■呂怡貞

你有這樣的經驗嗎？窗前滿是光，疑是月亮光，舉頭望路燈，低頭睡不深。

為推動節能減碳，LED路燈漸漸取代傳統路燈。然而，看似明亮的LED路燈，其實光學利用率只有20~45%，其他的光會因照往上空或其他角度而成為無效照明，不僅浪費能源，過亮的燈頭形成眩光還會干擾鄰近住戶（尤其是往水平照射的光），成為光害。

一般防止眩光的做法是使用間接照明，也就是「把燈藏起來」，例如埋在燈箱中或在燈外加燈罩，但這麼做只會降低光學利用率。另一種做法是加裝擴散片（diffuser），這是一層黏附於壓克力板的薄膜，經由薄膜上特殊的光學設計，調整光射出的角度與方向，讓光均勻發散。不過，傳統的擴散片是在薄膜添加擴散粒子，雖然光會往前後發散，看起來較不刺眼，但能量效益仍然低。

中央大學光電科學與工程學系教授孫慶成與永豐興科技公司、贏創晶盛材料公司共同研發的「微結構擴散片」，是在薄膜上形成凹陷的溝槽陣列，讓光經由這些溝槽而折射，藉由不同形式的溝槽設計，就能調控出不同的光形與均勻度。如此可讓路燈發出矩形光形，較一般LED路燈打出的圓形光形更符合路面設計，讓整條路看起來燈源亮度低但路面明亮、光線分佈均勻，光學利用率也可提高到55~80%。相較於傳統路燈約有20%、一般LED路燈最多達10%的光往上空和水平照射，此設計讓往這些方向的光降低至2%，大幅減少光害。

此項技術的困難處在於要從薄膜上深挖出如此細微的結構，是一般精密機械探頭或雷射雕刻無法做到的。孫慶成的做法是，先以一般材料製作等比例放大、具有凹槽的模具，將此母模填入玻璃砂，製作出具有凸起物的子模，再利用玻璃砂在高溫下水份蒸散後會縮小的特性，以子模為新的母模，之後用玻璃砂反覆製模，直到比例縮小成所需尺寸的凸起狀模具，即可拿去壓膜。研發歷時七年，研究結果陸續發表在2012和2013年美國光學學會的《光學快遞》。此裝置可搭配各式LED及不同裝設位置、照明面積與用途，包括路燈、地燈、車燈等，最快在2014年可於市區路面安裝。

「如果有一天，我們的孩子在明亮的回家路上，抬頭就能仰望滿天星斗，就會從美麗神秘的星空獲得啟發，思考自己從何而來，引發出探究宇宙奧秘的動機。」這是孫慶成最大的期望。

【更豐富內容請參閱《科學人》雜誌2013年第137期7月號】

原文轉載自【2013-07-03/台灣立報】