目前白光LED運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)最多20%的能量以光子形式輻射，其余80%的能量均轉(zhuǎn)化為熱能使芯片和熒光粉涂層加熱。對(duì)于小功率LED，80%的輸入功率的加熱作用不會(huì)使芯片溫度上升太多，對(duì)LED的光效、壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)影響不大。但是0.5W或更大功率的白光LED，其功耗的80%以上集中發(fā)生在非常小的p-n結(jié)區(qū)，必將使芯片和熒光粉涂層大幅升溫，這不僅影響光效，而且會(huì)造成快速光衰并使壽命縮短。

　　5萬(wàn)或10萬(wàn)小時(shí)的長(zhǎng)壽命判斷是在LED發(fā)展初期對(duì)小功率單色LED估算的，對(duì)于大功率LED，特別是白光LED，由于芯片和熒光粉長(zhǎng)期在高溫下烘烤，必將使壽命大幅下降。這就是設(shè)計(jì)不良的LED照明工程在運(yùn)轉(zhuǎn)3-4個(gè)月后急劇的光衰使設(shè)計(jì)者不得不常常更換光源的原因。

　　三、LED和道路照明

　　由于對(duì)白光LED的巨大投資和過(guò)分宣傳，致使這一領(lǐng)域的部分人員對(duì)白光LED寄予過(guò)高期望，急于將白光LED推向常規(guī)功能照明，很多這一領(lǐng)域的人員并將之直接推廣到道路照明方面，數(shù)年來(lái)全國(guó)完成的LED道路照明和LED光伏道路照明樣板工程不下數(shù)十處(筆者考察過(guò)多條采用LED作光源的道路照明工程)，已經(jīng)取得了足夠多的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。筆者認(rèn)為，這一試驗(yàn)應(yīng)當(dāng)暫時(shí)放緩，待條件成熟后再重新啟動(dòng)。

　　目前我國(guó)和發(fā)達(dá)國(guó)家道路照明的主要光源仍然是高壓鈉燈、少數(shù)用金屬鹵化物燈，前者光效為100-120lm/W，但顯色指數(shù)僅為20或更低，后者的光效80-100lm/W，顯色指數(shù)在80左右，考慮到電器配件的能耗，采用此類光源實(shí)際的系統(tǒng)光效在75lm/W-90lm/W之間。由于道路照明所用燈具的光反射率不高，通常均在60%以下。采用此類燈具時(shí)約有40%的光直射地面，其余60%的光則需經(jīng)燈具反射后射向地面。粗略估算，去除各種損耗后常規(guī)道路照明的總光利用率不超過(guò)76%，由此估計(jì)最終的光效約為60lm/W-70lm/W。此外，由于燈具設(shè)計(jì)的不合理以及高壓鈉燈特殊的細(xì)長(zhǎng)柱狀發(fā)光體而造成光分布不均勻，為使道路中線和二燈之間的暗區(qū)達(dá)到照明標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)不得不采用更大功率、更高光通量的光源以滿足暗區(qū)的照度要求，從而造成了更大的電能浪費(fèi)。

　　基于上述情況，部分LED道路照明設(shè)計(jì)者認(rèn)為，白光LED比高壓鈉燈更節(jié)能，利用LED的定向輻射性能進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)可以大幅減少能量的浪費(fèi)。他們?cè)?jīng)設(shè)計(jì)出若干利用大功率(1W、3W)白光LED的道路照明方案，并做成樣板工程。但是這些樣板工程大都并未經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)試和認(rèn)證。其中一種照明設(shè)計(jì)方案是將120只1W白光LED矩陣式分布在200mm×250mm的矩形平面電路板上，板后為接線，然后整體安裝在常規(guī)路燈燈具中。這種設(shè)計(jì)是極不科學(xué)的，該方案選用的LED單只發(fā)光量不超過(guò)40lm，估以40lm論之，考慮到配套電器損耗(10%)以及90%的光利用率，其實(shí)際系統(tǒng)光利用率不足32lm/W，120只LED的總有效光通量約4300lm。假如LED的光發(fā)射角為120°，按這一設(shè)計(jì)4300lm的光將以120°的發(fā)射角射向下方。可以想象這樣的設(shè)計(jì)將使地面光分布極不均勻，街心及燈桿之間完全黑暗，加之這些設(shè)施中并未考慮對(duì)LED基片采取有效降溫措施，如此多的LED集中在如此小的空間，80多瓦的功耗持續(xù)積累將使芯片溫度過(guò)高，阻擋層壓降下降，所發(fā)藍(lán)光向長(zhǎng)波方向漂移，這必然造成其光效的嚴(yán)重下降。筆者曾考察了北京郊區(qū)某光伏照明樣板路(光源總功率為105W)，其燈下照度只有3.5lux，燈下直徑15米以外的地方則根本沒(méi)有任何照明效果，而據(jù)云此前二個(gè)半月該工程剛完工時(shí)燈下照度為7lux。在江蘇、浙江、山東、廣東不乏此類工程樣板，甚至有的LED道路照明示范街不僅燈光昏暗，而且每隔3-5個(gè)月均需更換光源。

　　LED道路照明試驗(yàn)必須在專家指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格認(rèn)證和設(shè)計(jì)后才能施行。

　　廣東一些專門從事LED道路照明工程的企業(yè)從中吸取了教訓(xùn)，他們采取的措施是使1WLED工作在0.5-0.6W狀態(tài)，或是將3WLED設(shè)計(jì)為1W使用，這樣雖然成本很高、光效很低，照明效果不佳，但基本解決了光衰和壽命問(wèn)題。

　　某跨國(guó)公司鑒于中國(guó)的白光LED很熱、專門為中國(guó)研發(fā)出了一種用于道路照明的白光LED，他們將1WLED前端的封裝材料設(shè)計(jì)為特定的凸透鏡結(jié)構(gòu)，據(jù)稱采用此種LED不需二次、三次光學(xué)設(shè)計(jì)就可得到均勻的道路照明，使用方便。該公司宣稱此種LED的冷態(tài)光效為70lm/W，正常使用時(shí)則為50lm/W。

　　浙江某公司設(shè)計(jì)了用于道路照明的集成式白光LED，他們將多個(gè)藍(lán)光LED芯片組裝在同一基板上，用一只專門設(shè)計(jì)的較大凸透鏡作輸出窗、在輸出窗內(nèi)壁涂敷熒光粉，使所有LED芯片共同激發(fā)同一熒光粉涂層。這種組合式LED的發(fā)光特征被改造得與常規(guī)球形光源相近，使用較為方便，但這種結(jié)構(gòu)LED的基板散熱問(wèn)題仍然存在。

　　需要注意的是將多個(gè)LED集中在一起進(jìn)行道路照明設(shè)計(jì)時(shí)、除足夠的光通量和合理的光學(xué)設(shè)計(jì)以保證合理的光分布外、更為重要的是散熱問(wèn)題。如前所述，目前LED的能耗中約80%以上轉(zhuǎn)化為熱量，而半導(dǎo)體器件是不耐高溫的，如果不能將所產(chǎn)生的熱量即時(shí)導(dǎo)走則必將引起嚴(yán)重后果。