Tìm hiểu nhanh các công nghệ đèn chiếu sáng halogen, xenon, LED và laser trên ô tô

Hiện nay có 4 công nghệ chiếu sáng chính trên xe hơi là đèn halogen, xenon, LED và laser. Vậy mỗi loại có cấu tạo ra sao và ưu nhược điểm thế nào. Cùng tìm hiểu qua bài viết sau.

Đèn pha ô tô là gì?​

Đèn pha ô tô là một bộ phận chiếu sáng nằm ở đầu xe ô tô dùng chủ yếu trên các phương tiện cơ giới như xe ô tô, xe máy v.v. Đèn pha tạo ra luồng sáng chiếu ngang mặt đường và có khả năng chiếu sáng khoảng 100m trở lên. Hầu hết đèn pha đều có công suất 25-35 W đối với xe máy và 55-60 W đối với xe ôtô.

Đèn pha ô tô có thể được dùng kết hợp với đèn cốt (chiếu sáng gần) trong cùng một chóa đèn của xe ô tô, hoặc lắp bổ sung để tạo ra khả năng chiếu sáng tối ưu. Dưới đây là các loại đèn chiếu sáng trên ô tô.

Đèn Halogen​

Đèn pha halogen đầu tiên ra mắt vào năm 1962 tại Châu Âu và trở thành trang bị bắt buộc ở một số quốc gia ngoại trừ Mỹ sử dụng đèn sợi đốt cho đến năm 1978. Do đó đây có thể xem là công nghệ chiếu sáng lâu đời nhất trên ô tô tính đến thời điểm hiện tại.

Công nghệ đèn halogen trên xe ô tô được xây dựng và phát triển trên nền tảng bóng đèn sợi đốt truyền thống. Tuy nhiên, điểm khác biệt là khí halogen được sử dụng để bảo vệ dây tóc bên trong thay vì chân không như kiểu truyền thống, điều này cho phép đèn pha halogen phát sáng mạnh hơn từ cùng một mức năng lượng cấp vào.

Hyundai Grand i10 2017 trang bị đèn pha halogen​

Công nghệ đèn Halogen từng được trang bị phần lớn trên những mẫu xe ô tô. Tuy nhiên do sự cạnh tranh giữa các hãng, các xe dần được trang bị đèn LED để “giành khách”.

Bóng halogen ngày nay chỉ còn xuất hiện trên các phiên bản tiêu chuẩn của một số dòng xe phổ thông. Điều này có thể thấy rõ tại thị trường ô tô Việt Nam:

Toyota Vios trang bị đèn pha halogen kể từ khi ra mắt thị trường Việt năm 2003. Cho đến năm 2021 trước sức ép của những dòng xe mới và các đối thủ cùng phân khúc như City, Attrage,…Vios 2021 trang bị đèn pha LED trên xe. Các phiên bản thấp hơn như Vios E số sàn và Vios E CVT vẫn dùng bóng halogen.

Đèn pha halogen trên Vios 2015 và đèn pha LED tren Vios G 2021​

Ưu điểm của đèn pha halogen ​

Ưu điểm của đèn pha halogen là cấu tạo đơn giản và hiệu quả chi phí. Đèn pha halogen dễ thay thế khi xảy ra hư hỏng. Đèn pha halogen có có tuổi thọ khoảng 1000 giờ chiếu sáng trước khi hết hạn và cần phải thay mới.

Nhược điểm của đèn pha halogen​

Nhược điểm của đèn pha halogen là tổn thất năng lượng vô ích do một phần lớn năng lượng bị chuyển hóa thành nhiệt năng vô ích thay vì quang năng.

Bên canh đó, qua một thời gian sử dụng ở nhiệt độ cao khiến vonfram bên trong bóng halogen bốc hơi và đọng lại trên lớp thủy tinh gây thủng bóng đèn. Khi đó chức năng chiếu sáng của bóng đèn coi như không còn.

Ngành sản xuất ô tô đang dần loại bỏ bóng đèn halogen để thay thế chúng bởi vì chúng không còn là công nghệ chiếu sáng hiệu quả nhất hoặc sáng nhất ngày nay, nhưng không thể phủ nhận chúng vẫn là một trong những loại rẻ nhất.

Đèn pha Xenon/HID ​

Đèn pha xenon trên ô tô được đưa vào sử dụng từ đầu những năm 1990. Mẫu xe đầu tiên áp dụng công nghệ đèn pha xenon là BMW 7 Series đời 1991.

Nguyên lý hoạt động của đèn xenon tương tự như đèn huỳnh quang trong các văn phòng và các tòa nhà lớn – đó là truyền một dòng điện đi qua hỗn hợp khí trong một xi lanh thủy tinh.

Đèn xenon cần một nguồn điện lớn để kích hoạt, nhưng sau đó cần rất ít điện năng để duy trì độ sáng ổn định. Đèn xenon chỉ cần công suất khoảng 35 W để hoạt động, và có tuổi thọ vào khoảng 2000 giờ.

Ưu điểm của đèn pha xenon so với đèn halogen​

Ưu điểm của đèn xenon ô tô so với đèn halogen là nó tạo ra luồng sáng mạnh hơn, tỏa nhiệt ít hơn và bền hơn với tuổi thọ bình quân 2.000 giờ.

Đặc biệt, đèn pha xenon cho ánh sáng trắng hơn, nhiệt độ màu của đèn xenon vào khoảng 4.300 độ Kelvin, tức gần với ánh sáng ban ngày, cường độ sáng rất cao gấp 2-3 lần đèn halogen.

Nhược điểm của đèn pha xenon​

Tuy nhiên ưu thế chiếu sáng mạnh này lại dẫn đến một nhược điểm khác là chúng gây lóa mắt đối với các xe khác. Do đó một số nước có luật bắt buộc những xe trang bị đèn xenon phải đi kèm chức năng tự bật/ tắt pha khi có xe đối diện và rửa đèn tự động.

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, đèn pha xenon đắt hơn nhiều so với đèn pha halogen, tính cả quá trình mua và lắp đặt (không đề cập đến quá trình sửa chữa thường được bao gồm chi phí bảo hành).

Đèn pha LED​

Đèn pha LED (Light Emitting Diode) đã xuất hiện từ đầu những năm 1960 với nhiều màu sắc khác nhau, nhưng phải đến khi đèn LED xanh và trắng ra đời, công nghệ này mới trở nên phù hợp với đèn pha ô tô.

Đèn pha LED có cấu tạo gồm các linh kiện điện có kích thước nhỏ, chúng không tạo ra ánh sáng bằng cách đốt nóng dây tóc hay thông qua phản ứng của khí kích thích với dòng điện. Thay vào đó, chúng tạo ra ánh sáng thông qua một quá trình hiệu quả hơn nhiều gọi là phát quang.

Audi A8 W12 2004​

Công nghệ đèn pha LED đầu tiên được sử dụng trong cụm đèn chạy ban ngày (DRL) của Audi A8 W12 năm 2004.

Năm 2007, chiếc Audi A4 làm lu mờ ánh mắt của giới mê xe với tuyệt phẩm đèn DRL. Cặp đèn này còn được người hâm mộ mệnh danh là hai “chuỗi ngọc” của Audi.

Audi A4 2007​

Đến năm 2008, Audi R8 V10 là chiếc xe đầu tiên được trang bị hoàn toàn từ trước ra sau bằng đèn full-LED.

Năm 2016, công nghệ OLED xuất hiện trên mẫu TT RS ở cụm đèn hậu. Và năm 2020, Audi đưa OLED tiến một bước xa hơn nữa với phiên bản kỹ thuật số ra mắt người dùng trên Q5.

Thông qua việc số hóa các tín hiệu phát sáng, công nghệ OLED hoàn toàn có khả năng “trình chiếu” ý định chuyển động của chiếc xe cho người và các phương tiện tham gia giao thông khác. Công nghệ này là một câu chuyện dài khác mà chúng ta sẽ bàn với nhau sau.

Ưu điểm của đèn pha LED​

Hiệu suất phát quang của đèn LED rất lớn so với đèn halogen hay xenon. Ngoài ra, khả năng chuyển hóa nhiệt năng thành quang năng của LED cũng hiệu quả hơn rất nhiều. Các loại đèn LED sẽ dành 80% điện năng để chiếu sáng, và 20% năng lượng còn lại là dành cho việc tản nhiệt. Trong khi các loại đèn halogen mất đến 80-90% cho việc tản nhiệt.

Một lợi thế lớn của đèn LED là mỗi đơn vị đèn trong một dãy đèn pha có thể được cung cấp năng lượng một cách độc lập, cho phép các chùm ánh sáng có hình dạng khác nhau để giảm độ chói cho lái xe đối diện hoặc cung cấp chùm sáng tập trung mạnh hơn, Audi đã áp dụng đặc thù này để xây dựng công nghệ đèn LED ma trận của mình.

Một lợi điểm nữa là LED đạt độ sáng tối đa cực nhanh. Chỉ trong một vài phần triệu của giây. Đó là lí do vì sao LED rất thường được dùng cho đèn báo rẽ và đèn hậu. Chúng có thể giúp tăng thời gian phản ứng của những lái xe khác lên 30%.

Nhược điểm của đèn pha LED​

Đèn pha LED có tuổi thọ lên đến 20.000 giờ. Tuy nhiên, so với đèn Xenon và đèn Halogen thì giá thành của đèn LED khá cao là nhược điểm đáng kể.

Đèn pha laser​

Đèn pha laser – nghe có vẻ hay, nhưng trong thực tế, bản thân các chùm tia laser chỉ đi một phần để chiếu sáng môi trường xung quanh. Một tia laser màu xanh được chiếu vào một loại khí phốt pho phát quang và phát ra nhiệt độ màu cực kỳ sáng, gần như ánh sáng ban ngày.

Đèn laser cũng tỏa nhiều nhiệt hơn cả đèn LED, vì vậy nó cần hệ thống giải nhiệt phức tạp hơn. Đèn laser hiện cũng phải đi kèm các loại đèn khác như LED hay xenon vì nó chưa thể đảm nhận cùng lúc vai trò đèn chiếu xa và chiếu gần.

Sơ đồ cấu tạo bộ đèn pha Laser được BMW sử dụng​

BMW và Audi là một trong những nhà sản xuất đầu tiên giới thiệu đèn pha laser với chiếc xe thể thao i8 và R8 LMX năm 2014. BMW tuyên bố công nghệ này có khả năng tạo ra ánh sáng mạnh hơn 1000 lần so với đèn LED trong khi sử dụng ít năng lượng hơn. Độ sáng của chúng cũng mở rộng lên tới 600 mét.

Thật không may, công nghệ chiếu sáng này vẫn còn rất đắt và thường chỉ có sẵn dưới dạng tùy chọn, có giá lên tới 5.000 USD trong BMW 7 Series mới.

Quang Hùng (T/h)