Các loại đèn xe ôtô

Có nhiều công nghệ đèn ôtô nhưng tựu chung lại có 4 dạng chính sử dụng nhiều nhất hiện nay là đèn: Halogen, Xenon, LED và Laser. 

Hầu hết người sử dụng đều cho rằng công nghệ càng mới thì càng ưu việt, tức Laser là loại đèn tốt nhất hiện nay. Tuy nhiên, thì mỗi loại đều có ưu và nhược điểm riêng, không có loại nào hoàn hảo nhất.

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 đồng thời ánh sáng vàng của đèn Halogen không bị tán sắc trong sương mù. 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.

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.

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 Xenon

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.

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. Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy bằng mắt thường là màu trắng xanh.

Xenon Projector: là kính lúp hội tụ ánh sáng vào một điểm, nếu có nam châm điện thay đổi góc chiếu sáng (cho đèn pha) thì sẽ trở thành Bi-xenon nhưng để tiết kiệm chi phí các hãng xe thường không trang bị nam châm điện nên chỉ tạo ra đèn cos tức chiếu gần (Low beam). 

“Bi-Xenon” (bifunction xenon) là cụm từ được áp dụng cho những bộ đèn với cả hai chế độ pha và cốt đều sử dụng chung một bóng đèn Xenon duy nhất.

Ánh sáng từ bóng đèn Xenon này được chiếu xuống mặt đường qua một thấu kính thủy tinh đường kính 70 mm.

Một màn chắn di chuyển được chịu trách nhiệm tạo ra hình dạng luồng sáng thích hợp: màn chắn khi nâng lên sẽ tạo ra một đường ngăn cách sáng – tối rất sắc nét cho đèn cốt, khi hạ xuống thì toàn bộ ánh sáng sẽ tạo ra luồng sáng mạnh và chiếu xa cho đèn pha.

So với đèn Halogen thì đèn Xenon 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 Xenon 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. 

Thứ ba, độ chói của đèn dễ cản trở xe đi ngược chiều, không an toàn cho những xe đối diện.

3. Đèn LED

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.

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 được sử dụng cho một phần đầu của quá trình tạo ánh sáng.

Các hãng ôtô 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 Xenon hoặc LED song song. Và đèn Laser vẫn cần hệ thống làm mát vì nhiệt lượng sinh ra còn nhiều hơn cả đèn LED.