前言
目前普遍应用于道路照明的光源包括水银灯、钠灯、荧光灯、复金属灯等，而近年来由于环保节能诉求的兴起，使得LED光源导入于道路照明的相关项目计划陆续实现，许多国家透过先导计划导入数千至数万盏LED路灯，然而对于LED路灯是否能完全取代传统照明技术，仍有一些问题需要厘清。
此外，除了取代性的将光源更换为LED之外，顺势将路灯智能化，也是产业界探讨的重点。透过智能化控制及通信的导入，能更进一步降低耗能，或提供额外的交通应用，甚至是都市服务。目前的智能LED系统能够根据路面情况，依据是否有人车经过，或是环境来控制LED路灯的开关，调节亮度，因而增加LED路灯的使用寿命并且节约能源，智能系统搭配太阳能或是风力发电，电力来源可以达到自给自足，不需再依靠市电，有利于偏远地区 的离网用途，未来发展能够根据不同的环境自动调节亮度、颜色、角度，还可以对灯具的使用状况进行实时监控。
首先，LED相对于传统照明最大的差异除了成本之外，照明能力是最主要的关键，以下分别分析道路照明各面相需求。
道路照明需求分析
(一)照度与均匀度
各国对路面的亮度与均匀度都有明确的规范与标准，因为亮度不足或是均匀度不佳均会造成路面亮度明暗差异，将导致交通危安之情形发生。道路照明规范与标准与其设计时的考虑一样，根据照度与均匀度等主要因素来制定标准。
(二)穿透性
道路情况可能因为天气气候不佳而产生前方视线不明，此刻即需要透过照明获得的诱导性，对照明的需求为能够将前方与远方道路的状况清晰的显示出来，让驾驶人能提早做好准备与具足够应变时间而避免产生交通危安之疑虑。
而照明穿透性与其光源种类有很大的关联，通常黄光光源的穿透性会较白光光源穿透性来的佳，也是目前路灯和街灯中钠灯灯具使用比重较高的原因。
(三)眩光与遮光
道路照明灯具设计考虑眩光与遮光之目的，在于避免刺激驾驶人与行人眼睛，减少交通安全事故发生的可能性。同时光源遮蔽越少则配光越宽，灯杆可加大高度、灯泡容量也可加大，杆具拉大加上光源容量加大的设计，可达到省电的效果。
(四)灯具寿命与维护成本
道路照明使用的时间长，使用的范围广大和数量众多，属于公共建设的范畴，若灯具寿命太短导致损坏与更换频率过高，对须负起后续维修责任的消费者将造成不小的成本压力，而对使用者(道路使用人)的安全产生影响将不是以金钱可以衡量的。因此灯具的寿命长短也是消费者对道路照明的需求考虑之一。
感应式LED路灯的原理与各种应用
LED路灯加上各种ICT技术的配合，可以针对道路照明需求不同，而衍生许多额外的应用，更加提升照明之效率与安全性。以下分别简介目前已发展之感应式LED路灯种类。
(一)实时故障通报
以现行道路照明故障报修为例，因采取人工巡查方式，常受限于人力因素，易产生延误修复，造成民众诸多不便。台湾资策会开发之LED照明智能节能全方位解决方案，利用电力线通信技术(PLC)传输用电设备的使用状态，一旦发生故障，可立即侦测并进行讯息提示，有效缩短修复时程，并降低传统人力维护成本。
(二)照度弹性调整
上述台湾资策会开发之智能LED系统亦可利用亮度传感器、微波人车传感器，随时侦测环境光线强度与人车活动的变化状态，透过ZigBee无线感测网络、电力线通信技术(PLC)，传递信息、分析、自动调控灯光的流明度。在无人车活动期间，由系统自动将LED照明调整成符合环境安全的低流明照度，反之，在人车活动密集期间，则以高流明LED照明，提高驾驶人员的视线清晰度，确保行车安全性。
法国西南部的土鲁斯市（Toulouse）在局部公共道路和大学校园里试办感应式路灯，能侦测行人和车辆的温度，自动将路灯亮度加倍，当人车离开10秒后，就自动恢复成昏暗的照明状态。土鲁斯市政府估算，感应式路灯若试办成功，将推广到全市，省下至少一半的路灯耗电；法国的环保团体鼓吹广设感应式路灯，既省电，还能保护生态环境。
照度调整型LED路灯关键在于传感器与照度调整逻辑。传感器部份，以红外线传感器感测温度，只要感测物体温度超过35℃以上，就视为人或车辆，据此“通知”控制器把路灯的亮度调高，另一种方式则是利用影像辨识技术。
台湾工研院能环所研究指出，供车辆行驶的道路装设感应式路灯，和住家门口的感应灯不同，因为若当人车靠近时才瞬间点亮，这会造成明暗对比过大，瞬间亮起来的灯光会形成“失能眩光”，影响视力，很可能因此造成交通事故。过了交通尖峰时段，路灯只要维持1/3或1/2的照度，过了午夜几乎没车时，照度还可以调到更低，省电效益相当高。
甚至于透过传感器，在深夜有车辆经过时，才将车辆经过位置下一盏或下一排路灯加倍电亮，过一段时间过后，传感器测不到人车就自动恢复原先设定的亮度或完全熄灭。
可调光灯具是采用感应式路灯的先决条件，最普遍的水银灯没有调光功能，钠灯虽可调光，但调整速度缓慢，并不理想，可变换亮度、颜色的 LED灯是当前感应式路灯的首选。
(三)色温弹性调整
汽车平时夜间开车，头灯是白光或淡黄光，配有黄色雾灯的车辆遇到起雾，就能靠雾灯提高能见度。智能路灯亦可透过传感器，自动侦测起雾、光线和紧急事故时，弹性调整高速公路的路灯颜色
路灯照明对生态发展的影响
国际照明委员会CIE建议夜间住宅区窗面照度在2烛光（lux）以下，研究发现很多乡镇住宅区现况，一条街道平均会有一半以上窗面超出此照度标准，都会的商业区更严重，多半会超出20烛光。
人类睡眠时若受光害影响，其分泌量就会缩减，这会造成失眠、偏头痛，甚至提高致癌风险。此外，大楼的灯也会混淆迁徙鸟类的方向感，不少鸟类撞死在灯火通明的建筑物上；夜里的强光不但影响夜行昆虫辨别方向的能力，还会使依靠夜行昆虫传播花粉的花，因为得不到协助而难以繁衍，结果可能导致某些植物在地球上消失，生态环境被破坏。台湾地区成大建筑系研究指出，台湾地区有农民怪罪路灯太亮，以致靠路边的稻子结不了穗，或稻穗空壳、变黑。植物会因夜晚时间的长短影响开花的早晚，像菊花是在昼短夜长的秋季开花，鸢尾花在昼长夜短的夏天绽放，这种机制称为“光周期”研究显示夜间的路灯会使水稻的成熟期延后，特别在收成期前20天～40天影响最大，所以种在公路旁的水稻生长情况都较差。日本的研究也证实，行道树长期被路灯照射，落叶和叶子变色的时间会延迟，甚至春天该开花了，却还保有秋天红叶，这是光害导致植物生态时序错乱。
感应式路灯有助于减少光害，但实际的道路照明，问题出在路灯密度过高，夜间照明环境过亮。内政部营建署研究发现，发现商业区路灯辉度（灯泡亮度）可以减半。因此若能透过感应式智能路灯，可在非需要时降低照度，可以达到生态保育的效果。
结语
LED路灯取代传统路灯已经是确定的趋势，而在LED路灯上加上智能化功能则是目前值得探讨的议题。目前各厂商都已经可以制造出各种智能路灯，唯真正获得量产订单的不多，当然主要原因仍在于成本过高。LED路灯本身的建置成本已经较传统路灯高上不少，若加上智能功能，则成本更高，短期内仅能在小区域的示范区上出现。
由于成本问题，使得感应式智能路灯的附加价值必须高到足够弥补成本上的缺点。阳春版的照度感应式路灯成本最低，其省下的电力费用需要能抵销传感器本身额外的成本，因此适用性必须视当地电费而定，电费较高区域的经济可行性较高。实时故障通报型的经济效益似乎并非太高，由于路灯的密集度高，即使单一路灯故障，周围的路灯应仍能提供一定的照度，危险性尚不至于太高。为了故障通报，必须额外增加通信模块及通信网络维护成本，所产生的额外硬件与维护成本过高，显然经济可行性不足。
感应式路灯可以提供较传统一向式路灯更高的安全性、省电性，甚至于更好的生态环境，前提就是成本提升的可接受度。目前全球在LED照明大规模替换过程中，仍在起步阶段，因此短期内阳春型LED路灯仍将是市场主流，下一波才会是感应式路灯。唯地方政府仍可在特殊地点设置感应式路灯，重点建置，例如在多雾地区安装可调色温式路灯，在偏远地区安装照度调整式或故障通报型。
LED路灯取代传统路灯的机会，是个商机。除了传感器之外，也有厂商提出安装无线基地台、太阳能发电、风力发电、安全监控摄影机等其他整合，变化性非常多。较佳之组合，建议以能配合都市五网结构者，成功机会较高，如交通网、安全网、通信网等等，这些应用值得未来深入探讨。
(本文作者为台湾工研院IEK ITIS计划 侯钧元产业分析师)
目前普遍应用于道路照明的光源包括水银灯、钠灯、荧光灯、复金属灯等，而近年来由于环保节能诉求的兴起，使得LED光源导入于道路照明的相关项目计划陆续实现，许多国家透过先导计划导入数千至数万盏LED路灯，然而对于LED路灯是否能完全取代传统照明技术，仍有一些问题需要厘清。
此外，除了取代性的将光源更换为LED之外，顺势将路灯智能化，也是产业界探讨的重点。透过智能化控制及通信的导入，能更进一步降低耗能，或提供额外的交通应用，甚至是都市服务。目前的智能LED系统能够根据路面情况，依据是否有人车经过，或是环境来控制LED路灯的开关，调节亮度，因而增加LED路灯的使用寿命并且节约能源，智能系统搭配太阳能或是风力发电，电力来源可以达到自给自足，不需再依靠市电，有利于偏远地区 的离网用途，未来发展能够根据不同的环境自动调节亮度、颜色、角度，还可以对灯具的使用状况进行实时监控。
首先，LED相对于传统照明最大的差异除了成本之外，照明能力是最主要的关键，以下分别分析道路照明各面相需求。
道路照明需求分析
(一)照度与均匀度
各国对路面的亮度与均匀度都有明确的规范与标准，因为亮度不足或是均匀度不佳均会造成路面亮度明暗差异，将导致交通危安之情形发生。道路照明规范与标准与其设计时的考虑一样，根据照度与均匀度等主要因素来制定标准。
(二)穿透性
道路情况可能因为天气气候不佳而产生前方视线不明，此刻即需要透过照明获得的诱导性，对照明的需求为能够将前方与远方道路的状况清晰的显示出来，让驾驶人能提早做好准备与具足够应变时间而避免产生交通危安之疑虑。
而照明穿透性与其光源种类有很大的关联，通常黄光光源的穿透性会较白光光源穿透性来的佳，也是目前路灯和街灯中钠灯灯具使用比重较高的原因。
(三)眩光与遮光
道路照明灯具设计考虑眩光与遮光之目的，在于避免刺激驾驶人与行人眼睛，减少交通安全事故发生的可能性。同时光源遮蔽越少则配光越宽，灯杆可加大高度、灯泡容量也可加大，杆具拉大加上光源容量加大的设计，可达到省电的效果。
(四)灯具寿命与维护成本
道路照明使用的时间长，使用的范围广大和数量众多，属于公共建设的范畴，若灯具寿命太短导致损坏与更换频率过高，对须负起后续维修责任的消费者将造成不小的成本压力，而对使用者(道路使用人)的安全产生影响将不是以金钱可以衡量的。因此灯具的寿命长短也是消费者对道路照明的需求考虑之一。
感应式LED路灯的原理与各种应用
LED路灯加上各种ICT技术的配合，可以针对道路照明需求不同，而衍生许多额外的应用，更加提升照明之效率与安全性。以下分别简介目前已发展之感应式LED路灯种类。
(一)实时故障通报
以现行道路照明故障报修为例，因采取人工巡查方式，常受限于人力因素，易产生延误修复，造成民众诸多不便。台湾资策会开发之LED照明智能节能全方位解决方案，利用电力线通信技术(PLC)传输用电设备的使用状态，一旦发生故障，可立即侦测并进行讯息提示，有效缩短修复时程，并降低传统人力维护成本。
(二)照度弹性调整
上述台湾资策会开发之智能LED系统亦可利用亮度传感器、微波人车传感器，随时侦测环境光线强度与人车活动的变化状态，透过ZigBee无线感测网络、电力线通信技术(PLC)，传递信息、分析、自动调控灯光的流明度。在无人车活动期间，由系统自动将LED照明调整成符合环境安全的低流明照度，反之，在人车活动密集期间，则以高流明LED照明，提高驾驶人员的视线清晰度，确保行车安全性。
法国西南部的土鲁斯市（Toulouse）在局部公共道路和大学校园里试办感应式路灯，能侦测行人和车辆的温度，自动将路灯亮度加倍，当人车离开10秒后，就自动恢复成昏暗的照明状态。土鲁斯市政府估算，感应式路灯若试办成功，将推广到全市，省下至少一半的路灯耗电；法国的环保团体鼓吹广设感应式路灯，既省电，还能保护生态环境。
照度调整型LED路灯关键在于传感器与照度调整逻辑。传感器部份，以红外线传感器感测温度，只要感测物体温度超过35℃以上，就视为人或车辆，据此“通知”控制器把路灯的亮度调高，另一种方式则是利用影像辨识技术。
台湾工研院能环所研究指出，供车辆行驶的道路装设感应式路灯，和住家门口的感应灯不同，因为若当人车靠近时才瞬间点亮，这会造成明暗对比过大，瞬间亮起来的灯光会形成“失能眩光”，影响视力，很可能因此造成交通事故。过了交通尖峰时段，路灯只要维持1/3或1/2的照度，过了午夜几乎没车时，照度还可以调到更低，省电效益相当高。
甚至于透过传感器，在深夜有车辆经过时，才将车辆经过位置下一盏或下一排路灯加倍电亮，过一段时间过后，传感器测不到人车就自动恢复原先设定的亮度或完全熄灭。
可调光灯具是采用感应式路灯的先决条件，最普遍的水银灯没有调光功能，钠灯虽可调光，但调整速度缓慢，并不理想，可变换亮度、颜色的 LED灯是当前感应式路灯的首选。
(三)色温弹性调整
汽车平时夜间开车，头灯是白光或淡黄光，配有黄色雾灯的车辆遇到起雾，就能靠雾灯提高能见度。智能路灯亦可透过传感器，自动侦测起雾、光线和紧急事故时，弹性调整高速公路的路灯颜色
路灯照明对生态发展的影响
国际照明委员会CIE建议夜间住宅区窗面照度在2烛光（lux）以下，研究发现很多乡镇住宅区现况，一条街道平均会有一半以上窗面超出此照度标准，都会的商业区更严重，多半会超出20烛光。
人类睡眠时若受光害影响，其分泌量就会缩减，这会造成失眠、偏头痛，甚至提高致癌风险。此外，大楼的灯也会混淆迁徙鸟类的方向感，不少鸟类撞死在灯火通明的建筑物上；夜里的强光不但影响夜行昆虫辨别方向的能力，还会使依靠夜行昆虫传播花粉的花，因为得不到协助而难以繁衍，结果可能导致某些植物在地球上消失，生态环境被破坏。台湾地区成大建筑系研究指出，台湾地区有农民怪罪路灯太亮，以致靠路边的稻子结不了穗，或稻穗空壳、变黑。植物会因夜晚时间的长短影响开花的早晚，像菊花是在昼短夜长的秋季开花，鸢尾花在昼长夜短的夏天绽放，这种机制称为“光周期”研究显示夜间的路灯会使水稻的成熟期延后，特别在收成期前20天～40天影响最大，所以种在公路旁的水稻生长情况都较差。日本的研究也证实，行道树长期被路灯照射，落叶和叶子变色的时间会延迟，甚至春天该开花了，却还保有秋天红叶，这是光害导致植物生态时序错乱。
感应式路灯有助于减少光害，但实际的道路照明，问题出在路灯密度过高，夜间照明环境过亮。内政部营建署研究发现，发现商业区路灯辉度（灯泡亮度）可以减半。因此若能透过感应式智能路灯，可在非需要时降低照度，可以达到生态保育的效果。
结语
LED路灯取代传统路灯已经是确定的趋势，而在LED路灯上加上智能化功能则是目前值得探讨的议题。目前各厂商都已经可以制造出各种智能路灯，唯真正获得量产订单的不多，当然主要原因仍在于成本过高。LED路灯本身的建置成本已经较传统路灯高上不少，若加上智能功能，则成本更高，短期内仅能在小区域的示范区上出现。
由于成本问题，使得感应式智能路灯的附加价值必须高到足够弥补成本上的缺点。阳春版的照度感应式路灯成本最低，其省下的电力费用需要能抵销传感器本身额外的成本，因此适用性必须视当地电费而定，电费较高区域的经济可行性较高。实时故障通报型的经济效益似乎并非太高，由于路灯的密集度高，即使单一路灯故障，周围的路灯应仍能提供一定的照度，危险性尚不至于太高。为了故障通报，必须额外增加通信模块及通信网络维护成本，所产生的额外硬件与维护成本过高，显然经济可行性不足。
感应式路灯可以提供较传统一向式路灯更高的安全性、省电性，甚至于更好的生态环境，前提就是成本提升的可接受度。目前全球在LED照明大规模替换过程中，仍在起步阶段，因此短期内阳春型LED路灯仍将是市场主流，下一波才会是感应式路灯。唯地方政府仍可在特殊地点设置感应式路灯，重点建置，例如在多雾地区安装可调色温式路灯，在偏远地区安装照度调整式或故障通报型。
LED路灯取代传统路灯的机会，是个商机。除了传感器之外，也有厂商提出安装无线基地台、太阳能发电、风力发电、安全监控摄影机等其他整合，变化性非常多。较佳之组合，建议以能配合都市五网结构者，成功机会较高，如交通网、安全网、通信网等等，这些应用值得未来深入探讨。
(本文作者为台湾工研院IEK ITIS计划 侯钧元产业分析师)
