｜晝光導光膜設計、製造技術與驗證環境建構

摘要：一種嶄新的微結構光學膜，其可導引超過20 %的太陽光朝天花板方向散佈，而後再藉由天花板散射以提升室內的照度。為了符合實際應用的需求，此種晝光導光膜是被貼附在窗戶上，進而將太陽光均勻地轉折到室內，這不僅營造出明亮且溫暖的室內氣氛，亦大副降低室內人工光源的電力消耗。

此種利用UV膠成形微結構的晝光導光膜可以提升太陽光在建築物上的利用率，將此種晝光導光膜安裝在建築物的氣窗位置上時，可導引戶外的太陽光至室內，進而增加室內的照度。為了去達到戶外應用的需求，一種無機-有機混合材料是被採用來增進其耐候性與透明度。

最後，本研究將此晝光導光膜貼附於一建築物的氣窗位置上，而後進行光學檢測，以證明其可行性。最後，我們發現此晝光導光膜片確實提升了室內照度的品質，也因此減少了人造光源的需求，進而可以節省能源。

Abstract: An innovative micro-structured optical film can redirect over 20% of sunlight towards the ceiling, where it is scattered to increase indoor light illumination. In order to meet requirements for different applications, this sunlight guiding film is attached to windows to deflect sunlight evenly to the interiors. It not only provides a bright and warm atmosphere but also greatly reduces the energy consumed by additional artificial lighting.

This sunlight guiding panel with a UV-imprinted microstructure improves sunlight utilization in buildings. The panel that is installed on the transoms of a building can guide sunlight from outdoors to enhance indoor illumination. In order to provide the necessary durability for outdoor applications, an inorganic–organic hybrid material was adopted for high weather-resistance and transparency.

Finally, in this study, the sunlight guiding film was adhered on the transoms of a building, and then optical performance tests were conducted to demonstrate the feasibility of the proposed system. Finally, this study found that the sunlight guiding film indeed enhances the quality of interior illuminations, thus reducing the need for artificial lighting and conserving energy.

關鍵詞：晝光導光、微結構光學膜片、滾對滾、UV成形

Keywords：Sunlight guiding/Daylight guiding, Microstructure optical film, Roll to roll / R2R, UV curing

前言
因應地球有限天然資源不斷地在被耗盡的危機，在這環保危機意識抬頭之時刻，照明設施亦為省能方法之重要一員。在自然界中，擁有許多各式各樣的自然光源，這些光源創造出多采多姿且豐富的生活環境，包括：陽光、星芒、閃電、彩虹、極光…等等。自古以來人類以使用太陽光及燃燒的火為主要的自然光源，而如何有效地利用自然光源便是一個重要的課題。

在現今的時代將太陽光引入建築物內部最直接、簡便、且經濟的方式即是在建築物外牆開口部將自然光源直接引入，這將有效地降低室內照明用電的負荷，亦為最有效率的手法。而如何兼顧提昇照明品質及節約能源的目標，亦是全球先進國家照明設計的趨勢，良好的環境照明設計除了能夠提高環境照度品質、降低眩光的不舒適感、營造和諧而安全的視覺環境之外，同時有效降低照明燈具用電而達到節約能源的要求。

影響晝光照明發展之因素包括：氣候變化、文化背景與建材使用，如：木板、紙窗、鋼鐵、玻璃、太陽光電板…等。現今晝光引入建築物的技術非常廣泛，其中以微結構晝光膜片結合現有窗戶系統與玻璃技術的方式為最可以深入且廣泛應用於綠建築領域的技術，而所謂的綠色建築乃指為推動「生態、節能、減廢、健康」的建築物，也就是透過運用天然資源來達到建築物節能省碳的目的，例如：運用自然光於室內照明、運用自然風於室內空調，而本研究中的微結構晝光導光膜片之優點為結構微型化，可增加光學的調制功能，將易於板材薄化，減少光傳遞的能量吸收，增進建築物內節能設計與發展優質健康生活[1-8]。

目前住家與商用照明占建築耗能約20~40 %，利用天然晝光搭配晝光導光膜片使用於綠建築室內照明，將可減省綠建築15～20 %之照明用電，因此，將晝光引入建築物內部作為輔助照明將能夠非常顯著地減少建築物的能耗和運行費用，進而減少了電力需求和相關的汙染與副產品，最終達到節能省碳的目的。
然而，對應於不同區域、不同季節的太陽日照角度，晝光導光膜片設計的光線引入角度也不同，目前晝光引入技術眾多，本研究將先針對目前國內外晝光引入技術作技術分析，而後再說明本研究將所開發的微結構光調制技術之模擬結果與實測環境的檢測結果。

簡言之，本研究所開發之晝光導入技術的具體成果為：晝光導入角度≧50 °，晝光引入效率>30 %。運用本研究成果來調整晝光的偏轉角度，透過光線在經過微結構後所產生的折射、反射及散射等現象，來使出光場形被重新分佈，在此研究中所設計的微結構能有效地控制射出光線的角度，以提高室內優質的光環境，減少室內人工照明的需求，以達到節能的目的。因此，此晝光導光膜片未來能被廣泛地應用於綠建築的領域中，使得室內環境得到較佳的照度品質並達到照明節能的目的。