Đèn pha là yếu tố làm nên bộ mặt của mỗi chiếc xe hơi, có nhiệm vụ quan trọng không thể thiếu. Công nghệ đèn pha đã phát triển mạnh mẽ từ thế hệ bóng sợi đốt thô sơ những năm 1880 cho tới đèn LED phức tạp đang rất thịnh hành của ngày nay.
Hơn nữa, các nhà sản xuất và nghiên cứu không ngừng đưa những ý tưởng mới để chế tạo thế hệ đèn pha tiếp theo, nhằm tạo ra đột phá giúp sản phẩm của họ vượt trội hơn hẳn so với các đối thủ.
Đèn pha Halogen
Đèn pha Halogen hiện là một trong những loại đèn phổ biến nhất trong nghành công nghiệp ô tô và bạn đang tự hỏi vì sao lại vậy. Đơn giản vì đèn Halogen sở hữu ưu thế vượt trội: tuổi thọ dài.
Cụ thể, trong điều kiện thông thường, tuổi thọ trung bình của bóng đèn vào khoảng 1.000 giờ, hơn nữa chi phí thay thế mới cũng rẻ. Tuy nhiên, bóng đèn Halogen cũng vẫn chỉ là lựa chọn thứ hai cho các công ty xe hơi trên thế giới. Lý do? Đèn pha Halogen không đồng nghĩa với hiệu quả.
Trước hết, bóng đèn được làm bằng thủy tinh có khả năng chịu nhiệt rất cao, nhờ các khí trơ bên trong như argon và nitơ bao bọc quanh sợi tóc bóng đèn làm từ vonfram. Để tạo ra ánh sáng, bóng đèn nhận nguồn điện từ ắc-quy để làm nóng sợi tóc lên nhiệt độ khoảng 2.500oC trong khi sợi tóc bắt đầu quá trình nóng sáng, vì vậy tạo ra thứ ánh sáng mà con người có thể nhìn thấy.
Vấn đề lớn nhất của bóng đèn Halogen là, trong khi tạo ra ánh sáng, nó đồng thời sản sinh ra lượng lớn nhiệt độ mà trên thực tế là nguồn năng lượng tiêu hao. Khi bóng đèn Halogen hết tuổi thọ làm việc, sợi đốt vonfram sẽ bốc hơi.
Một vấn đề khác thường xảy ra đối với các bóng Halogen là phản ứng không tích cực của nó với môi trường bên ngoài. Ví dụ như khi thay thế bóng hỏng, cần tránh chạm vào bóng. Bởi lẽ hợp chất muối trên da tay có thể làm hỏng lớp thủy tinh chịu nhiệt.
Tuy nhiên, bóng đèn halogen có một số lợi thế có thể làm các nhà sản xuất ô tô chọn nó làm lựa chọn số một: hiệu quả chiếu sáng cao, chủ yếu nhờ vào độ nóng do sợi tóc tạo ra; kích cỡ linh hoạt cho phép lắp vào nhiều loại thân xe.
Ưu điểm: Tuổi thọ cao; Kích cỡ đa dạng; Hiệu năng tốt; Khả năng chiếu sáng tốt.
Nhược điểm: Lãng phí năng lượng; Phải chăm sóc cẩn thận. Những xe đang sử dụng điển hình: Citroen C3, Kia Soul, Renault Sandero Stepaway SUV.
Đèn pha Xeon
Đèn pha Xenon, hay còn gọi là đèn HID, thường được biết đến như một giải pháp hiệu quả hơn, chủ yếu là do nhiệt độ màu và lượng ánh sáng mà nó tạo ra. Vì đèn chứa khí xenon nên khi sáng, đèn sẽ phát ánh sáng xanh nhạt khi nhìn bằng mắt thường.
Đèn pha Xenon xuất hiện lần đầu trên mẫu BMW 7-Series phiên bản 1991 và dần dần trở thành lựa chọn số một cho các nhà sản xuất, coi đó như một trang bị tiêu chuẩn.
Về ưu và nhược điểm của loại đèn pha này, trước tiên, đèn pha Xenon có hiệu quả chiếu sáng tốt hơn với lượng ánh sáng lớn hơn so với bóng Halogen. Theo số liệu thống kê chính thức, một bóng đèn xenon phát ra 3.000 lumen và 90 mcd/m2, trong khi bóng halogen chỉ tạo ra 1.400 lumen và 30 mcd/m2.
Đèn pha Xenon không nhanh chóng trở thành lựa chọn hàng đầu vì hạn chế về kích thước và chủng loại.
Hiệu quả của đèn Xenon còn đi kèm với việc tiêu thụ ít năng lượng hơn, nhờ đó xe ít “ngốn” xăng và giảm thải khí CO2 ra môi trường.
Ngoài ra, đèn pha Xenon cũng được đánh giá có tuổi thọ làm việc lâu dài, thậm chí hơn cả đèn Halogen, ước tính khoảng 2.000 giờ trong điều kiện bình thường.
Tất nhiên, cũng có một số nhược điểm của loại đèn Xenon làm người tiêu dùng phải đắn đo, đó chưa hẳn là lựa chọn tốt nhất. Ví như lượng ánh sáng quá lớn do đèn pha Xenon tạo ra dễ khiến các lái xe khác trên đường, nhất là các xe đi ngược chiều, bị chói mắt.
Thứ hai, đèn HID có giá thành đắt hơn các loại đèn khác từ khâu lắp đặt, thay mới tới bảo trì. Và cuối cùng, một số đèn pha Xenon có thể có một tác động xấu đến sức khỏe con người vì chúng có chứa một số chất độc hại như thủy ngân. Một số quốc gia quy định những điều luật đặc biệt với loại bóng đèn có chứa thủy ngân, tất nhiên, điều này dẫn tới chi phí sản xuất và sửa chữa càng bị đẩy lên cao.
Ưu điểm: Tuổi thọ cao hơn đèn Halogen; Hiệu quả hơn đèn Halogen khi Xenon sử dụng ít năng lượng hơn; Khả năng chiếu sáng tốt hơn cho người lái xe.
Nhược điểm: Sáng chói cho xe đi ngược chiều; Giá thành rất cao; Vật liệu sử dụng có thể gây hại cho sức khỏe. Xe sử dụng điển hình: Infiniti FX 50S, Lexus RX 450h HID, Porsche Cayman S
Đèn pha Led
Sau khi nhiều nhà sản xuất nhận thấy điểm yếu của đèn pha Xenon và Halogen, họ đã chuyển sang lựa chọn khác: Đèn LED. Ít nhất trên lý thuyết, đèn LED dường như là giải pháp toàn diện cho sản xuất xe thương mại hàng loạt, bên cạnh đó vẫn còn nhiều nhược điểm khiến cho chúng ta phải thay đổi suy nghĩ về công nghệ này.
Đặc tính quan trọng nhất khi nói đến đèn LED là tiêu thụ ít điện năng. Minh chứng điển hình là đèn pha LED đã từng sử dụng trên mẫu Toyota Prius và trên một vài mẫu xe Hybrid khác sử dụng điện là nguồn năng lượng chính.
Dù vậy, vẫn còn nhiều khúc mắc mà chúng ta cần bàn đến về đèn pha LED. Mặc dù đèn LED không tỏa nhiều nhiệt như Halogen nhưng chúng vẫn tạo ra một lượng nhiệt lượng tập trung dưới đáy điốt khiến cho các bộ phận đi kèm và dây cáp nối dễ bị hư hỏng. Một số nhà sản xuất thường đang tránh dùng đèn LED cũng chính vì lý do này. Thay vào đó, họ áp dụng công nghệ LED cho đèn xi-nhan, đèn chiếu sáng ban ngày, và đèn báo phanh.
Nhờ kích thước nhỏ, đèn LED cho phép các nhà sản xuất có thể sáng rạo ra nhiều kiểu dáng và lắp đặt hệ thống đèn LED sao cho phù hợp nhất với mẫu xe của họ.
Về khả năng chiếu sáng, đèn LED nằm giữa hai loại đèn pha Xenon và Halogen. Với những nỗ lực của các nhà sản xuất, đèn LED hứa hẹn mang nhiều cải tiến trong tương lai gần, đặc biệt khi trào lưu xe “xanh” đang lên ngôi.
Một khía cạnh khác của đèn LED cần phải xem xét chính là giá thành sản xuất. Ở thời điểm hiện tại, giá đèn LED rất đắt và chỉ được ứng dụng trên các mẫu xe hạng sang. Đèn LED đã xuất hiện lần đầu vào năm 2004, và Audi R8 là mẫu xe đầu tiên được trang bị loại đèn pha này.
Ưu điểm: Kích thước nhỏ cho phép nhà sản xuất có thể dễ dàng lắp đặt; Tiêu thụ ít năng lượng. Nhược điểm: Chi phí sản xuất cao; Khả năng chiếu sáng chưa cao; Nhiệt độ cao tỏa ra xung quanh dễ làm hỏng các thiết bị đi kèm. Các mẫu xe điển hình: Đèn xe Audi LED, Full Led Headlight.
Đèn pha Laser
Mặc dù chưa được ứng dụng vào sản xuất thực tế, nhưng đèn pha Laser với nhiều ưu điểm đang nổi lên là lựa chọn mới, tốt hơn cả trong tương lai gần. BMW là hãng xe tiên phong công bố sẽ sử dụng công nghệ đèn này vào xe của mình, cụ thể là mẫu BMW i8 Concept.
Theo những nghiên cứu ban đầu của BMW, đèn pha Laser có đặc tính đơn sắc, tiết kiệm năng lượng và an toàn. Như vậy, đèn Laser gần như khắc phục được các nhược điểm của những ứng viên kể trên.
Mặc dù gần đây, BMW mới “chơi” công nghệ đèn pha LED là trang bị tiêu chuẩn hoặc tùy chọn cho một số dòng xe của mình, nhưng dường như nhà sản xuất đến từ Đức này không muốn dừng lại ở đó. BMW khẳng định, công nghệ đèn Laser là “một bước tiến hợp logic trong quá trình phát triển hệ thống chiếu sáng cho xe”. Do đó, hiện nay, hãng BMW đang nỗ lực phát triển cụm đèn pha Laser mới cho dòng xe tương lai.
Hiện các kỹ sư của hãng xe Đức đang nghiên cứu phát triển công nghệ ánh sáng laser để đưa vào sản xuất hàng loạt trong vòng vài năm tới. Theo BMW, ánh sáng laser sinh ra các chùm ánh sáng song song nhìn thấy bằng mắt thường với cường độ mạnh hơn khoảng 1.000 lần so với đèn LED.
Quan trọng hơn, điện năng mà đèn laser tiêu thụ sẽ chỉ bằng một nửa so với đèn LED, cho phép xe điện có thể chạy thêm một quãng đường nhất định trước khi cần sạc lại. “Tia laser khi được ứng dụng vào đèn chiếu sáng trên xe hơi sẽ cho ra ánh sáng trắng và mạnh nhưng hoàn toàn không gây hại tới mắt của con người”, BMW cho biết
Hãng BMW giải thích, về mặt định nghĩa, ánh sáng laser hoàn toàn khác biệt so với ánh sáng phát ra từ mặt trời hay những thiết bị nhân tạo. Sự khác biệt lớn nhất nằm ở đặc tính đơn sắc của ánh sáng laser. Nhờ đó, đèn pha sẽ tỏa ra những tia sáng với cường độ lớn hơn gấp nhiều lần so với đèn LED.
Dự kiến, mẫu siêu xe hybrid BMW i8 hoàn toàn mới sẽ được ứng dụng công nghệ đèn pha laser.