辦公室照明環境品質之研究

前言

自從電光源應用於室內照明，建築物可以容納更多人使用，因為建築物的室內可使用面積已不局限於自然光照射之處。白天的自然光，尤其是均勻、充足的晝光，是人眼最能適應的照明，因為視野所及處亮度變化小，瞳孔大小不需太多調整。縱使陽光直射進入辦公室，可藉透光窗簾，或百葉窗簾葉片的調整，將高亮度光線漫射成較低亮度。一旦轉換成人工照明，便可能因燈具光束角的限制或節能減碳的需求，造成活動區域之間明顯的明暗差異，人眼需要經常調整瞳孔大小，導致視覺疲勞。因此，人造光環境的設計，便顯的越來越重要，用照度為設計基準，已可符合照明法規，但PUSD為提供更優質的照明環境品質，透過POE研究手法，以進一步熟悉照明品質的考量參數及其影響。本研究主要針對照明型式、品質與使用者的感受，對人員在室內環境舒適性要求與偏好影響進行實際評估研究。基於此，本研究的目的在於：

1. 探討使用者對於目前辦公室照明使用之滿意度。
2. 探討使用者對於照明型式、照度與色溫度之偏好。
3. 提出未來辦公室照明相關設計上的參考。

文獻回顧

視覺舒適度理論

1941 年Kruithof^[1]提出了著名的「舒適照度 ^註3/色溫對照圖 圖一 」供全世界的設計師參考。

因此，不少設計師曾經參照Kruithof於1940年代提出的建議，在照度低時，盡量使用低色溫色光；反之，照度高時，使用高色溫色光。只不過這個歸納未必舉世通用，因為已有一些相關研究，認為該理論未必適用於不同人種，如石船淳一^[2](2001)、垣鍔 直^[3][4](2000)、張謙允^[5](2009)等人的研究。且有不少研究顯示，人們偏好的照度差異很大，如El-Bially^[6]之研究(2010)，畢竟人眼能夠承受很大的亮度變化，例如夜晚較暗的15 lux車站月台，及夏日明亮的15,000 lux之戶外環境二者間的差異。這也支持Boyce^[7](1996)及劉風英^[8]等(2009)的說法。再不，設計師也可參照Levy^[9]於1977年代提出的照度與「視覺能力」(visual performance)關係圖建議 圖二，以用眼程度之強弱，決定照度值。該圖表示「視覺能力是照度的函數」，卻也同樣過度簡化了照明品質的參數。韓國研究人員Park^[10](2001)在美國所做的展示照明知覺(perception)調查，可明顯區分美國與韓國的差別。其研究發現韓國學生認為低色溫(3000K)的照明讓人感覺舒適愉悅，美國學生則偏好高色溫(6000K)的照明，喜好剛好相反。因此，對於照明品質優劣的認知，設計師可不能一概而論。

光線對於生理的影響

學者Thapan et al^[11](2001)、Berson et al^[12](2002)，針對2001年新發現的非視覺功能感光細胞(cirtopic stimulus, CS)抑制人體褪黑激素、刺激清醒度、警覺性、減少工作失誤率、以及其與明視覺(photopic vision, P) ^註4及暗視覺(scotopic visions, S) ^註5之關係，提出修正的照明觀念，值得參考。

國內法源

以 表一CNS-12112-1987照度標準為原則。

研究方法

研究範圍

研究範圍以公司F12P1 圖三及F15 圖四為研究調查取樣範圍，針對廠區現有照明燈具型式 圖五、參數、使用者偏好及需求、辦公室座位與照明燈具的配置方式進行研究，其中使用者對於照度、色溫、燈具型式的重視程度及偏好傾向，為本次POE之研究重點。

研究流程

本研究流程詳如 表二所示之「辦公室照明環境品質使用後評估研究流程」。

研究工具

在研究工具的規劃，利用專業照明檢測儀器 表三、圖六量測照明參數如：光束角、配光曲線、輝度、照度、均齊度(Uniformity)、色溫、演色性 ^註7、發光效率、照明用電密度(lighting power density, LPD)等，並繪製調查範圍辦公場所之圖面。其方法為以3D MAX或Sketchup軟體參照空間種類建模，匯入照明計算軟體，如DIALux、Relux或AGI32，以產出照度、輝度、統一眩光指數(UGR)、照明用電密度、均齊度、照度之等高線圖、灰階圖等足以判斷照明分布差異之資料。

正式問卷內容包含：基本資料10題，照明使用後評估問卷調查題目31題，問卷採Likert五點尺度法（分：非常、有一點、普通、還好、不會等五級）。這些問卷中個人背景資料以外的答案是否具有可信度，需先經過「信度」(reliability, Cronbach alpha)及「效度」(validity)之統計考驗。其過程為以因素分析(factor analysis)的KMO值及Bart-lett球形檢定先確定抽樣數量的合理性，進而以主成分分析，萃取構面及其個別的「解釋變異量」(% of variance)。最後再以各構面信度，及全部構面的整體信度，檢視受測意見的一致性。資料分析方法以電腦統計軟體SPSS 17.0對「辦公室照明品質問卷調查」問卷的測量結果進行統計分析。

本研究之名詞解釋

• 註1 色溫：指的是光所照射出的顏色，光源的色溫是通過對比它的色彩和理論的熱黑體輻射體來確定的，單位使用絕對溫度表示。
• 註2 均齊度: 指配光均勻度，光線分布越均勻，視覺感受越舒服，越不會造成眼睛的疲勞；配光均勻度＝最低照度/平均照度，其值越接近1越好。
• 註3 照度：是指發射到物質表面的光線數量，他會隨量測面與光源的距離增加而減少（平方反比定律）。
• 註4 明視覺：人眼的錐狀細胞約有八百萬個，為眼睛對物體細部對焦呈像的部份，負責細部與色彩視覺。錐狀細胞依光色素的不同分為三種受器，分別接收光譜中的紅、綠、藍三主色。人眼所見的物體顏色即依此三受器細胞所接收光能量的相對強度，組合成吾人所能經驗的色彩範圍。色彩視覺出現在明亮的狀況下，故稱明視覺。
• 註5 暗視覺：桿狀細胞的光色素稱為視紫質(rhodopsin)，主要負責夜晚及周邊視覺。相較於錐狀細胞，桿狀細胞對光更為敏感，較容易看到微弱的亮光，因此在極低的照度下，人眼僅依賴桿狀細胞，稱為暗視覺，其無法分辨顏色，故所有表面看起來僅有灰階明暗的差異。
• 註6 介視覺：介視覺發生於桿狀與錐狀細胞以相同的敏感度運作，特別是照度較低的微光情況(0.001~10 cd/m2)。
• 註7 演色性：指的是光源對物體顏色呈現的程度，一般採用平均演色評價指數(Ra)來表示。在自然界中以太陽光的演色性最好，因此，光譜越接近太陽光的人工光源，其演色性越好。
• 註8 S/P：暗視覺亮度相對於明視覺亮度的比例。
• 註9 C/P：生理刺激亮度相對於明視覺亮度的比例。

結果與分析

專案執行時，實際取得新T8與T5燈具和燈管，由中原大學照明與色彩研究中心進行燈具特性測試。此外，增加國際照明委員會(The International Commission on Illumination）建議的「暗視覺」(scotopic vision) ^註5、「介視覺」(mesopic vision) ^註6、及「生理刺激」(circadian stimulus)等額外的光譜效應參數，以更合理評估光環境計的結果，其成果如 表四及 表五。

由 表四得知，F12P1與F15二者主要差異在於：

• F15的燈具距離辦公桌面較近，因此照度較高（照度與光度的距離平方成反比）。
• T8與T5燈管特性不同。
• F15燈具使用調光型安定器，可依需求調整照度。
• F15的平均照度較F12P1高。

由於長時間處於高亮度的光環境下工作，易因刺眼感太高而產生視覺疲勞感。因此，大面積辦公大樓的開放式辦公室的工作照明，建議「以500 lux的基準來設計」，以提供長時間工作的光環境。從兩個廠區平均照度超過750 lux來看，當初之照明設計應是考量「全般照明」的形式規劃，以提供整個辦公室的環境照明及工作照明。

而F15廠區辦公桌面之平均照度較F12P1廠區略高，其原因在於燈具種類與其在天花板上配置的方向明顯不同，從T8與T5燈具配光曲線圖 圖七可以看出，F12P1的每盞燈具的光束角（蝙蝠翼狀batwing shape配光曲線）大於F15燈具，因此相對性的可涵蓋的照射面積較F15的寬廣，致使燈具之間的光線 可相互交疊支援；而後者的光線可說較獨立，各自負責下方的照明，幾乎沒有相互之間的支援。因此，當應用於辦公室150公分高度的隔屏工作桌面，F12P1辦公室的桌面會受影響，而減少側邊光線及降低均齊度（最低照度/平均照度）。反之，F15的工作桌面較不受隔屏的影響，其燈具可以有較高的均齊度及照明效率。

另一方面由 表五的比較數據，可知兩種燈具在相同色溫下，F12P1燈具的「暗視覺發光效率」90 lm/W (S/P比 ^註8：1.27；C/P比 ^註9：1.86)，低於F15的102 lm/W (S/P比：1.32；C/P比：2.06)。此表示F15的燈具可讓辦公人員的眼睛感受較好的亮度感，使工作人員的瞳孔較小，減少視覺疲勞度。至於光源在生理刺激量之差異，原則上，生理刺激量數值越大的光源，抑制人體褪黑激素的程度越高，精神越好。因此，F12P1值28.3小於F15值33.8，表示F15的燈具可給人高的亮度感、較舒適的視覺條件，生理刺激上也較高。

綜觀結果，F15 與F12P1燈具皆有好的明視覺 ^註4能源效率、暗視覺 ^註5發光效率、及生理刺激效率，以結果觀之，兩款燈具皆符合辦公室照明使用，而辦公室照明的用電限制，以明視覺的光通量計算，一般的門檻為15W/m2。F15的照明滿足了此要求，F12P1則可減低。未來可將燈具數量減少，使桌面照度落在舒適範圍（平均照度500〜600 lux），並且減低照明用電密度。

為了掌握同仁對於F12P1與F15辦公室照明品質的使用後意見，共計發出問卷500份（F12P1 300份，回收率84%；F15 200份，回收率67%）。經過編碼、效度、信度統計出可靠的結果，並將這些問卷進一步以因素分析、次數分析、以及變異數分析，其結果如下所述：

長時間的工作時數，對於辦公室照明的「整體滿意程度」而言，F12P1及F15幾乎一模一樣（ F12P1：2.92，F15：2.98皆趨近於3），若從 圖八常態分配圖上來看，數值3顯示為中間值的「普通」滿意，若是數值小於3則代表不甚滿意。

由現況調查的照明測量，得知辦公桌上的照度相對於CNS或國外的規範，皆有較高的情況，可說是「明視覺」較亮的光環境，加上採用3000K色溫的螢光光源於使用電腦螢幕頻繁的辦公室，因此有相當高的「均齊度」，另由問卷調查結果皆無極端的負面意見（刺眼、過亮、過暗、閃爍、均齊度不佳），且以平均數為3.5的角度而言（>3普通），此次問卷調查結果顯示出絕大部分受測者對於天花板投射下來的光線，並不至於有嚴重的干擾工作的感覺，此點亦可以從二組燈具量測數據中的眩光指數皆小於18（若>19會有刺眼感覺）的結果獲得證明。

從使用者的角度作為評估變項，進一步以因素分析的構面來看如 表六所示，從中發現F12P1及F15同仁所關切的變項完全不相同，F12P1同仁在「構面一」上的31.52%與F15同仁的「構面四」34.83%相當接近。這表示F12P1同仁對於他人開關燈、隔屏是否擋光、書架是否擋光、光色是否需更換、燈具位置是否需更換、電腦螢幕是否會反光有較高的共識，其解釋變異量為31.52%（平均數3.76≒4≒還好）。而F15同仁對於不需變換光色、不需更換燈具、色彩演色感受不受影響、光線不會太暗有較高的共識，其解釋變異量為34.83%（平均數4.57≒5≒不會）。換言之，在照明品質的評估上，F12P1及F15的受測樣本共識性差異很大，探究原因應該與天花板的高度差10公分（F15：270公分，F12P1：28 0公分）和燈具配光曲線明顯差異有直接關係。

不論前述討論如何判斷其照明設計，整體上可說是接受度遠高於反對或不滿意意見，將所有評估變項之平均數做比較如 表七照明品質評量，顯示出F12P1與F15的所有受測者幾乎無差異(3.57 vs 3.55)，F12P1與F15同仁的反應幾乎是一樣的情形，亦即，整體而言偏向於中上滿意度的。

結論

辦公室照明環境品質經此次的使用後評估研究，得到以下結論：

• F12P1及F15皆使用3000K色溫之燈具，F15辦公室所使用的T5燈具，在光度、色度、及能源效率的比較下，比F12P1使用的T8燈具較適用。從色溫對人的功能性而言，3000K光源讓人覺得放鬆、休閒，4000K光源為休閒與振奮兼具，5000K光源讓人覺得較振奮，因生理刺激量大精神越好。
• 受測樣本對於現有照明的評估，整體而言，可說是中度滿意的。特別是，F12P1與F15受測者的反應幾乎是一樣的情形。
• F12P1及F15辦公室之燈具雖然排列方向不同，整體工作面之平均照度皆很高，可斟酌減少開燈數量或出光量百分比，以降低單位面積之照明用電密度。
• 對於運用電腦螢幕相關工作特別多的辦公室而言，全般照明(general lighting)所使用之燈具應盡量採用1.明視覺流明數越低，2.暗視覺流明數越高，3.明視覺及暗視覺能源效率皆高之燈具（節能考量）。除非桌面文書工作需要，不需增加輔助性照明，其桌面照度只要維持500 lux即可。
• 辦公室照明規劃需要納入的考量參數，除了運用自然光外，尚包括人工光源的明視覺能源效率、暗視覺能源效率、以及生理刺激能源效率。對於需要提高注意力工作的場合，此三種成分越高越好；反之，三種成分中只需生理刺激效率越低越好。
• 「照明動態調控」並未納入本次之評估研究，而如何運用新的照明技術，讓辦公室的照明隨著時間與自然光源的變化，以自動化的軟硬體緩慢變化燈具的色溫與工作面的照度，則是對未來照明的建議。其目的在於透過照明方式的控制，能使工作人員的狀態隨之調整，而非一直保持緊繃的警覺性與清醒度，其控制理念如 圖九新的動態照明^[13]所示。

  圖九、動態照明 (資料來源：de Kort et al，2010)