顯著關係,但圈字數目在對比度高時,即背景光較暗、受試者必須藉由中心照度閱讀的情況下,中心照度要在500 lux以上才有好的表現,這部份和本研究視覺舒適度的結果相符。本實驗證明唯有兼顧中心照度與背景光的搭配,才能營造舒適、恰當的照明環境。
摘要(英) The purpose of this study was to evaluate visual comfort and task performance of LED desk lamp users when reading under different central illuminance levels, with various contrast ratios between the central and ambient illuminance, and at different test time. The experiment was implemented in two parts. The first part is the high-central-illuminance and low-contrast experiment. Thirty-six subjects participated in this study voluntarily, and their ages ranged from 18 to 25 years old. The independent variables were the central illuminance (1000, 1500, or 2000 lux), the contrast ratio between the central and ambient illuminance (1:0, 4:1, 3:1, or 2:1) and the test time (morning, afternoon, or night). The second part is the low-central-illuminance and high-contrast experiment. Forty-five subjects participated in this study voluntarily, and their ages ranged from 18 to 25. The independent variables were the central illuminance (100, 200, 500, 750, or 1000 lux), the contrast ratio (10:1, 5:1, or 2:1) and the test time (morning, afternoon, or night). The dependent variables were the subjective visual comfort rating and the correct ratio of word-labeling in both parts.
The results indicated that when reading with a LED desk lamp, the central illuminance must be at least 500 lux to achieve satisfactory visual comfort. A central illuminance level of 1000 lux is sufficient for reading, and thus there is no need to pursue much higher illuminance for LED desk lamps. In addition, it is important to have ambient lighting when using desk lamps. Based on the experimental results, the best contrast ratio between the central and ambient illuminance is 2:1. If energy saving is highly demanded, 4:1 or 5:1 are also appropriate choices. It is not necessary to establish individual illuminance suggestions for different time during the day, unless the task performance is extremely important. The correct ratio of word-labeling was not affected by the independent variables, but the number of labeled words was influenced by the central illuminance when the contrast was high. When the ambient was relatively dark, the central illuminance must be higher than 500 lux for good task performance. This result coincided with the outcome of the visual comfort experiment. According to the research results, comfortable lighting environments could only be realized when the central and ambient illuminance is appropriately collocated.
關鍵字(中) ★ 照明對比度
★ 照明設計
★ 中心照度
★ 閱讀工作績效
★ 視覺舒適度
★ LED檯燈
關鍵字(英) ★ LED desk lamps
★ Visual comfort
★ Reading task performance
★ Central illuminance
★ Illumination contrast
★ Lighting design
論文目次 目錄
摘要 I
Abstract II
致謝 IV
目錄 VI
圖目錄 X
表目錄 XIII
第一章 緒論1
第一節 研究背景與動機1
第二節 研究目的5
第三節 論文架構7
第二章 文獻探討9
第一節 照明因子評估方式9
2.1.1 天然照明評估及人工照明因子9
2.1.2 照明對生產率的評估12
2.1.2 照明建議的評估14
第二節 視覺疲勞衡量技術18
2.2.1 閃光融合閾值 18
2.2.2 視覺疲勞主觀評量20
2.2.3 眼球追蹤技術 21
2.2.4 工作績效22
第三節 心理學實驗研究法25
第三章 研究方法與步驟30
第一節 受試者徵收資格說明30
第二節 實驗設計31
3.2.1 自變項設計31
3.2.2 依變項設計35
第三節 實驗設備39
3.3.1 LED檯燈40
3.3.2 可程式線性直流電源供應器41
3.3.3 64階可調光型日光燈42
3.3.4 手持照度計42
3.3.5 實驗照度量測方式43
第四節 實驗環境配置44
第五節 實驗流程46
第六節 資料統計分析50
第四章 結果與討論51
第一節 受試者基本資料51
4.1.1 高中心照度與低對比度實驗51
4.2.2 低中心照度與高對比度實驗52
第二節 高中心照度與低對比度之實驗結果54
4.2.1 工作表現主觀評量54
4.2.2 視覺疼痛感受主觀評量57
4.2.3 視覺舒適度主觀評量60
4.2.4 視覺疲勞感受主觀評量62
4.2.5 環境照明偏好主觀評量64
4.2.6 圈字正確率66
4.2.7 綜合討論69
第三節 低中心照度與高對比度之實驗結果70
4.3.1. 工作表現主觀評量70
4.3.2 視覺疼痛感受主觀評量74
4.3.3 視覺舒適度主觀評量79
4.3.4 視覺疲勞感受主觀評量82
4.3.5 環境照明偏好主觀評量86
4.3.6 圈字正確率91
4.3.7 圈字數目93
4.3.8 綜合討論99
第四節 綜合比較與討論100
4.4.1 對比度在2:1時之比較100
4.4.2 中心照度在1000 lux時之比較102
第五節 實驗結果之應用性104
第五章 結論與未來展望107
參考文獻110
中英文名詞對照表116
附錄一 實驗閱讀材料範本119
附錄二 實驗問卷內容121
圖目錄
圖 1 1 LED市場規模預測1
圖 1 2 CNS對學校(室內)照明水準建議4
圖 1 3 論文架構圖8
圖 2 1 良好照明的作用12
圖 2 2 照度對視覺敏銳度、對比敏感度、神經緊繃度與眨眼頻率的影響 13
圖 2 3 物件大小(視角度數單位:分) 照度與明視對比對工作績效的影響 14
圖 3 1 IES對於不同作業環境之照明水準建議32
圖 3 2 視覺舒適度分數37
圖 3 3 本次實驗之LED檯燈40
圖 3 4 LED檯燈在不同電流下之穩定度表現40
圖 3 5 可程式線性直流電源供應器41
圖 3 6 本實驗室64階調光型日光燈42
圖 3 7 手持照度計43
圖 3 - 8 實驗環境配置示意圖 44
圖 3 9 受試者閱讀姿勢紀錄 45
圖 3 10 實驗流程圖 49
圖 4 1 不同對比度下工作表現主觀評量比較 56
圖 4 2 不同受試時間下工作表現主觀評量比較 57
圖 4 3 不同對比度下視覺疼痛感受主觀評量比較 59
圖 4 4 不同對比度下視覺舒適度主觀評量比較 62
圖 4 5 不同對比度下視覺疲勞感受主觀評量比較 64
圖 4 6 不同對比度下環境照明偏好主觀評量比較 66
圖 4 7 不同中心照度下圈字正確率事後比較 68
圖 4 8 不同中心照度下工作表現主觀評量比較 72
圖 4 9 不同對比度下工作表現主觀評量比較 73
圖 4 10 不同受試時間下工作表現主觀評量比較 74
圖 4 11 不同中心照度下視覺疼痛感受主觀評量比較 77
圖 4 12 不同對比度下視覺疼痛感受主觀評量比較 78
圖 4 13 不同中心照度下視覺舒適度主觀評量比較 81
圖 4 14 不同對比度下視覺舒適度主觀評量比較 82
圖 4 15 不同中心照度下視覺疲勞感受主觀評量比較 85
圖 4 16 不同對比度下視覺疲勞感受主觀評量比較 86
圖 4 17 不同中心照度下環境照明偏好主觀評量比較 89
圖 4 18 不同對比度下環境照明偏好主觀評量比較 90
圖 4 19 不同受試時間下環境照明偏好主觀評量比較 91
圖 :4 20 圈字數目在對比度5:1下之中心照度事後比較 96
圖 4 21 圈字數目在對比度10:1下之中心照度事後比較 97
圖 4 22 圈字數目在100 lux下之對比度事後比較 98
圖 4 23 對比度2:1下視覺舒適度主觀評量比較 101
圖 4 24 對比度2:1下圈字正確率比較 101
圖 4 25 中心照度1000 lux下視覺舒適度主觀評量比較 103
圖 4 26 中心照度1000 lux下圈字正確率比較 103
圖 4 27 CNS對學校室內的照明建議水準…………….105
圖 4 28 CNS對住宅室內的照明建議水準…………….105
表目錄
表 3 1 兩受試者內因子各自水準所交錯出來的照明條件 33
表 3 –2 兩受試者內因子各自水準所交錯出來的照明條件 34
表 4 1 各組受試者年齡基本資料 51
表 4 2 各組受試者年齡之變異數分析 52
表 4 3 各組受試者年齡基本資料 53
表 4 4 各組受試者在年齡之變異數分析 53
表 4 5 自變項對工作表現主觀評量之結果 55
表 4 6 自變項對視覺疼痛感受主觀評量之結果 57
表 4 7 自變項對視覺舒適度主觀評量之結果 61
表 4 8 自變項對視覺疲勞感受主觀評量之結果 63
表 4 9 自變項對環境照明偏好主觀評量之結果 65
表 4 10 自變項對圈字正確率之結果 67
表 4 11 自變項對工作表現主觀評量之結果 70
表 4 –12 自變項對視覺疼痛感受主觀評量之結果 74
表 4 13 自變項對視覺舒適度主觀評量之結果 79
表 4 14 自變項對視覺疲勞感受主觀評量之結果 82
表 4 15 自變項對環境照明偏好主觀評量之結果 86
表 4 16 自變項對圈字正確率之結果 91
表 4 17 自變項對圈字數目之結果 94
表 4 18 單純主要效果檢定結果 95
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指導教授 陳怡君(Yi-chun Chen) 審核日期 2010-1-26
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