Nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đèn pha

Hơn nữa khi xe chạy trên đường có hệ thống đèn chiếu sáng thì việc chiếu sáng hết công suất của các bóng pha cốt là không cần thiết.. Công nghệ đèn pha Halogen đã làm cho sợi đốt Vonfram

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của

PGS TS Hồ hữu Hải Đề tài được thực hiện tại Bộ môn ô tô và xe chuyên

dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Kết quả trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Học Viên

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 4

LỜI NÓI ĐẦU 7

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÈN PHA TRÊN ÔTÔ VÀ XE MÁY 8

1.1 KHÁI QUÁT 8

1.2 CÁC LOẠI BÓNG ĐÈN PHA 8

1.2.1 Bóng đèn sợi đốt 8

1.2.2 Bóng đèn Halogen 10

1.2.3 Bóng đèn Xenon 11

1.2.4 Bóng đèn LED 20

1.3 HỆ THỐNG ĐÈN PHA TÍCH CỰC (AFS) 24

1.3.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh 24

1.3.2 Hệ thống đèn liếc động 25

1.4 Đèn pha trên xe máy 35

1.5 Mục tiêu và nội dung đề tài luận văn 40

1.5.1 Mục tiêu 40

1.5.2 Nội dung chính của đề tài 40

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN 42

2.1 Các phương án thiết kế 42

2.2 Mô hình hệ thống đèn pha tích cực cho xe máy 42

2.2.1 Xây dựng mô hình 42

2.2.2 Chế tạo mô hình 48

2.3 Thiết kế bộ điều khiển đèn pha tích cực cho xe máy 51

2.3.1 Yêu cầu làm việc của mạch điện điều khiển 52

2.3.2 Sơ đồ mạch điện của xe 52

2.3.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý của mạch điện điều khiển 54

2.3.4 Xây dựng mạch mô phỏng trên máy tính 63

2.3.5 Thiết kế mạch in 65

CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HOẠT

ĐỘNG HỆ THỐNG ĐÈN PHA TÍCH CỰC CHO XE MÁY 68

3.1 Thuật toán điều khiển 68

3.2 Mô tả chương trình 69

3.3 Mô phỏng hoạt động của hệ thống 70

KÊT LUẬN CHUNG 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC 1 77

PHỤ LỤC 2 80

8 Hình 1.8 Sự bố trí quang học của đèn pha projector 17

9 Hình 1.9 Vai trò của phản xạ cho sự phân bố chiếu ánh sáng 17

11 Hình 1.11 Tính chất trực chuẩn của thấu kính phi cầu và tính chất

trực chuẩn của thấu kính hình cầu

18

12 Hình 1.12 Kết cấu thấu kính màu (hình phía trên) và

nguyên tắc sửa chữa (hình phía dưới)

19

14 Hình 1.14a là hệ thống ánh sáng đèn LED phía trước trên chiếc xe

16 Hình 1.15 Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh 24

17 Hình1.16 Đèn chiếu sáng góc cua tắt khi đi thẳng 25

18 Hình 1.17 Đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật lên cùng với đèn xi nhan 25

22 Hình 1.21 Đèn liếc động thay đổi vùng sáng bằng gương 26

23 Hình 1.22 Đèn liếc động thay đổi vùng sáng bằng cách di chuyển cả

chóa đèn phản xạ

26

24 Hình 1.23 Sơ đồ hệ thống đèn pha tích cực (AFS) 27

25 Hình1.24 CL- Ánh sáng ngoại thị, ML- Ánh sáng đường cao tốc,

HB - Chùm tia chính, FFL - Sương mù nhẹ, AWL - Thời tiết không

tốt, TL - Ánh sáng nội thị, BL - Ánh sáng vào cua

28

26 Hình 1.25 Loại C (cơ bản) hình chiếu bằng của chùm tia gần (phía

bên trái),Loại C (cơ bản) hình chiếu đứng của chùm tia gần

29

27 Hình 1.26 Hình chiếu bằng của loại V (nội thị) chùm tia gần 30

28 Hình 1.27 Hình chiếu bằng của lớp E (đường cao tốc) chùm tia xa

‘trái’; Hình chiếu đứng của loại E (đường cao tốc) chùm tia xa Khu

vực ánh sáng màu vàng cho thấy chùm tia tăng 0,25 0 cho phạm vị

mở rộng

31

29 Hình 1.28 Hình chiếu bằng của loại W (đường ướt) chùm tia gần 31

30 Hình 1.29 Hình chiếu bằng cho loại T (nội thị) Chùm tia gần 32

31 Hình 1.30 Hình chiếu bằng của loại T (nội thị) chùm tia gần 32

32 Hình 1.31 Màn đo cho xe có chùm sáng chiếu gần đối xứng 34

33 Hình 1.32 Màn đo cho xe môtô có chùm sáng chiếu gần không đối

xứng

34 Hình 1.33 Một số loại xe có đèn pha lắp cố định với tay lái 36

35 Hình 1.34 Một số loại xe có đèn pha lắp cố định với khung xe 36

36 Hình 1.35 Hệ thống đèn pha tích hợp thấu kính trên một số xe máy 37

37 Hình 1.36 Đèn xenon kết hợp thấu kính tự chế trên xe SH 37

38 Hình 1.37 Mẫu xe motor K1600 GT / K 1600 GTL của BMW

với hệ thống đèn pha thông minh

38

39 Hình 1.38 Một số chế độ làm việc của đèn pha thông minh xe motor

K1600 GT

39

40 Hình 2.1 Sơ đồ khối mô hình 43

41 Hình 2.2 Cấu tạo chóa đèn và bóng đèn xe Airblade 44

42 Hình 2.3 Hệ thống quang học của đèn pha xe Airblade 45

43 Hình 2.4 Xác định vị trí lắp các bóng hỗ trợ góc quay vòng 46

46 Hình 2.7 Chóa đèn Airblade đã khoan vị trí lắp đèn hỗ trợ chiếu

sáng khi vào đường vòng

49

49 Hình 2.10 Mạch bật đèn chiếu sáng phụ bằng tín hiệu xi nhan 56

50 Hình 2.11 Mạch tự động điều chỉnh cường độ sáng của đèn 58

51 Hình 2.12 Sơ đồ nguyên lý hệ thống đèn pha tích cực cho xe máy 60

52 Hình 2.13 Sơ đồ mạch điều khiển đèn pha tích cực cho xe máy 61

53 Hình 2.14 Sơ đồ các điểm đấu nối dây trên xe Airblade nguyên bản 62

54 Hình 2.15 Mạch mô phỏng tự động điều chỉnh cường độ sáng của

59 Hình 3.2 Khi chưa bật công tắc đèn ở nấc pha/cốt 71

60 Hình 3.3 Đèn phụ trái sáng khi bật xi nhan phải 71

61 Hình 3.4 Đèn phụ phải sáng khi bật xi nhan trái 72

62 Hình 3.5 Khi cường độ ánh sáng phía trước xe thay đổi 73

LỜI NÓI ĐẦU

Đèn pha trên xe là một bộ phận rất quan trọng giúp cho lái xe có thể thuận lợi khi tham gia giao thông vào ban đêm hoặc trong điều kiện sương mù Tuy nhiên khi vào những đoạn đường vòng phải thì nhiều xe bộc lộ hạn chế là góc chiếu sáng không theo hướng rẽ của xe khiến người lái xe bị hạn chế tầm nhìn rất rễ gây ra tai nạn Khi hoạt động vào ban đêm, nếu gặp xe chạy ngược chiều (có ánh đèn pha chiếu vào), cần thiết hướng chiếu sáng của đèn thấp xuống hoặc điều chỉnh hạn chế

độ sáng của đèn nhằm tránh gây chói mắt cho người điều khiển xe ngược chiều Hơn nữa khi xe chạy trên đường có hệ thống đèn chiếu sáng thì việc chiếu sáng hết công suất của các bóng pha cốt là không cần thiết Xét thấy xe máy chiếm tỷ lệ lớn trong các phương tiện tham gia giao thông ở nước ta, trong số đó có nhiều xe sử dụng đèn pha không thể quay theo hướng quay của tay lái Việc nghiên cứu thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống đèn pha tích cực cho xe máy có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cho việc phát triển và hoàn thiện hệ thống chiếu sáng trên xe máy

Luận văn tiến hành nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm chứng trên mô hình và thực hiện các công việc:

- Nghiên cứu tổng quan về đèn pha ô tô, xe máy

- Xây dựng mô hình hệ thống và bộ điều khiển đèn pha tích cực cho xe máy

- Xây dựng chương trình điều khiển đèn pha tích cực cho xe máy

- Mô phỏng, đánh giá hệ thống đèn pha tích cực của xe máy

Trong thời gian làm luận văn, tác giả đã có nhiều cố gắng tích cực và chủ động học hỏi, vận dụng các kiến thức đã được học và tìm hiểu các kiến thức mới Dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS TS Hồ Hữu Hải và các thầy trong Bộ môn ô

tô và xe chuyên dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội,

đề tài đã hoàn thành các mục tiêu và nhiệm vụ đặt ra Tuy nhiên vì điều kiện có hạn, lại nghiên cứu đa ngành nên bản luận văn không thể tránh khỏi những sai sót Rất mong các Thầy đóng góp ý kiến để bản luận văn được hoàn thiện hơn

Hà Nội, ngày 24 tháng 09 năm 2013

Tác giả

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐÈN PHA TRÊN ÔTÔ VÀ XE MÁY 1.1 KHÁI QUÁT

- Đèn pha xe máy được lắp phía trước xe, mục đích chiếu sáng con đường phía trước trong suốt thời gian xe chạy mà tầm nhìn của người lái xe bị giới hạn bởi không gian như, trời tối, trời mưa Nếu đèn pha mà không đáp ứng được tầm nhìn của người lái xe thì tai nạn giao thông có thể xẩy ra bất kỳ lúc nào Nhưng nếu đèn pha ôtô quá sáng sẽ làm chói mắt phương tiện hoặc người đi ngược chiều điều này cũng gây nên tai nạn giao thông

- Mọi người đều thấy được tầm quan trọng của chiếu sáng trên xe máy khi di chuyển trong bóng tối Đèn pha đã trải qua 120 năm lịch sử, từ những chiếc đèn khổng lồ cổ lỗ cho tới Bi-Xenon hay LED ngày nay

- Theo thông tin từ một tờ báo của công ty ôtô NISSAN đưa tin, khoảng 70% của xe tai nạn trên đường bộ xảy ra vào ban đêm cho người đi bộ do ảnh hưởng tầm nhìn của người lái xe do đèn pha không đáp ứng được tầm nhìn

sử dụng để chiếu sáng trên xe ôtô

Năm 1913, công ty điện Bosch, Đức, đã tiếp cận hợp lý đối với vấn đề này

và đưa ra sản phẩm „Bosch Light‟ Đây là hệ thống tích hợp đèn pha, máy phát điện một chiều và bộ điều chỉnh để tránh gây phiền phức cho khách hàng nếu mua các phầntử rời rạc Tuy nhiên, vẫn xuất hiện những tranh cãi xung quanh đèn pha sử dụng điện hiện đại và các đèn pha thế hệ cũ sử dụng gas Một giải pháp mới là kết hợp đèn pha chạy bằng nhiên liệu với đèn pha điện Các loại đèn pha này cùng tồn tại cho đến sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất Năm 1920, điện chiếm

ưu thế không chỉ trong đèn pha mà còn trong cả công nghệ chế tạo xe hơi

Cấu tạo bóng đèn dây tóc gồm vỏ bóng đèn làm bằng thủy tinh, bên trong có chứa dây điện trở volfram Dây volfram khi được đặt vào một mức điện áp nhất định và được nung nóng lên đến nhiệt độ 23000C sẽ sinh ra luồng ánh sáng trắng Ở nhiệt độ thấp hơn ánh sáng sinh ra sẽ yếu hơn, và ngược lại nhưng nếu cung cấp điện áp đặt vào hai đầu dây volfram lớn quá mức, nhiệt độ điện trở volfram quá lớn làm cho dây volfram bốc hơi nhanh gây nên hiện tượng đen bóng đèn và đốt cháy dây tóc làm dây tóc bị đứt Trong bóng đèn người ta hút hết không khí ra để ở môi trường chân không hạn chế hiện tượng oxy hóa dây điện trở volfram làm dây volfram dễ đốt cháy

Để dây tóc bóng đén có thể phát sáng ở nhiệt độ cao, có thể đặt vào bóng đèn một điện áp cao hơn, người ta bơm vào bóng đèn khí Argon với áp suất thấp Với cách này cường độ chiếu sáng của bóng đèn sẽ tăng thêm được khoảng 40% Đèn pha ôtô sử dụng loại sợi đốt do có tuổi thọ thấp, cường độ ánh sáng thấp hơn

so với các loại đèn khác cùng công suất, tiêu tốn nhiều điện năng nên bây giờ trên các xe máy đời mới người ta ít sử dụng

- Đèn chiếu gần (low - beam) ra đời cũng trong thời kỳ này:

Lái xe trong đêm vẫn bị ảnh hưởng bởi vấn đề rất cũ là gây chói mắt của những chiếc xe đi ngược chiều Các kỹ sư đã cố gắng rất nhiều năm giải quyết vấn

đề này bằng cách sử dụng thiết bị chống lóa mắt và tìm ra phương pháp lắp đặt đèn pha Hai đèn chiếu riêng biệt với hai chùm ánh sáng mang lại hiệu quả cao hơn,

đó đèn chiếu xa và chiếu gần

- Bóng đèn bilux – giải pháp tất cả trong một:

Năm 1924, chuyên gia về đèn Osram đưa ra giải pháp kỹ thuật mới nhằm giảm chói mắt cho xe đi ngược chiều là dùng bóng đèn có hai sợi đốt, kết hợp

cả chùm tia chiếu gần và xa trên cùng một gương phản xạ Thay vì phải dùng 2 nguồn sáng với hai chóa đèn riêng biệt cho 2 chế độ chiếu xa và chiếu gần

- Đèn chiếu gần không đối xứng - sáng hơn về phía bên phải:

Năm 1957, đèn chiếu gần không đối xứng xuất hiện Loại đèn này có cường độ sáng cao hơn phía bên tay phải, nơi hay có người đi bộ và xe đạp mà lái

xe thường rất khó phát hiện trong đêm Và được chính quyền đức chính thức công nhận việc sử dụng đèn chiếu gần không đối xứng trên ô tô

từ sợi đốt làm cho bóng đèn trở nên sáng Ngoài ra nó cũng giúp đốt nóng sợi đốt một cách mạnh mẽ và cho nguồn ánh sáng tốt hơn

Công nghệ đèn pha Halogen đã làm cho sợi đốt Vonfram sản xuất ra ánh sáng hiệu quả hơn đèn sợi đốt bình thường, các bóng đèn Halogen đầu tiên được sử dụng trên xe ôtô là H1, đã được giới thiệu vào năm 1962 bởi một tập đoàn bóng đèn của Châu Âu và các nhà sản xuất đèn pha Bóng đèn này có một sợi đốt tiêu thụ

điện năng H1 (55 watt - 12 volt tạo ra 1550 lumen (lm)) H2 (55 watt - 12 vôn tạo ra

1820 lumen), H3 (55 watt - 12 vôn tạo ra 1450 lumen)

Đèn pha ôtô sử dụng loại bóng đèn Halogen, hầu hết trên các đèn pha ôtô hiện nay đang được sử dụng đèn Halogen vì nó có một số ưu điểm, tuổi thọ của bóng đèn Halogen cao hơn bóng đèn sợi đốt, một bóng đèn Halogen vào khoảng 1.000 giờ chiếu sáng, giá thành thấp, có kích thước khác nhau, hiệu suất chiếu sáng cao Tuy nhiên đèn halogen cũng có một số nhược điểm, lãng phí năng lượng do phải dùng điện năng để đốt nóng sợi dây tóc lên đến khoảng 2.5000C và khi bóng đèn hỏng gây ô nhiễm cho môi trường vì trong bóng đèn có chứa chất khí halogen

1.2.3 Bóng đèn Xenon

Hình 1.3 Bộ đèn xenon và bộ tăng áp

Năm 1991 đèn pha Xenon ra đời Nguồn sáng của đèn này gồm khí Xenon

và một lượng nhỏ muối kim loại Bằng cách sử dụng bộ tăng áp (Ballast) tạo

ra những sung ngắn với điện áp lên đến 28.000 volt, đèn Xenon được sử dụng từ năm 1995 và bắt đầu thay thế các bong đèn sợi đốt HID là viết tắt của cụm từ xả khí cường độ cao, đó là một thuật ngữ đề cập đến hồ quang điện tạo ra ánh sáng Các đèn thường được biết như là đèn xả khí, và tạo ra nhiều ánh sáng hơn trong cùng một mức tiêu thụ năng lương so với bóng đèn Vonfram bình thường và Vonfram - Halogen Bởi vì, tăng lượng ánh sáng có trong bóng HID so với bóng

đèn Halogen thì đèn HID sản sinh ra một hình chùm nhỏ rọt hơn đèn Halogen, và đèn pha Xenon sản sinh ra một chùm tia mạnh mẽ hơn

Trên ôtô đèn HID thường được gọi „đèn pha Xenon‟, mặc dù chúng có chứa chất Halogen, và chất khí Xenon Ánh sáng từ đèn pha Xenon lộ ra một màu xanh nhạt khác biệt khi so sánh với đèn dây tóc Volfram Bóng đèn HID không chạy trên dòng điện một chiều điện áp thấp, vì vậy bóng đèn HID cần có một bộ chấn lưu đánh lửa nằm ở bên ngoài Ignitor được tích hợp vào các bóng đèn D1 và

hệ thống D3, hoặc là một phần của chấn lưu trong hệ thống D2 và D4 Chấn lưu điều khiển dòng điện đến bóng đèn, sự đánh lửa và quá trình hoạt động của chấn lưu trong ba giai đọan

- Đánh lửa: một xung điện áp cao được sử dụng để sản sinh ra một tia lửa điện, để ion hóa khí xenon, tạo ra đường dẫn xuyên qua hai cực Vonfram Làm giảm điện trở giữa khe hở, và làm dòng điện chạy giữa hai cực

- Giai đoạn ban đầu: bóng đèn được kiểm soát bằng tình trạng quá tải Bởi vì hồ quang hoạt động ở công suất cao, nhiệt độ tăng lên nhanh chóng, các kim loại muối bay hơi, hồ quang được tăng cường, và làm cho quang phổ đầy đủ hơn, điện trở giữa hai cực cũng giảm xuống, chấn lưu điện tử kiểm soát vòng lặp và tự động chuyển sang hoạt động liên tục

- Hoạt động liên tục: tất cả các kim loại muối trong giai đoạn hơi, hồ quang đã hình thành ổn định, và hiệu quả phát sáng đã đạt đến giá trị của nó, bây giờ chấn lưu cung cấp nguồn điện ổn định vì vậy hồ quang sẽ không nhấp nháy Điện áp hoạt động ổn định là 85 volt AC cho D1 và hệ thống D2, 42 volt AC cho hệ thống D3 và D4 Tần số của dòng điện xoay chiều dạng sóng vuông thường 400Hz hoặc cao hơn

- Bóng đèn HID sản xuất ra 2800 và 3500 lumen chỉ tiêu tốn 35 và 38 watt điện, trong khi bóng đèn Halogen sản xuất ra 700 và 2100 lumen lại tiêu tốn điện nhiều hơn vào khoảng 40 và 72 watt ở 12,8 vôn

- Các bóng đèn HID có ghi các ký hiệu D1S, D1R, D2S, D2R,D3S, D3R, D4S, và D4R Trong đó; Chữ D trong các ký hiệu là (discharge – sự phóng điện), chữ S là (shield – tấm chắn), và chữ R là (reflector - gương phản xạ) Các hồ quang trong

sử dụng trong máy chiếu quang học Chữ „R‟ trong bóng D1R, D2R, D3R, và D4R được thiết kế để sử dụng trong quang học kiểu đèn pha phản xạ Chúng có một mặt nạ mờ đục bao gồm các phần cụ thể của lá chắn, các mép tạo điều kiện cho việc tạo ra quang học của ranh giới ánh sáng/tối gần đầu của chùm ánh sáng thấp, bóng đèn HID dùng trên ôtô làm phát ra ánh sáng tia cực tím đáng kể mặc dù

có lá chắn

- D2S: là loại bóng dùng cho các chóa đèn có màng chắn lóa và có thấu kính giúp gom ánh sáng để không làm chói xe lưu thông ngược chiều

Hình 1.4 Cấu tạo chóa đèn và bóng đèn D2S

- D2R Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho các chóa đèn chỉ có mặt phản xạ

Có một lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe đi ngược chiều

Tấm chắn

Chóa đèn

Kính khuyếch tán

Hình 1.5 Cấu tạo chóa và bóng đèn D2R

- D1S Là loại bóng dùng cho các chóa đèn có màng chắn lóa và có thấu kính giúp gom được nhiều ánh sáng hơn (được tích hợp bộ khởi động)

Hình 1.6 Cấu tạo bóng đèn D1S UltraBlue

- D1R là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho các chóa đèn chỉ có mặt phản xạ

Có một lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe đi ngược chiều (được tích hợp bộ khởi động)

- Các đèn pha HID cung cấp nguồn sáng lớn hơn đáng kể, và lượng ánh sáng nhiều hơn so với bóng đèn Halogen vào khoảng 3000 lumen và 90 mcd/m2 so với

1400 lumen và 30 mcd/m2 Nếu nguồn ánh sáng của bóng đèn HID được sử dụng trong đèn pha quang học, thì ánh sáng được sử dụng nhiều hơn Do đó, đèn pha HID đóng góp vào việc lái xe an toàn Nhưng do ánh sáng của đèn HID quá cao cũng làm tăng nguy cơ gây tai nạn cho xe đi ngược chiều

- Bóng đèn HID cung cấp hiệu quả cao hơn (tạo ra nhiều ánh sáng hơn và tiêu tốn ít năng lượng hơn) so với bóng đèn halogen Cường độ cao nhất của bóng đèn

halogen là H9 và HIR1 mà chỉ sản sinh ra 2100 đến 2530 lumen và tiêu tốn hết 70 watt điện ở 12 volt, một bóng HID loại D2S sản sinh ra 3200 lumen trong quá trình hoạt động tiêu tốn mất 42 watt điện giảm tiêu thụ điện năng nghĩa là tiêu thụ ít nhiên liệu

- Đèn pha projector: nó được biết từ đầu thế kỷ XIX và lần đầu tiên được sử dụng trong máy chiếu phim Lần đầu tiên được trang bị trên xe ôtô là vào cuối năm

1960, là đèn tín hiệu, đến năm 1980 lần đầu tiên được áp dụng cho đèn pha ôtô, Hella và Cibie phát triển đèn pha projector chùm tia gần như trong cùng một thời gian, và chiếc xe đầu tiên được trang bị là chiếc xe của hãng BMW Với sự giới thiệu của bóng đèn Xenon bắt đầu vào năm 1990, đèn projector trở thành hệ thống quang học chủ yếu được sử dụng cho đèn pha Xenon ở Châu Âu Kể từ đó đèn pha projector đã kết hợp với nhiều chức năng

- Đèn pha projector phát ra 2 luồng ánh sáng gần và xa bằng cách điều chỉnh thấu kính

- Đường cong ánh sáng năng động với cả Halogen hoặc Xenon

- Kiểu mới với sự phân phối ánh sáng khác nhau chẳng hạn như trên đường cao tốc

có ánh sáng khác với thời tiết xấu

- Đèn pha projector gồm có 4 phần chính: nguồn ánh sáng, gương phản xạ gần hình elip, một lá chắn, và một thấu kính hội tụ

Gương phản xạ là hình elip trong khung và vì thế hiển thị 2 tiêu điểm Nguồn ánh sáng đặt trong vùng lân cận của điểm tiêu cự gương phản xạ Nguồn Ánh sáng hội

tụ bởi gương phản xạ và một lần nữa tập trung gần tiêu điểm gương phản xạ thứ 2 nơi được đặt tấm chắn Chùm ánh sáng rọi vào mặt phẳng của lá chắn một phần dưới của chùm tia bị chặn lại bởi lá chắn, trong khi phần trên hướng vào thấu kính Mặt phẳng tiêu cự của thấu kính nằm trong mặt phẳng của lá chắn Hình ảnh của lá chắn trong lúc ấy chiếu xuống đường tạo ra ranh giới sáng tối rõ dệt trong tức thời, hình ảnh đó giống như hình học của lá chắn, hình ảnh lá chắn thì đảo ngược (đảo lộn, trái sang phải), đó là lý do tại sao ánh sáng từ nửa trên của tấm chắn soi sáng con đường trong khi ánh sáng hấp thụ bởi tấm chắn không làm chói mắt xe đi

ngược chiều bằng cách di chuyển lá chắn ra khỏi đường đi của chùm tia sáng, toàn

bộ chùm ánh sáng đến thấu kính và áng sáng từ nửa mặt phẳng thấp chiếu sáng không gian trên đường cắt Bằng cách này một chùm tia chính có thể được tạo ra

Hình 1.8 Sự bố trí quang học của đèn pha projector

- Gương phản xạ xác định cường độ và phân phối đầu ra của chùm tia Đối với một điểm nguồn sáng tại tiêu điểm phân phối chiếu sáng trên mặt phẳng tiêu điểm thấu kính chiếu xuống đường sao cho điểm trên mặt phẳng tiêu cự đối xứng nhau, đây là

lý do tại sao cường độ của ánh sáng từ thấu kính theo hướng phụ thuộc vào sự chiếu sáng của điểm tương ứng trong mặt phẳng tiêu cự

Hình 1.9 Vai trò của phản xạ cho sự phân bố chiếu ánh sáng

Hình 1.10 Nguyên tắc phản xạ

Để có thể phân bố ánh sáng đúng, gương phản xạ thường không thể là một elip đơn giản Các nhà thiết kế quang học cần gương phản xạ từ sự phân bố ánh sáng lên mặt phẳng tiêu cự của thấu kính Các nhà toán học ứng dụng hoặc các bề mặt tự do có thể sử dụng Ví dụ gương phản xạ có thể là bề mặt vỏ từ tập hợp riêng biệt bề mặt elip, với sự tập trung đầu tiên trong nguồn ánh sáng và sự tập trung thứ

2 di chuyển dọc theo mặt phẳng tiêu cự của thấu kính

- Chùm ánh sáng mạnh mẽ phân chia sau khi đi qua lá chắn với góc của hình nón ánh sáng vào khoảng 45 độ Cường độ ánh sáng thì không đủ cho một đèn pha Thấu kính được sử dụng để thu hẹp các chùm tia đặc biệt là hướng theo chiều dọc

để mở theo hướng thẳng đứng của chùm tia gần khoảng 10-15 độ

Hình 1.11 Tính chất trực chuẩn của thấu kính phi cầu (hình phía trên), tính chất

trực chuẩn của thấu kính hình cầu (hình phía dưới)

tế là một thấu kính để mà sửa chữa cái sai đó, bản thân thấu kính có thể là bề mặt của sự biến đổi Một thấu kính như vậy tạo ra một vết hình ảnh thật của mép lá chắn

ở trung tâm của chùm tia và một tiêu điểm cái mà uốn cong Vì lý do này lá chắn hình cong thì được dùng trong một số đèn pha (projector) Điều này cũng đặc biệt là nếu chùm tia là rất rộng và thấu kính góc mở lớn Hầu hết các đèn pha (projector) cho chùm tia gần có thể được thiết kế bằng lá chắn phẳng

Thấu kính thường phẳng - lồi bề mặt phẳng định hướng lá chắn Thiết lập này cho hiệu quả ánh sáng, cũng như thất thoát ánh sáng gây ra bởi sự phản xạ trên

2 bề mặt thấu kính là mức tối thiểu

Sử dụng một thấu kính với những đặc tính hình ảnh rất tốt giúp kiểm soát ánh sáng chói và tạo ra quá trình chuyển đổi ánh sáng - tối rất sắc nét Trong thực

tế, trong trường hợp này các đường cắt có thể là quá sắc nét, nó đem lại cho người lái xe hình ảnh rễ chịu Cấu tạo khuyếch tán trên bề mặt thấu kính hoặc một sóng ánh sáng lan truyền giao động có thể làm giảm độ sắc nét của vết cắt Tình trạng

kỹ thuật hiện nay là một thấu kính với sự cân bằng giữa giá trị ánh sáng chói và người lái xe thoải mái

Hình 1.12 Kết cấu thấu kính màu (hình phía trên) và

nguyên tắc sửa chữa (hình phía dưới)

Do kính phân tán vị trí của điểm tiêu cự cho áng sáng màu xanh gần thấu kính hơn so với ánh sáng màu đỏ Chỉ số khúc xạ của thủy tinh thay đổi theo bước sóng để chỉ số khúc xạ ánh sáng màu xanh thường cao hơn so với ánh sáng

đỏ (xem hình1.15) Hiệu ứng này được gọi tán sắc ánh sáng và có thể đo được bằng khoảng cách giữa mặt phẳng tiêu cự màu đỏ và màu xanh Nó có thể gây ra một đường viền màu đáng chú ý tại đường cắt của chùm tia, đặc biệt là khi đường cắt thì sắc nét Sự phân ly của ánh sáng dọc theo đường cắt có thể bị chặn khi các điểm tiêu cự của phần trên và phần dưới được bố trí theo hình1.12 ở phía dưới

1.2.4 Bóng đèn LED

- LED được viết tắt từ cụm từ trong tiếng anh (light emitting diode), LED bao gồm một chíp của vật liệu bán dẫn pha tạp với tạp chất khác để tạo ra một tiếp giáp P-N, giống như điốt khác Dòng điện chạy từ P(positive) đến N(negative), nhưng không theo chiều ngược lại Điện áp này gọi là điện áp phân cực thuận Nó tạo ra điện trường ngoài hướng từ P sang N Tức là ngược chiều điện trường chuyển tiếp và triệt tiêu điện trường chuyển tiếp làm cho các phần tử dẫn điện đa số là lỗ trống di chuyển từ P sang N còn điện tử di chuyển từ N sang P

Bước sóng của ánh sáng phát ra, do đó màu sắc của nó phụ thuộc vào năng lượng khoảng cách của các thành phần hình thành các đường giao nhau P-N Các electron

và lỗ trống kết hợp lại bằng một quá trình chuyển đổi không phóng xạ, trong khi sản xuất không có khí thải quang học, bởi vì đây là vật liệu khoảng cách gián tiếp Các vật liệu được sử dụng cho LED có một khoảng cách trực tiếp với năng lượng tương ứng với ánh sáng cận hồng ngoại, có thể nhìn thấy hoặc gần như tia cực tím

Hình 1.13 Nguyên lý hoạt động của đèn LED

- Năm 1990 một công nghệ hoàn toàn mới xuất hiện ở phía sau của chiếc xe, đó là điốt phát sáng dùng cho các đèn phanh, trong một vài năm đèn LED đỏ được sử dụng cho đèn tín hiệu Trong khi đèn LED có các màu khác tồn tại, màu đỏ dường như nhanh hơn và cao hơn

- Với việc sử dụng các điốt phát ra ánh sáng trắng (LED) để chiếu sáng phía trước của ôtô, đó là do độ tin cậy cao, kích thước nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp, và đèn LED sinh ra nhiệt thấp hơn là một sự lựa chọn tự nhiên cho hệ thống chiếu sáng ôtô Hiện nay, đèn LED đang được áp dụng cho hầu hết các đèn tín hiệu Hệ thống đèn LED chiếu sáng phía trước ôtô là sự phát triển tự nhiên trong nguồn ánh sáng và thiết kế quang học tiến bộ, Sự phát triển của công nghệ LED ánh sáng màu trắng với cường độ sáng tăng lên cho mỗi thiết bị, đã dẫn đến nguồn chiếu sáng phía trước ôtô, và cũng được ứng dụng cho chức năng của hệ thống AFS Hệ thống đèn LED cung cấp cho con người, chẳng hạn như tăng hiệu suất thị giác ngoại vi, giảm ánh sáng chói, và tăng khả năng cho sự lựa chọn của con người

- Hình1.14a và 1.14b cho thấy hai mẫu xe với hệ thống đèn LED chiếu sáng phía trước Hình 1.14a cho thấy dòng ánh sáng cao hệ thống chiếu sáng LED dựa trên ý tưởng của chiếc xe Fioravanti Yak được giới thiệu tại triển lãm Geneva Motor Hệ thống này dựa trên mỗi cái pha phản chiếu quang học cho mỗi cái đèn LED và được ứng dụng cho đèn sương mù và đèn pha tích hợp với các chùm tia chiếu xa và

các chùm tia chiếu gần (Hình 1.14b) cho thấy một hệ thống đèn LED chiếu sáng phía trước dựa trên ý tưởng của chiếc xe Mitsubishi SSU (super sports utility)

Hình 1.14a Hình 1.14b

- Hình 1.14a là hệ thống ánh sáng đèn LED phía trước trên chiếc xe Fioravanti Yak

- Hình 1.14b là một mảng đèn LED loại 5mm cho hệ thống chiếu sáng phía trước chiếc xe Mitsubishi

Với đèn LED phát ra ánh sáng màu trắng có kích thước là 5mm phát ra nguồn ánh sáng vào khoảng 1 lumen trong thực tế đèn Halogen chỉ phát ra ánh sáng vào khoảng 400 lumen ở trên đường, do đó đèn LED phải cần đến 700 cái điều này thi không thể thực hiện

Với đèn LED phát ra nguồn ánh sáng trắng cao có hình dạng nhỏ gọn và sản xuất chùm tia với một góc bằng một nửa bề rộng của 1000 đến 1600 Các đèn LED này phát ra nguồn ánh sáng vào khoảng 20 lumen đến 40 lumen Do đó, để sản xuất ra

1000 lumen thì phải cần từ 25 đến 50 cái đèn LED nhưng trên thực tế chỉ cần 400 lumen để chiếu sáng con đường phía trước của chiếc xe do đó chỉ cần từ 18 đến 35 cái đèn LED Mặc dù số đèn LED có giảm, nhưng do sản lượng ánh sáng ngày càng tăng cho mỗi thiết bị do vậy điều này vẫn chưa thực hiện được

Với đèn LED phát ra nguồn ánh sáng cực cao trong cùng một hình dạng với các đèn LED khác Tuy nhiên các đèn LED này sản sinh ra 120 lumen, do đó để sản sinh ra 1000 lumen thì phải cần 8 cái đèn LED và để sản sinh ra 400 lumen thì phải cần 6 cái đèn LED Giải pháp này có khả thi về quan điểm ánh sáng và tiêu thụ năng lượng

Loại đèn LED Đầu ra ban

Đối với các đèn LED phát ra nguồn ánh sáng cao và rất cao và hoạt động ở 350mA

và 700mA, tuổi thọ của đèn LED vào khoảng 10000 giờ

Nếu chỉ cần 6 đèn LED để sản xuất ra 400 lumen để chiếu sáng ở trên đường chỉ cần có kích thước vào khoảng 0,00075m2, đây là một không gian khá nhỏ có thể chấp nhận được

Bảng tóm tắt để sản xuất ra 400 lumen ở trên đường

Loại đèn LED Mảnh khu vực để sản xuất ra 400 lm chiếu xuống

hệ thống thì hết có 30W

Bảng tóm tắt hệ thống chiếu sáng phía trước của chiếc xe và mức tiêu thụ điện năng

Nguồn sáng công xuất cho

mỗi đèn (W)

công xuất để sản xuất ra 1000lm (W)

công xuất để sản xuất ra 400 lm chiếu sáng ở trên đường (W)

1.3.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh

Hình 1.15 Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh

Hệ thống đèn liếc tĩnh, thực chất của nó là bố trí nguồn sáng phụ bên cạnh đèn cốt thông thường, nguồn sáng phụ này có nhiệm vụ chiếu sáng góc cua khi xe vào cua

mà vùng sáng của đèn chiếu gần không chiếu tới, như hình vẽ bên trên, vùng sáng

là vùng sáng phụ của đèn chiếu sáng góc cua được bố trí bên cạnh đèn cốt Được

kích hoạt dựa vào ba yếu tố đó là góc đánh tay lái, tình trạng của đèn tín hiệu, tốc

Hình 1.20 Xoay đèn chiếu gần về hướng cua

Hình 1.21 Đèn liếc động thay Hình 1.22 Đèn liếc động thay đổi vùng sáng đổi vùng sáng bằng gương bằng cách di chuyển cả chóa đèn phản xạ

- Việc thay đổi vùng chiếu sáng của đèn chiếu gần được thực hiện dựa vào hai tín hiệu đó là góc xoay của vành lái và tốc độ xe

- Phạm vi góc xoay của đèn cốt

Hình 1.23 Sơ đồ hệ thống đèn pha tích cực (AFS)

Đèn AFS thông minh

Điều khiển tốc độ thấp Tốc độ trung bình - cao

Rẽ phải 00 cố định 00 - 100

(sang phải)

00 - 50(sang phải)

00 - 100(sang phải)

Rẽ trái 00 - 150

(sang trái)

0(Cố định)

00 - 150(sang trái)

00 - 7,50(sang trái)

- Điều kiện hoạt động

Điều khiển tốc độ thấp Tốc độ trung bình- cao

Tốc độ xe (chạy tiến) 10 km/h (6mph) hay hơn 30 km/h (19 mph)

hay hơn Góc vô lăng 60 hay hơn 7,50 hay hơn

Công tắc AFS Công tắc AFS bật on

- AFS phân phối ánh sáng khác nhau cho một số tình huống điểm hình Hình dưới đây cho thấy sự phân phối ánh sáng của AFS (advandced front lighting system) trong đó bao gồm: ánh sáng ngoại thị, ánh sáng đường cao tốc, chùm tia chiếu xa, sương mù nhẹ, thời tiết không tốt, ánh sáng nội thị, ánh sáng vào cua

Hình1.24 CL- Ánh sáng ngoại thị, ML- Ánh sáng đường cao tốc,

HB - Chùm tia chính, FFL - Sương mù nhẹ, AWL - Thời tiết không tốt,

TL - Ánh sáng nội thị, BL - Ánh sáng vào cua

Một đặc trương của sự phân phối ánh sáng nội thị là chùm tia sáng chiếu xuống đường rộng hơn, giảm khu vực xuống để ngăn chặn ánh sáng chói chiếu vào phương tiện khác, và sự chiếu sáng tốt của khu vực phía trước của chiếc

xe Khi lái xe vào đường cong thích hợp cho mô hinh chùm tia chiếu gần tự động chiếu dọc theo con đường và được bổ xung một lượng áng sáng, để chiếu sáng tốt hơn con đường đang tới Đối với đường cao tốc ánh sáng đối xứng tăng lên tầm nhìn rõ ràng là lớn hơn Tuy nhiên, đem tới ánh sáng chói cho giao thông Ngoài ra một ánh sáng cho thời tiết xấu cũng được kích hoạt, nên dẫn đến an toàn hơn, đặc biệt là trong điều kiện trời mưa và đường trơn Đây là một hệ thống chiếu sáng phía trước mới, cung cấp một bước tiến lớn trong công nghệ ôtô Nó mang lại lợi ích cho người lái xe và sẽ trợ giúp để cải thiện an toàn trên đường vào ban đêm

AFS là thiết bị tự động chiếu sáng tích cực với các chùm tia gần và chùm tia

xa trong một số điều kiện khác nhau Hệ thống bao gồm, một hệ thống điều khiển, các cảm biến để cung cấp tín hiệu đầu vào, và các bộ phận chấp hành được đặt ở

bên trái và bên phải của xe AFS giới thiệu các loại mới của sự phân phối ánh sáng

- Loại C (cơ bản) chùm tia gần

- Loại V (nội thị) chùm tia gần

- Loại E (đường cao tốc) chùm tia xa

- Loại W (đường ướt) chùm tia gần

Tất cả các chức năng có thể hoạt động trong các chế độ khác nhau, đặc biệt AFS quy định ở chế độ T (chế độ vào cua) mà nó được phân ra 2 loại:

- Loại 1 - loại động

- Loại 2 - loại tĩnh

Hệ thống có thể được trang bị với nguồn sáng halogen hoặc nguồn sáng Xenon

Những lợi thế của AFS so với các hệ thống đèn pha thông thường như sau:

- Sự phân phối ánh sáng thông minh: Một số ánh sáng phân phối khác ngoài chùm tia chiếu gần và chùm tia chiếu xa sẽ tạo ra các ánh sáng phù hợp với một số tình huống khác nhau, chẳng hạn như lái xe trên đường cao tốc, đường nội thị hoặc trong thời tiết bất lợi Sự thay đổi giữa các chế độ ánh sáng là liên tục

- Công nghệ mới sẽ được sử dụng để cải tiến những hạn chế của hệ thống chiếu sáng vào cua Ví dụ nhiều hơn một nguồn sáng có thể được sử dụng để tăng hiệu suất của chùm tia gần AFS có thể được trang bị trên xe không đối xứng, đó là đèn pha trên xe ôtô bên trái và bên phải có thể khác nhau Hơn nữa, sự xuất hiện của mỗi đèn có thể là quá khác nhau

- Hệ thống được trang bị giữa đèn pha và hệ thống tự động bù độ cao (không phân biệt nguồn ánh sáng được sử dụng)

Hình 1.25 Loại C (cơ bản) hình chiếu bằng của chùm tia gần (phía bên trái)

Loại C (cơ bản) hình chiếu đứng của chùm tia gần

- Loại C (cơ bản) chùm tia gần

Chùm tia gần cơ bản có thể được tạo ra một trong hai nguồn sáng Halogen hoặc Xenon và nó có thể được tạo ra nhiều hơn so với nguồn ánh sáng Hiệu suất chiếu sáng là 100%

- Loại V (nội thị) chùm tia gần

Một mô hình chùm tia chiếu sáng trở nên ngắn hơn và rộng hơn để đáp ứng môi trường xung quanh, với điều kiện xe ở tốc độ thấp chùm tia chiếu sáng trong nội thị nên cao hơn 20cd và thấp hơn 100cd, chùm tia có một chiều ngang rộng tốt cho tầm nhìn phát hiện người đi bộ ven đường, vạch chỉ làn đường cho người đi

bộ, đèn tín hiệu, và ngã tư Nó được kích hoạt ở tốc độ xe dưới 50 km/giờ hoặc độ sáng của mặt đường cao hơn 1cd/m2 Hiệu suất chiếu sáng được thiết lập đến 50%

Hình 1.26 Hình chiếu bằng của loại V (nội thị) chùm tia gần

Khu vực màu ánh sáng vàng cho thấy phần mở rộng chùm tia sáng mỗi bên

để chiếu sáng tốt cho phần đường đi bộ, đèn tín hiệu và ngã tư

- Loại E (đường cao tốc) chùm tia xa:

Khi tốc độ xe chạy với tốc độ lớn hơn 110 km/h, hoặc có đặc điểm tương tự với đường cao tốc, chùm tia xa cơ bản tự động di chuyển lên từ 0,250 đến 0,50,

để mở rộng phạm vi của ánh sáng ở phía trước của chiếc xe Hiệu suất chiếu sáng được thiết lập lên đến 100% Chiều dài của chùm sáng ở đường cao tốc vào khoảng 120m đến 200m và 3 lumen đến 5 lumen trong chùm sáng

Hình 1.27 Hình chiếu bằng của lớp E (đường cao tốc) chùm tia xa ‘trái’; Hình chiếu đứng của loại E (đường cao tốc) chùm tia xa Khu vực ánh sáng màu vàng

cho thấy chùm tia tăng 0,25 0 cho phạm vị mở rộng

- Loại W (đường ướt) chùm tia gần:

Sau khi phát hiện trời mưa hoặc có nước trên đường hoặc nếu gạt nước kính chắn gió được bật, các lớp cơ bản là thay đổi Sự chiếu sáng của đường phía trước của chiếc xe giảm để ngăn chặn ánh sáng chói và tăng ánh sáng cho hai phía bên đường Hiệu suất chiếu sáng được thiết lập lên đến 100%

Hình 1.28 Hình chiếu bằng của loại W (đường ướt) chùm tia gần

Khu vực ánh sáng màu vàng cho thấy ánh sáng tốt hơn vùng biên và giảm chiếu sáng phía trước của xe

- Chế độ uốn cong T (chế độ vào cua):

Một hệ thống chùm tia uốn cong là ánh sáng phía trước chiếc xe bằng cách tự động điều khiển chuyển hướng biến ánh sáng thẳng thành ánh sáng cong để soi sáng nơi

mà chiếc xe đang vào cua Các chùm tia uốn cong là nhằm cải thiện sự an toàn, thoải mái, và thuận tiện cho người lái xe bằng cách tăng tầm nhìn về phía trước Đối với hệ thống đèn không có chùm tia uốn cong nó trở nên khó khăn hơn để chiếu

sáng mặt đường phía trước khi mà xe vào cua bán kính đường cong bị giảm Từ dữ liệu tai nạn của cục quản lý đường cao tốc liên bang (FHWA) chỉ ra rằng tỷ lệ tai nạn tăng lên đối với bán kính cong của đường giảm đi Von Hoffmann (2001) và Schwab (2003) đã phân tích dữ liệu tai nạn FHWA và thấy rằng bán kính cong nhỏ hơn 100 m có liên quan với tỷ lệ tai nạn cao

Hình 1.29 Hình chiếu bằng cho loại T (nội thị) Chùm tia gần

Đây là một ví dụ cho chế độ vào cua động, nơi mà tất cả chùm tia xoay về

một bên Trong chế độ vào cua tĩnh một nguồn ánh sáng được bật thêm trên các đèn

pha, khi chiếc xe đang vào đường cong Nguồn ánh sáng bổ sung phải là phần không thể tách rời của đèn pha

Hình 1.30 Hình chiếu bằng của loại T (nội thị) chùm tia gần

Đây là một ví dụ về chế độ vào cua tĩnh Kích hoạt nguồn ánh sáng bổ sung (chế độ tĩnh) làm tăng sự chiếu sáng vùng bên (vùng ánh sáng màu vàng) và chiếu theo hướng của đường cong

- Những công trình nghiên cứu ở trong nước thì chưa thấy có tác giả nào

- Đèn pha hiện tại hoạt động bằng điện, vị trí lắp theo cặp, một hoặc hai trên mỗi chiếc xe Một hệ thống đèn pha là cần thiết để sản xuất ra chùm ánh sáng xa hoặc

chùm ánh sáng gần, có thể đạt được bởi một cái đèn cho từng chức năng hoặc cái đèn đa chức năng Chùm tia phóng xa nhất của ánh sáng để tăng tối đa tầm nhìn, nhưng sản sinh ra quá nhiều ánh sáng chói khi có nhiều xe có mặt trên đường Bởi

vì không kiểm soát được những ánh sáng đặc biệt, chùm tia xa cũng gây lóa mắt từ sương mù, mưa, và tuyết do sự phản xạ của những giọt nước, chùm tia gần kiểm soát chặt chẽ hướng lên, để cung cấp tầm nhìn an toàn về phía trước mà không có ánh sáng chói quá mức gây ra lóa mắt cho xe đi ngược chiều, và được bộ giao thông vận tải Việt Nam quy định và theo quy định kỹ thuật Châu Âu ECE 112; ECE 113 Theo „quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về đặc tính quang học đèn chiếu sáng phía trước của phương tiện giao thông cơ giới đường bộ; QCVN 35: 2010/BGTVT;

- Theo “Phục lục 1: Thử đặc tính quang học đèn chiếu sáng phía trước của xe có chùm sáng chiếu gần đối xứng”:

+ Điều 2.1.1: Khi đo độ rọi của đèn phải sử dụng một màn đo (hình 1.31) đặt phía trước cách đèn 25 m và vuông góc với đường thẳng nối sợi đốt của đèn với điểm HV

+ Điều 2.2.2: Độ rọi trên màn đo của đèn, chùm sáng gần phải thỏa mãn các yêu cầu trong bảng 1 sau:

Bảng 1 Yêu cầu độ rọi các điểm đo

1 Điểm bất kỳ trên và phía trên đường h-h ≤ 0,7

2 Điểm bất kỳ trên đường 50L - 50R, trừ 50V ≥ 1,5

Hình 1.31 Màn đo cho xe có chùm sáng chiếu gần đối xứng

Chú thích: Đơn vị độ được sử dụng trên màn đo khi đo theo nguyên lý 2 của phụ lục 15; Đơn vị dài được sử dụng khi đo theo nguyên lý 1 của phụ lục 15

- Theo „phục lục 2 của QCVN 35 : 2010/BGTVT, thử đặc tính quang học đèn chiếu sáng phía trước của xe môtô có chùm sáng chiếu gần không đối xứng

+ Điều 2.1.1 Khi đo độ rọi của đèn phải sử dụng một màn đo (hình 1) đặc phía trước cách đèn 25 m và vuông góc với đường thẳng nối sợi đốt của đèn với điểm HV

+ Điều 2.2.2 Độ rọi trên màn đo của chùm sáng chiếu gần phải thỏa mãn các yêu cầu trong bảng 1 sau:

Bảng 2: Yêu cầu độ rọi các điểm đo

6 Bất kỳ điểm nào trong vùng III ≤ 0,7

Hình 1.32 Màn đo cho xe môtô có chùm sáng chiếu gần không đối xứng

+ Theo điều 2.3 Yêu cầu đối với chùm sáng chiếu xa, Điều 2.3.1.1 Giao điểm HV của hai đường h - h và v - v phải có độ rọi ít nhất bằng 90% độ rọi lớn nhất Giá trị độ rọi lớn nhất đó (Elớn nhất) không được nhỏ hơn 32 lux và không được lớn hơn 240 lux; Điều 2.3.1.1 Bắt đầu từ điểm HV theo phương nằm ngang sang phải và trái, độ rọi của chùm sáng chiếu xa không được nhỏ hơn 16 lux với khoảng cách tới 1125 mm và không nhỏ hơn 4 lux với khoảng cách tới 2250 mm

Theo điều 4 màn đo

1.4 Đèn pha trên xe máy

Đèn pha trên xe máy hiện nay được thiết kế và lắp đặt khá đa dạng, một số loại xe có đèn pha lắp cố định với tay lái và quay cùng trục lái như các xe: Honda Future X, Nozza, Vespa

Honda Click Honda Airblade Nouvo RC

Hình 1.34 Một số loại xe có đèn pha lắp cố định với khung xe

Hình 1.33 Một số loại xe có đèn pha lắp cố định với tay lái

Trong khi đó, một số loại xe khác lại có đèn pha lắp cố định với khung xe nên không quay cùng trục lái khi xe đổi hướng chuyển động, như các xe Honda Click, Honda Airblade, Nouvo RC……

Một số xe hiện nay để tăng khả năng hội tụ của chùm tia sáng, nâng cao hiệu năng chiếu sáng, không làm lóa mắt người đi ngược chiều tránh gây tai nạn, đã kết hợp thêm thấu kính hội tụ(projector) Thông thường, thấu kính này chỉ sử dụng cho đèn cos ở chế độ chiếu gần, muốn sử dụng cho cả chế độ chiếu xa phải có biện pháp thay đổi vị trí tim đèn pha hoặc các biện pháp khác để cho kết quả chùm sáng qua thấu kính tạo thành vệt sáng đủ rộng và xa theo quy định của đèn pha(100m)

Hình 1.35 Hệ thống đèn pha tích hợp thấu kính trên một số xe máy

Hình 1.36 Đèn xenon kết hợp thấu kính tự chế trên xe SH

Công nghệ đèn pha thông minh trên xe máy lần đầu tiên được BMW giới thiệu trên mẫu xe motor K1600GT / K 1600 GTL vào năm 2011

Công nghệ Adaptive Headlight (đèn pha thích nghi thông minh) chỉ được áp dụng trên một số dòng ô tô chứ chưa được phổ biến rộng rãi nhưng lần đầu tiên được áp dụng cho mẫu xe K1600GT Khác với hệ thống đèn pha truyền thống chỉ chiếu sáng phụ thuộc theo hướng tay lái, hệ thống Adaptive Headlight sẽ tự động nghiêng và chiếu sáng góc rẽ, mang lại tầm quan sát rộng khi đi ban đêm Hệ thống đèn pha đặc biệt này giúp người lái xe có những tầm quan sát đường tốt nhất Khi

đi vào đường cong, những tia sáng của đèn pha sẽ chủ động quay theo hướng của đường, vì vậy người lái xe luôn quan sát tốt phía trước

Bên cạnh đó, theo công bố của BMW hệ thống đèn sẽ được kích hoạt bất cứ khi nào chiếc xe chuyển động về phía trước Khi chiếc xe lùi hay đỗ, thì đèn pha sẽ

tự động tắt Ngoài ra, Adaptive Headlight cũng có thể điều chỉnh cường độ sáng Do

đó, xe có thể sử dụng đèn Xenon mà không làm chói mắt người đi ngược chiều Sau đây là một số chế độ làm việc của đèn pha thông minh trên xe motor K1600 GT

Hình 1.37 Mẫu xe motor K1600 GT / K 1600 GTL của BMW

với hệ thống đèn pha thông minh

- Để chuyển chế độ pha cốt, hệ thống trên xe sử dụng mô tơ làm quay cụm đèn

- Để hỗ trợ chiếu sáng các góc vòng trái, phải, hệ thống sử dụng mô tơ điều khiển xoay gương phản chiếu

- Ngoài ra, hệ thống có thể tự động điều chỉnh cường độ sáng đèn pha nhờ cảm biến ánh sáng phía đầu xe

Với những ưu việt của hệ thống đèn pha trên đã đem lại hiệu quả chiếu sáng hoàn hảo cho chiếc xe Tuy nhiên, với việc tích hợp công nghệ đèn pha thông minh

và các công nghệ khác trên xe, giá thành của một chiếc motor K1600 GT / K 1600 GTL không hề nhỏ (21000USD/chiếc) tại Mỹ

1.5 Mục tiêu và nội dung đề tài luận văn

Qua khảo sát ta thấy, hệ thống đèn pha ô tô rất phát triển, hiện đại Tuy nhiên

hệ thống đèn pha cho xe máy chưa được quan tâm nhiều Tại Việt Nam, số lượng xe máy lưu hành rất lớn Trong số đó, nhiều xe thiết kế cụm đèn pha cố định với khung

xe như(Honda Airblade, Honda click, Nouvo… ) khiến cho việc thay đổi hướng chiếu sáng không trùng hướng đánh lái của xe, nhất là khi xe vào đường vòng, gây hạn chế tầm quan sát của lái xe, thiếu an toàn và làm tăng tỷ lệ tai nạn giao thông Chính vì vậy đòi hỏi phải nghiên cứu hoàn thiện hệ thống chiếu sáng của xe máy Việc nghiên cứu chế tạo thử nghiệm mô hình hệ thống đèn pha tích cực cho xe máy thể hiện qua đề tài là rất cần thiết, với mục tiêu và nội dung như sau:

- Thiết kế, chế tạo thử nghiệm được hệ thống đèn pha tự động giảm cường độ sáng của đèn pha cốt khi xe hoạt động vào ban đêm nơi có ánh sáng của đèn đường hỗ trợ, nhằm tiết kiệm nhiên liệu

1.5.2 Nội dung chính của đề tài

Luận văn tiến hành nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm chứng trên mô hình và thực hiện các công việc:

- Nghiên cứu tổng quan về đèn pha ô tô, xe máy

- Thiết kế bộ điều khiển và mô hình hệ thống và đèn pha tích cực cho xe máy