一、前言
目前普遍應用於道路照明的光源包括水銀燈、鈉燈、螢光燈、複金屬燈等，而近年來由於環保節能訴求的興起，使得LED光源導入於道路照明的相關專案計畫陸續實現，許多國家透過先導計畫導入數千至數萬盞LED路燈，然而對於LED路燈是否能完全取代傳統照明技術，仍有一些問題需要釐清。
此外，除了取代性的將光源更換為LED之外，順勢將路燈智慧化，也是產業界探討的重點。透過智慧化控制及通訊的導入，能更進一步降低耗能，或提供額外的交通應用，甚至是都市服務。目前的智慧LED系統能夠根據路面情況，依據是否有人車經過，或是環境來控制LED路燈的開 關，調節亮度，因而增加LED路燈的使用壽命並且節約能源，智慧系統搭配太陽能或是風力發電，電力來源可以達到自給自足，不需再依靠市電，有利於偏遠地區 的離網用途，未來發展能夠根據不同的環境自動調節亮度、顏色、角度，還可以對燈具的使用狀況進行即時監控。
首先，LED相對於傳統照明最大的差異除了成本之外，照明能力是最主要的關鍵，以下分別分析道路照明各面相需求。
二、道路照明需求分析
(一)照度與均勻度
各國對路面的亮度與均勻度都有明確的規範與標準，因為亮度不足或是均勻度不佳均會造成路面亮度明暗差異，將導致交通危安之情形發生。道路照明規範與標準與其設計時的考量一樣，根據照度與均勻度等主要因素來制定標準。
(二)穿透性
道路情況可能因為天氣氣候不佳而產生前方視線不明，此刻即需要透過照明獲得的誘導性，對照明的需求為能夠將前方與遠方道路的狀況清晰的顯示出來，讓駕駛人能提早做好準備與具足夠應變時間而避免產生交通危安之疑慮。
而照明穿透性與其光源種類有很大的關聯，通常黃光光源的穿透性會較白光光源穿透性來的佳，也是目前路燈和街燈中鈉燈燈具使用比重較高的原因。
(三)眩光與遮光
道路照明燈具設計考量眩光與遮光之目的，在於避免刺激駕駛人與行人眼睛，減少交通安全事故發生的可能性。同時光源遮蔽越少則配光越寬，燈桿可加大高度、燈泡容量也可加大，桿具拉大加上光源容量加大的設計，可達到省電的效果。
(四)燈具壽命與維護成本
道路照明使用的時間長，使用的範圍廣大和數量眾多，屬於公共建設的範疇，若燈具壽命太短導致損壞與更換頻率過高，對須負起後續維修責任的消費者(政府機關)將造成不小的成本壓力，而對使用者(道路使用人)的安全產生影響將不是以金錢可以衡量的。因此燈具的壽命長短也是消費者對道路照明的需求考量之一。
三、感應式LED路燈的原理與各種應用
LED路燈加上各種ICT技術的配合，可以針對道路照明需求不同，而衍生許多額外的應用，更加提昇照明之效率與安全性。以下分別簡介目前已發展之感應式LED路燈種類。
(一)即時故障通報
以現行道路照明故障報修為例，因採取人工巡查方式，常受限於人力因素，易產生延誤修復，造成民眾諸多不便。台灣資策會開發之LED照明智慧節能全方位解決方案，利用電力線通訊技術(PLC)傳輸用電設備的使用狀態，一旦發生故障，可立即偵測並進行訊息提示，有效縮短修復時程，並降低傳統人力維護成本。
(二)照度彈性調整
上述資策會開發之智慧LED系統亦可利用亮度感測器、微波人車感測器，隨時偵測環境光線強度與人車活動的變化狀態，透過ZigBee無線感測網路、電力線通訊技術(PLC)，傳遞資訊、分析、自動調控燈光的流明度。在無人車活動期間，由系統自動將LED照明調整成符合環境安全的低流明照度，反之，在人車活動密集期間，則以高流明LED照明，提高駕駛人員的視線清晰度，確保行車安全性。
法國西南部的土魯斯市（Toulouse）在局部公共道路和大學校園裡試辦感應式路燈，能偵測行人和車輛的溫度，自動將路燈亮度加倍，當人車離開10秒後，就自動恢復成昏暗的照明狀態。土魯斯市政府估算，感應式路燈若試辦成功，將推廣到全市，省下至少一半的路燈耗電；法國的環保團體鼓吹廣設感應式路燈，既省電，還能保護生態環境。
照度調整型LED路燈關鍵在於感測器與照度調整邏輯。感測器部份，以紅外線感測器感測溫度，只要感測物體溫度超過35℃以上，就視為人或車輛，據此「通知」控制器把路燈的亮度調高，另一種方式則是利用影像辨識技術。
工研院能環所研究指出，供車輛行駛的道路裝設感應式路燈，和住家門口的感應燈不同，因為若當人車靠近時才瞬間點亮，這會造成明暗對比過大，瞬間亮起來的燈光會形成「失能眩光」，影響視力，很可能因此造成交通事故。過了交通尖峰時段，路燈只要維持1/3或1/2的照度，過了午夜幾乎沒車時，照度還可以調到更低，省電效益相當高。
甚至於透過感測器，在深夜有車輛經過時，才將車輛經過位置下一盞或下一排路燈加倍電亮，過一段時間過後，感測器測不到人車就自動恢復原先設定的亮度或完全熄滅。
可調光燈具是採用感應式路燈的先決條件，最普遍的水銀燈沒有調光功能，鈉燈雖可調光，但調整速度緩慢，並不理想，可變換亮度、顏色的 LED燈是當前感應式路燈的首選。
(三)色溫彈性調整
汽車平時夜間開車，頭燈是白光或淡黃光，配有黃色霧燈的車輛遇到起霧，就能靠霧燈提高能見度。智慧路燈亦可透過感測器，自動偵測起霧、光線和緊急事故時，彈性調整高速公路的路燈顏色
四、路燈照明對生態發展的影響
國際照明委員會CIE建議夜間住宅區窗面照度在2燭光（lux）以下，研究發現台灣鄉鎮住宅區現況，一條街道平均會有一半以上窗面超出此照度標準，都會的商業區更嚴重，多半會超出20燭光。
人類睡眠時若受光害影響，其分泌量就會縮減，這會造成失眠、偏頭痛，甚至提高致癌風險。此外，大樓的燈也會混淆遷徙鳥類的方向感，不少鳥類撞死在燈火通明的建築物上；夜裡的強光不但影響夜行昆蟲辨別方向的能力，還會使依靠夜行昆蟲傳播花粉的花，因為得不到協助而難以繁衍，結果可能導致某些植物在地球上消失，生態環境被破壞。成大建築系研究指出，台灣有農民怪罪路燈太亮，以致靠路邊的稻子結不了穗，或稻穗空殼、變黑。植物會因夜晚時間的長短影響開花的早晚，像菊花是在晝短夜長的秋季開花，鳶尾花在晝長夜短的夏天綻放，這種機制稱為「光周期」研究顯示夜間的路燈會使水稻的成熟期延後，特別在收成期前20至40天影響最大，所以種在公路旁的水稻生長情況都較差。日本的研究也證實，行道樹長期被路燈照射，落葉和葉子變色的時間會延遲，甚至春天該開花了，卻還保有秋天紅葉，這是光害導致植物生態時序錯亂。
感應式路燈有助於減少光害，但實際的道路照明，問題出在路燈密度過高，夜間照明環境過亮。內政部營建署研究發現，發現商業區路燈輝度（燈泡亮度）可以減半，台北市的路燈密度為全台最高，甚至高於日本東京。因此若能透過感應式智慧路燈，可在非需要時降低照度，可以達到生態保育的效果。
五、結語
LED路燈取代傳統路燈已經是確定的趨勢，而在LED路燈上加上智慧化功能則是目前值得探討的議題。目前各廠商都已經可以製造出各種智慧路燈，唯真正獲得量產訂單的不多，當然主要原因仍在於成本過高。LED路燈本身的建置成本已經較傳統路燈高上不少，若加上智慧功能，則成本更高，短期內僅能在小區域的示範區上出現。
由於成本問題，使得感應式智慧路燈的附加價值必須高到足夠彌補成本上的缺點。陽春版的照度感應式路燈成本最低，其省下的電力費用需要能抵銷感應器本身額外的成本，因此適用性必須視當地電費而定，電費較高區域的經濟可行性較高。即時故障通報型的經濟效益似乎並非太高，由於路燈的密集度高，即使單一路燈故障，周圍的路燈應仍能提供一定的照度，危險性尚不至於太高。為了故障通報，必須額外增加通訊模組及通訊網路維護成本，所產生的額外硬體與維護成本過高，顯然經濟可行性不足。
感應式路燈可以提供較傳統一向式路燈更高的安全性、省電性，甚至於更好的生態環境，前提就是成本提昇的可接受度。目前全球在LED照明大規模替換過程中，仍在起步階段，因此短期內陽春型LED路燈仍將是市場主流，下一波才會是感應式路燈。唯地方政府仍可在特殊地點設置感應式路燈，重點建置，例如在多霧地區安裝可調色溫式路燈，在偏遠地區安裝照度調整式或故障通報型。
LED路燈取代傳統路燈的機會，是個商機。除了感應器之外，也有廠商提出安裝無線基地台、太陽能發電、風力發電、安全監控攝影機等其他整合，變化性非常多。較佳之組合，建議以能配合都市五網結構者，成功機會較高，如交通網、安全網、通訊網等等，這些應用值得未來深入探討。
目前普遍應用於道路照明的光源包括水銀燈、鈉燈、螢光燈、複金屬燈等，而近年來由於環保節能訴求的興起，使得LED光源導入於道路照明的相關專案計畫陸續實現，許多國家透過先導計畫導入數千至數萬盞LED路燈，然而對於LED路燈是否能完全取代傳統照明技術，仍有一些問題需要釐清。
此外，除了取代性的將光源更換為LED之外，順勢將路燈智慧化，也是產業界探討的重點。透過智慧化控制及通訊的導入，能更進一步降低耗能，或提供額外的交通應用，甚至是都市服務。目前的智慧LED系統能夠根據路面情況，依據是否有人車經過，或是環境來控制LED路燈的開 關，調節亮度，因而增加LED路燈的使用壽命並且節約能源，智慧系統搭配太陽能或是風力發電，電力來源可以達到自給自足，不需再依靠市電，有利於偏遠地區 的離網用途，未來發展能夠根據不同的環境自動調節亮度、顏色、角度，還可以對燈具的使用狀況進行即時監控。
首先，LED相對於傳統照明最大的差異除了成本之外，照明能力是最主要的關鍵，以下分別分析道路照明各面相需求。
二、道路照明需求分析
(一)照度與均勻度
各國對路面的亮度與均勻度都有明確的規範與標準，因為亮度不足或是均勻度不佳均會造成路面亮度明暗差異，將導致交通危安之情形發生。道路照明規範與標準與其設計時的考量一樣，根據照度與均勻度等主要因素來制定標準。
(二)穿透性
道路情況可能因為天氣氣候不佳而產生前方視線不明，此刻即需要透過照明獲得的誘導性，對照明的需求為能夠將前方與遠方道路的狀況清晰的顯示出來，讓駕駛人能提早做好準備與具足夠應變時間而避免產生交通危安之疑慮。
而照明穿透性與其光源種類有很大的關聯，通常黃光光源的穿透性會較白光光源穿透性來的佳，也是目前路燈和街燈中鈉燈燈具使用比重較高的原因。
(三)眩光與遮光
道路照明燈具設計考量眩光與遮光之目的，在於避免刺激駕駛人與行人眼睛，減少交通安全事故發生的可能性。同時光源遮蔽越少則配光越寬，燈桿可加大高度、燈泡容量也可加大，桿具拉大加上光源容量加大的設計，可達到省電的效果。
(四)燈具壽命與維護成本
道路照明使用的時間長，使用的範圍廣大和數量眾多，屬於公共建設的範疇，若燈具壽命太短導致損壞與更換頻率過高，對須負起後續維修責任的消費者(政府機關)將造成不小的成本壓力，而對使用者(道路使用人)的安全產生影響將不是以金錢可以衡量的。因此燈具的壽命長短也是消費者對道路照明的需求考量之一。
三、感應式LED路燈的原理與各種應用
LED路燈加上各種ICT技術的配合，可以針對道路照明需求不同，而衍生許多額外的應用，更加提昇照明之效率與安全性。以下分別簡介目前已發展之感應式LED路燈種類。
(一)即時故障通報
以現行道路照明故障報修為例，因採取人工巡查方式，常受限於人力因素，易產生延誤修復，造成民眾諸多不便。台灣資策會開發之LED照明智慧節能全方位解決方案，利用電力線通訊技術(PLC)傳輸用電設備的使用狀態，一旦發生故障，可立即偵測並進行訊息提示，有效縮短修復時程，並降低傳統人力維護成本。
(二)照度彈性調整
上述資策會開發之智慧LED系統亦可利用亮度感測器、微波人車感測器，隨時偵測環境光線強度與人車活動的變化狀態，透過ZigBee無線感測網路、電力線通訊技術(PLC)，傳遞資訊、分析、自動調控燈光的流明度。在無人車活動期間，由系統自動將LED照明調整成符合環境安全的低流明照度，反之，在人車活動密集期間，則以高流明LED照明，提高駕駛人員的視線清晰度，確保行車安全性。
法國西南部的土魯斯市（Toulouse）在局部公共道路和大學校園裡試辦感應式路燈，能偵測行人和車輛的溫度，自動將路燈亮度加倍，當人車離開10秒後，就自動恢復成昏暗的照明狀態。土魯斯市政府估算，感應式路燈若試辦成功，將推廣到全市，省下至少一半的路燈耗電；法國的環保團體鼓吹廣設感應式路燈，既省電，還能保護生態環境。
照度調整型LED路燈關鍵在於感測器與照度調整邏輯。感測器部份，以紅外線感測器感測溫度，只要感測物體溫度超過35℃以上，就視為人或車輛，據此「通知」控制器把路燈的亮度調高，另一種方式則是利用影像辨識技術。
工研院能環所研究指出，供車輛行駛的道路裝設感應式路燈，和住家門口的感應燈不同，因為若當人車靠近時才瞬間點亮，這會造成明暗對比過大，瞬間亮起來的燈光會形成「失能眩光」，影響視力，很可能因此造成交通事故。過了交通尖峰時段，路燈只要維持1/3或1/2的照度，過了午夜幾乎沒車時，照度還可以調到更低，省電效益相當高。
甚至於透過感測器，在深夜有車輛經過時，才將車輛經過位置下一盞或下一排路燈加倍電亮，過一段時間過後，感測器測不到人車就自動恢復原先設定的亮度或完全熄滅。
可調光燈具是採用感應式路燈的先決條件，最普遍的水銀燈沒有調光功能，鈉燈雖可調光，但調整速度緩慢，並不理想，可變換亮度、顏色的 LED燈是當前感應式路燈的首選。
(三)色溫彈性調整
汽車平時夜間開車，頭燈是白光或淡黃光，配有黃色霧燈的車輛遇到起霧，就能靠霧燈提高能見度。智慧路燈亦可透過感測器，自動偵測起霧、光線和緊急事故時，彈性調整高速公路的路燈顏色
四、路燈照明對生態發展的影響
國際照明委員會CIE建議夜間住宅區窗面照度在2燭光（lux）以下，研究發現台灣鄉鎮住宅區現況，一條街道平均會有一半以上窗面超出此照度標準，都會的商業區更嚴重，多半會超出20燭光。
人類睡眠時若受光害影響，其分泌量就會縮減，這會造成失眠、偏頭痛，甚至提高致癌風險。此外，大樓的燈也會混淆遷徙鳥類的方向感，不少鳥類撞死在燈火通明的建築物上；夜裡的強光不但影響夜行昆蟲辨別方向的能力，還會使依靠夜行昆蟲傳播花粉的花，因為得不到協助而難以繁衍，結果可能導致某些植物在地球上消失，生態環境被破壞。成大建築系研究指出，台灣有農民怪罪路燈太亮，以致靠路邊的稻子結不了穗，或稻穗空殼、變黑。植物會因夜晚時間的長短影響開花的早晚，像菊花是在晝短夜長的秋季開花，鳶尾花在晝長夜短的夏天綻放，這種機制稱為「光周期」研究顯示夜間的路燈會使水稻的成熟期延後，特別在收成期前20至40天影響最大，所以種在公路旁的水稻生長情況都較差。日本的研究也證實，行道樹長期被路燈照射，落葉和葉子變色的時間會延遲，甚至春天該開花了，卻還保有秋天紅葉，這是光害導致植物生態時序錯亂。
感應式路燈有助於減少光害，但實際的道路照明，問題出在路燈密度過高，夜間照明環境過亮。內政部營建署研究發現，發現商業區路燈輝度（燈泡亮度）可以減半，台北市的路燈密度為全台最高，甚至高於日本東京。因此若能透過感應式智慧路燈，可在非需要時降低照度，可以達到生態保育的效果。
五、結語
LED路燈取代傳統路燈已經是確定的趨勢，而在LED路燈上加上智慧化功能則是目前值得探討的議題。目前各廠商都已經可以製造出各種智慧路燈，唯真正獲得量產訂單的不多，當然主要原因仍在於成本過高。LED路燈本身的建置成本已經較傳統路燈高上不少，若加上智慧功能，則成本更高，短期內僅能在小區域的示範區上出現。
由於成本問題，使得感應式智慧路燈的附加價值必須高到足夠彌補成本上的缺點。陽春版的照度感應式路燈成本最低，其省下的電力費用需要能抵銷感應器本身額外的成本，因此適用性必須視當地電費而定，電費較高區域的經濟可行性較高。即時故障通報型的經濟效益似乎並非太高，由於路燈的密集度高，即使單一路燈故障，周圍的路燈應仍能提供一定的照度，危險性尚不至於太高。為了故障通報，必須額外增加通訊模組及通訊網路維護成本，所產生的額外硬體與維護成本過高，顯然經濟可行性不足。
感應式路燈可以提供較傳統一向式路燈更高的安全性、省電性，甚至於更好的生態環境，前提就是成本提昇的可接受度。目前全球在LED照明大規模替換過程中，仍在起步階段，因此短期內陽春型LED路燈仍將是市場主流，下一波才會是感應式路燈。唯地方政府仍可在特殊地點設置感應式路燈，重點建置，例如在多霧地區安裝可調色溫式路燈，在偏遠地區安裝照度調整式或故障通報型。
LED路燈取代傳統路燈的機會，是個商機。除了感應器之外，也有廠商提出安裝無線基地台、太陽能發電、風力發電、安全監控攝影機等其他整合，變化性非常多。較佳之組合，建議以能配合都市五網結構者，成功機會較高，如交通網、安全網、通訊網等等，這些應用值得未來深入探討。
