Công nghệ đèn chiếu sáng trên xe hơi

Hiện nay đang có 4 công nghệ chiếu sáng chính trên xe hơi là đèn halogen, xenon, LED và laser.

1. Halogen

Công nghệ bóng halogen là dạng đèn pha phổ biến nhất hiện nay trong ngành công nghiệp ôtô, bởi ưu điểm là đơn giản và chi phí rẻ. Trung bình một bóng halogen có tuổi thọ 1.000 giờ dưới điều kiện chiếu sáng thông thường, chi phí thay thế khoảng 30 USD cho một cụm. Tuy nhiên, halogen dần trở thành lựa chọn thứ hai với các hãng, bởi một số lý do.

Công nghệ đèn chiếu sáng trên xe hơi - 1

Thứ nhất, bóng đèn halogen chế tạo bằng loại thủy tinh chịu nhiệt rất cao, bên trong là dây tóc từ vonfram và khí thường là argon và nitơ. Dây tóc nhận năng lượng từ ắc-quy, nóng đến khoảng 2.500 độ C và phát sáng.

Công nghệ đèn chiếu sáng trên xe hơi - 2

Qua thời gian nhiệt độ cao làm vonfram bốc hơi đọng lại trên thủy tinh gây thủng từ đó vô hiệu hóa chức năng. Nhưng điều đó chỉ là thứ yếu, quan trọng nhất là nguyên nhân thứ hai là đèn halogen tỏa nhiệt lớn tương đương tiêu tốn nhiều năng lượng. Bên cạnh đó, trong quá trình bảo dưỡng, thay thế bóng đèn, nếu thợ không cẩn thận có thể làm bẩn lớp mạ phản chiếu ánh sáng dẫn tới giảm chức năng chiếu sáng.

2. Đèn HID

Đèn xenon thường được biết đến là loại đèn pha phóng điện cường độ cao HID (High-Intensity Discharge Headlights) được coi là loại hiệu quả hơn halogen, chủ yếu do nhiệt độ màu và lượng ánh sáng mà loại đèn này tạo ra.

Công nghệ đèn chiếu sáng trên xe hơi - 3

Đèn pha HID sử dụng lần đầu trên BMW serie 7 vào năm 1991 và dần trở thành xu hướng trên xe hơi, nhưng ở dạng yếu tố tùy chọn. Nguyên lý hoạt động cơ bản của đèn xenon gần giống bóng đèn tuýp, gồm hai điện cực và ống bằng thủy tinh thạch anh chứa khí xenon, dòng điện đi qua giữa hai cực cung cấp năng lượng liên tục làm sáng tia hồ quang.

So với bóng halogen, đèn HID có ưu điểm là sáng hơn, bền hơn với tuổi thọ bình quân 2.000 giờ, trắng hơn, nhiệt độ màu của bóng vào khoảng 4.300 độ Kelvin, tức gần với ánh sáng ban ngày.

Nhưng nhược điểm cũng nhiều. Thứ nhất, đèn HID cần chi phí sử dụng, bảo dưỡng đắt hơn. Thứ hai, đèn cần một vài giây mới đạt được cường độ sáng tối ưu bởi cần thời gian cung cấp năng lượng cho hai điện cực sau đó ổn định dòng hồ quang. Ngoài ra, một số bóng đèn sử dụng những chất có hại cho sức khỏe như thủy ngân. Cuối cùng, độ chói của đèn dễ cản trở xe đi ngược chiều, dẫn tới tai nạn.

3. Đèn LED

Công nghiệp ôtô phát triển kéo theo các công nghệ hỗ trợ cũng nâng cấp. Đèn LED là một minh chứng vì có nguyên tắc hoạt động khác hẳn với Halogen hoặc xenon.

LED là viết tắt của Light-Emitting Diode (Đi-ốt bức xạ ánh sáng). Cấu tạo và cách phát sáng của đèn LED khá phức tạp, nhìn chung đây là loại đèn dựa trên công nghệ bán dẫn, trong đó sự chuyển động của các điện tử sinh ra bức xạ ánh sáng nhiều màu khác nhau tùy vào chất trong chíp bán dẫn.

Ưu điểm đầu tiên của LED là cần năng lượng ít để kích hoạt. Lần đầu tiên LED áp dụng cho xe hơi là trên chiếc Audi R8 năm 2004. Với kích thước nhỏ gọn, đèn LED là tùy chọn lý tưởng để tạo ra nhiều hình dạng khác nhau cho dải đèn pha.

Nhưng nhược điểm của LED là khi chiếu sáng có thể làm tăng nhiệt độ của chip bán dẫn, có nguy cơ làm tan chảy những chi tiết lân cận và cáp kết nối, do đó đèn LED bao giờ cũng phải có hệ thống làm mát, đặt trong khoang động cơ, vô tình ảnh hưởng đến chức năng các bộ phận khác. Do đó, xe có đèn LED bao giờ cũng đắt bởi tốn chi phí thiết kế cho phù hợp.

4. Đèn Laser

Hai hãng xe Đức là BMW và Audi đang cố gắng để đưa công nghệ đèn pha laser lên hàng loạt các mẫu xe thương mại, và tin tưởng nó tốt gấp 1.000 lần so với đèn LED, trong khi kích thước cũng tương tự.

Công nghệ đèn chiếu sáng trên xe hơi - 5

Nhưng tia laser nổi tiếng nguy hiểm khi có thể đốt cháy mọi thứ đi qua đường chiếu sáng của nó, vậy liệu có thể dùng tia này cho bóng đèn? Câu trả lời là có, vì laser chỉ sử dụng cho một phần đầu của quá trình tạo ánh sáng.

Như BMW giải thích, họ sử dụng ba tia laser màu xanh ở phía sau cụm đèn pha, ba tia này bắn vào tập hợp các gương nhỏ xíu để tập trung năng lượng vào một ống kính nhỏ có chứa chất phốt pho vàng. Loại chất này tiếp xúc với tia laser tạo ra ánh sáng tươi trắng và cho phản chiếu thẳng ra phía trước. Vì thế, loại ánh sáng mà người nhìn thấy là ánh sáng của phốt pho chứ không phải tia laser.

Ánh sáng này sáng hơn đèn LED 1.000 lần, chiếu xa gấp đôi, trong khi sử dụng năng lượng chỉ khoảng một nửa hoặc hai phần ba. Ánh sáng tạo ra bởi phốt pho nên có nhiệt độ khoảng 5.5000-6.000 K, rất gần với ánh sáng mặt trời 6.500 K.

Nhược điểm của loại đèn laser là rất đắt đỏ, đồng thời chưa thể sử dụng cho cả chùm chiếu xa và chiếu gần, vẫn phải có một hệ thống HID hoặc LED song song, cuối cùng là vẫn cần hệ thống làm mát, nhiệt lượng sinh ra còn nhiều hơn cả đèn LED