台研发“微结构扩散片” 让LED亮光均匀铺洒路面

你有这样的经验吗?窗前满是光，疑是月亮光，举头望路灯，低头睡不深。

为推动节能减碳，LED路灯渐渐取代传统路灯。然而，看似明亮的LED路灯，其实光学利用率只有20~45%，其他的光会因照往上空或其他角度而成为无效照明，不仅浪费能源，过亮的灯头形成眩光还会干扰邻近住户(尤其是往水平照射的光)，成为光害。

一般防止眩光的做法是使用间接照明，也就是“把灯藏起来”，例如埋在灯箱中或在灯外加灯罩，但这么做只会降低光学利用率。另一种做法是加装扩散片(diffuser)，这是一层黏附于压克力板的薄膜，经由薄膜上特殊的光学设计，调整光射出的角度与方向，让光均匀发散。不过，传统的扩散片是在薄膜添加扩散粒子，虽然光会往前后发散，看起来较不刺眼，但能量效益仍然低。

中央大学光电科学与工程学系教授孙庆成与永丰兴科技公司、赢创晶盛材料公司共同研发的“微结构扩散片”，是在薄膜上形成凹陷的沟槽阵列，让光经由这些沟槽而折射，藉由不同形式的沟槽设计，就能调控出不同的光形与均匀度。如此可让路灯发出矩形光形，较一般LED路灯打出的圆形光形更符合路面设计，让整条路看起来灯源亮度低但路面明亮、光线分布均匀，光学利用率也可提高到55~80%。相较于传统路灯约有20%、一般LED路灯最多达10%的光往上空和水平照射，此设计让往这些方向的光降低至2%，大幅减少光害。

此项技术的困难处在于要从薄膜上深挖出如此细微的结构，是一般精密机械探头或雷射雕刻无法做到的。孙庆成的做法是，先以一般材料制作等比例放大、具有凹槽的模具，将此母模填入玻璃砂，制作出具有凸起物的子模，再利用玻璃砂在高温下水份蒸散后会缩小的特性，以子模为新的母模，之后用玻璃砂反覆制模，直到比例缩小成所需尺寸的凸起状模具，即可拿去压膜。研发历时七年，研究结果陆续发表在2012和2013年美国光学学会的《光学快递》。此装置可搭配各式LED及不同装设位置、照明面积与用途，包括路灯、地灯、车灯等，最快在2014年可于市区路面安装。