大型運動場、球場照明為配合不同運動賽事的需求，其相對應的照明產品呈現多樣化，並以不同出光角度的燈具，來配合所需要的光環境需求。使用傳統HID燈具的球場其光源的維護不易，加上近年來對於高攝影品質的需求，將帶給LED新式光源發展的契機。超高功率戶外LED燈具的應用，目前仍有許多發展限制。然而，LED燈具高效率及長壽命之特性，可大幅節省成本與降低耗能，若能利用新型的LED燈具設計與研究技術，取代現有市售HID燈具，將可加速國內LED照明產業進入另一階段。
超高功率LED照明技術的發展與市場滲透
依據U.S. Department of Energy的2010 U.S. Lighting Market Characterization研究報告指出，全美戶外燈具安裝總量，從2002年的7,800萬盞燈具，於2010年增加至1.78億盞。其中，在2010年單一年度所安裝的戶外燈具總量中，球場燈(Stadium Lighting)雖然占整體戶外燈具比例較低，僅0.58%（表一），卻仍高達103萬盞。而球場燈因具備高功率輸出要求，其操作功率高於戶外燈具功率平均值的12.58倍（表二）。
全球超高瓦數LED投光燈市場，主要與全球運動賽事有一定關聯度。目前大致上呈現穩定狀況，每年市場規模約維持在18~20億美元之間。現有市售千瓦級LED照明(LED Lighting)產品仍不多且價格昂貴，不過已有部分國際廠商積極布局，未來市場規模將持續成長。圖二為IHS與工研院IEK針對現有超高功率(Ultra-high Power)燈具市場發展進行推估。
圖二、全球超高瓦數投光燈市場推估
然而，此類市場目前鮮有國內廠商投入開發，若能透過國內的光電與機電整合技術，配合戶外球場的燈光設計，將可達到球場照明空間的優化與市場滲透。國內目前在200 W以下燈具的技術，透過近幾年政府推動LED道路照明節能示範計畫，已將產業上、中、下游以及法規驗證與制度建立完善。在既有基礎上，藉由此技術發展，將有助於產業升級與轉型。
現有LED球場燈具應用與分析
在LED照明應用於球場的實例上，2014年8月，Southampton F.C.成為以LED照明為主的第一個英格蘭足球比賽場地。陸續將St Mary’s Stadium（Accendo公司照明系統）與Chelsea F.C.（飛利浦照明系統）依序導入LED光源。主要是因為新的照明品質比舊有的光源明亮許多，且更容易進行光學控制。
表三為近年來LED照明廠商之球場燈具產品與技術指標，最右邊為複金屬燈。由此表比較得知，現有LED燈具最大缺點在於燈具重量，而複金屬燈具擁有較高之光通量與燈具重量的輸出比，且該類燈具可藉由更換燈管功率達到更高光通量輸出（如：1,000 W燈管更換為2,000 W燈管）。LED燈具具有高出光效率(>100 lm/W)、降低耗能（節能>20%，取代水銀燈甚至可達75%）、低風阻與受壓面積、多種出光角度設計、長壽命(>40,000 hrs)、低維護成本與無閃爍的光源驅動模式，以及利於HDTV轉播等優點，將逐漸取代傳統燈具。其中，又以燈具出光效率、節能幅度、長壽命與低維護成本為LED燈具取代傳統燈具的最大誘因。
表三、千瓦級燈具性能比較
LED球場燈具優勢與設計要點
因不同運動競賽場地有不同的空間使用規範，且考量運動員視覺方向、觀眾視覺及轉播需求，照明燈具安裝的位置、高度與發光角度都需被精準計算與分配，才能提供足夠水平照度、垂直照度、均勻度以及低眩光要求。並依據運動場域需求先計算分類…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
作者：江松柏、黃素琴、張文鏵、簡國祥 / 工研院綠能所
★本文節錄自「工業材料雜誌」364期，更多資料請見下方附檔。