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載貨車的LED照明燈

在能源部“超級載貨車”項目支持下，開發(fā)了低能耗、高輸出的LED（發(fā)光二極管）先進照明燈。通過節(jié)約燃油和減少CO2排放來降低載貨車的能量消耗是這個項目的目標(biāo)。為減少能源消耗，設(shè)計制造并測試了改進的LED照明燈。LED是一個2π源，與傳統(tǒng)白熾燈、鹵素?zé)艉透邚姸确烹姡℉ID）光源的4π源所使用的光學(xué)器件不同。為使LED光源具有較長的使用壽命，需要采用熱管理系統(tǒng)。本文對測試數(shù)據(jù)進行分析，研究了用于散去LED熱量和保持適宜溫度的方法。

為保證LED照明燈的功效、壽命、色溫和魯棒性，試驗車選擇白色LED光源。對于低光束，選定一個M×N模即1×4陣列。由于需要多個模具實現(xiàn)光輸出，而金屬模具的陣列已經(jīng)對準(zhǔn)，因此不再需要排列多源圖像以形成所需的虛幻光學(xué)瞄準(zhǔn)器（VOA）。

LED照明系統(tǒng)的能量輸出是白熾燈的1/3。LED約以20%的效率將電能轉(zhuǎn)換成光能。轉(zhuǎn)換效率比白熾燈高3%～4%，由LED系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量約為白熾燈的1/4。然而，LED系統(tǒng)壽命在二極管溫度400K（125℃）～425K（150℃）情況下能夠被延長。LED的熱管理系統(tǒng)材料已由白熾燈的高熱材料變換成將LED封裝的熱量快速傳導(dǎo)到燈外的導(dǎo)熱材料。

現(xiàn)有的前照燈系統(tǒng)被密封在一個大的塑料外殼內(nèi)，但不適用于LED系統(tǒng)，需要提供從LED燈到外部熱路徑的方法。將熱傳遞到燈外部比較復(fù)雜，不僅需要反射器/LED形成正確的波束圖案，而且需要提供傳熱路徑。

分析和測試熱傳遞的方法。第1種方法是以0號接地銅線作為導(dǎo)管，銅線一端連接LED尾部的銅棒，另一端連接散熱片；第2種方法是使用一個球窩接頭；第3種方法是使用兩個并行磁盤波彈簧，將熱量從一個內(nèi)部磁盤轉(zhuǎn)移到外部磁盤。

Al Bolander et al. SAE 2013-01-0753.

編譯：楊昆