Trong khái niệm hệ thống chiếu sáng chủ động hiện nay không chỉ đơn thuần là thay đổi vùng chiếu sáng chủ động theo góc cua. Các nhà sản xuất hướng tới chiếu sáng chủ động là phải tương thích, điều chỉnh luồng sáng theo điều kiện đường xá, khơng chỉ về góc cua, mà cả về khơng gian xe đang chạy.
Nhờ việc sử dụng một hệ thống thấu kính có thể thay đổi dịch chuyển tâm sáng từ nguồn tới thấu kính và sắp xếp hệ thống chắn sáng, nguồn sáng trong ơtơ cịn có thể điều chỉnh gần xa, tỏa rộng hay thu hẹp, tăng hay giảm cường độ sáng. Việc điều khiển các chế độ chiếu sáng dựa trên các tín hiệu tốc độ, góc lái, tải trọng… mà các cảm biến đưa về mạch điều khiển. Mạch điều khiển sẽ xử lý thơng tin và phát các tín hiệu điều khiển các cơ cấu chấp hành theo các chương trình lập trình sẵn.
Dưới đây là các chế độ xe chạy trong điều kiện địa hình đường xá khác nhau: - Trong điều kiện xe chạy trên đường nông thôn: Mặc dù mật độ phương tiện giao thông khơng đơng đúc nhưng do tình trạng đường xá xấu và khơng có hệ thống chiếu sáng giao thông. Hệ thống chiếu sáng chủ động (AFS) điều chỉnh luồng ánh sáng mở rộng về hai bên, cường độ sáng tương đối lớn.
Hình 2.19: Xe có sử dụng hệ thống AFS và khơng sử dụng AFS ở đường nông thôn
- Trong điều kiện xe chạy trong thành phố: mật độ xe đông đúc, khoảng cách giữa các thành phần giao thông gần nhau, nhiều cua hẹp, gãy khúc. Hệ thống AFS điều chỉnh ánh sáng ngoài việc chuyển hướng thì cịn phải hạ thấp, mở rộng về hai bên, cường độ sáng vừa phải.
Hình 2.20: Ngồi việc chiếu sáng theo các ngõ rẽ trong thành phố
Hình 2.21: Vùng chiếu sáng phải mở rộng về hai bên và hạ thấp
- Khi xe chạy trên xa lộ: Lúc này xe có tốc độ cao đèn phải hoạt động ở một chế độ khác: chiếu xa hơn vì yêu cầu về tầm nhìn xa hơn, mạnh hơn vì xe chạy trong không gian tối hơn. Nhưng, hệ thống phải hạ tầm sáng bên phía đối diện để khơng làm chói xe chạy ngược chiều, không ảnh hưởng người vượt bên trái.
Hình 2.22: Trên đường xa lộ
Ngày nay với sự phát triển của kỹ thuật định vị tồn cầu, các nhà sản xuất đang tính tới việc kết hợp hệ thống định vị với hệ thống chiếu sáng. Tức là, hệ thống định vị với các bản đồ chi tiết được cài đặt sẵn sẽ xác định chính xác tình trạng cung đường người lái đã chọn, bao gồm cả các ngã rẽ hay cua vòng. Kết hợp với tốc độ xe đang chạy, hệ thống điều khiển sẽ thay đổi, đáp ứng vùng chiếu sáng tùy theo điều kiện địa hình. Tất nhiên, sự thay đổi này nhanh chậm là phụ thuộc vào tốc độ của xe.
Việc sử dụng hệ thống định vị toàn cầu sẽ cho phép xe chiếu sáng chủ động hoàn toàn.
2.2 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LED MA TRẬN THÔNG MINH TRÊN XE AUDI A8 2.2.1 Giới thiệu về hệ thống. 2.2.1 Giới thiệu về hệ thống.
Theo thống kê có tới khoảng 30% tai nạn xảy ra vào ban đêm. Mặc dù bộ não con người nhận được 90% thông tin thông qua đôi mắt, nhưng mắt lại là một liên kết yếu vào ban đêm. Hiểu được điều này Audi A8 đã cho ra mắt hệ thống đèn pha ma trận LED mới của công ty. Một loạt các đèn LED mạnh mẽ có thể được bật, tắt hoặc mờ tùy thuộc vào điều kiện lái xe. Hệ thống có thể phản ứng với sự hiện diện của xe ơ tơ đang chạy, và có thể sử dụng dữ liệu tuyến đường từ hệ thống vệ tinh để điều chỉnh chùm sáng theo các đường cong tiệm cận.
Hệ thống phù hợp với nhiều loại điều kiện mặt đường khác nhau. Nó có thể tạo ra 25 đoạn điều khiển riêng biệt trên đèn pha mà khơng có cơ chế điều khiển cố định nào (tức hệ thống hoạt động dựa vào điều kiện thực tế chứ không phải được lập trình sẵn). Khoảng chiếu sáng của xe cũng được tăng lên. Hơn nữa, các tài xế còn được lái xe với chùm sáng cao mà khơng cần tập trung nhìn.
2.2.2 Nguyên lý điều khiển
Cấu tạo
Cấu tạo của hệ thống bao gồm 3 bộ phận chính:
Camera, Matrix LED control unit, Matrix LED light modules (mỗi bên có 5 LED).
Hình 2.23: Xe khơng có hệ thống
Hình 2.25: Cấu tạo hệ thống đèn LED ma trận
Hình 2.26: Cấu tạo hệ thống đèn LED ma trận
Trong Matrix LED light modules có 5 gương phản chiếu- mỗi cái lại có một chip chứa 5 LED. Mỗi con LED trên chip được điều khiển riêng biệt và có thể tháo rời được.
Hình 2.27: Cấu tạo Matrix LED light modules
Hình 2.28: Cấu tạo Matrix LED light modules
Nguyên lý điều khiển
Khi xe lưu thông trên mặt đường vào ban đêm. Khi đó đèn đầu được bật. Xe chuyển động phía trước sẽ được phát hiện ra trong khoảng cách 300- 400m nhờ camera của hệ thống.
Hình 2.29: Xe khơng có hệ thống LED ma trận ma trận
Hình 2.30: Xe có hệ thống LED ma trận
Sau khi camera nhận biết được có xe ở phía trước và gửi tín hiệu về bộ điều khiển của hệ thống. Hệ thống sẽ xuất tín hiệu điều khiển riêng lẻ tới các chip và các LED trong modules. Tắt hoặc làm mờ các đèn LED trong vùng nhận biết có xe. Tất cả các xe được phát hiện ra sẽ mờ dần để khơng làm lóa mắt các tài xế chạy ngược chiều.
Khi có xe bị hư hỏng phía trước hay có vật cản, camera sẽ phát hiện ra trước khoảng cách 30m và có thêm 1,3s thời gian phản hồi bổ sung so với xe không trang bị hệ thống. Từ đó đảm bảo sự chuẩn bị và thời gian phản ứng cho người lái.
Hình2.31: Xe khơng có hệ thống LED ma trận trận
2.3 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LASERLIGHT 2.0 VÀ ĐÈN HẬU OLED CỦA BMW
BMW Laserlight là một cơng nghệ chiếu sáng có hiệu suất cao với dải beam cao gấp đơi đèn pha có chứa cơng nghệ thông thường.
BMW i8 cũng là chiếc xe sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới, trong đó cơng nghệ BMW Laserlight được cung cấp, một chức năng tiên phong mang tính biểu tượng cao, báo hiệu thời đại mới trong việc phát triển công nghệ sáng tạo BMW.
Trong đèn pha laser, các chùm ánh sáng được gói lại với nhau để đạt được cường độ phát quang gấp 10 lần so với các nguồn ánh sáng thông thường như halogen, xenon hoặc LED. BMW Laserlight có tầm nhìn lên tới 600m, gấp đôi đèn pha với công nghệ ánh sáng thơng thường. Hình 2.33: Xe với cơng nghệ ánh sáng thơng thường Hình 2.34: Xe BMW với cơng nghệ Laserlight .
BMW Laserlight vượt qua hiệu quả năng lượng so với cơng nghệ LED đã có hiệu quả cao thêm 30 %, do đó cung cấp cường độ ánh sáng đáng kể lớn hơn và giảm đáng kể điện năng tiêu thụ.
Các điốt laser nhỏ hơn 10 lần so với các điốt ánh sáng thông thường, cho phép giảm chiều cao của phản xạ từ 9cm xuống dưới 3cm. Điều này lần lượt tạo ra nhiều không gian hơn trong đèn pha và cũng làm giảm trọng lượng, do đó tạo ra khả năng thiết kế mới cho xe.
Cấu tạo
Cấu tạo chính của hệ thống này nằm ở bộ đèn, bao gồm:
Nguồn sáng, 3 điôt laser hiệu suất cao, gương phản chiếu, ống kính phốt pho, gương.
Hình 2.35: Cấu tạo của đèn laser
Nguyên lý hoạt động
BMW Laserlight lấy những chùm laser xanh đơn sắc, mạch lạc và biến chúng thành ánh sáng trắng vô hại. Điều này được thực hiện bằng cách chiếu chùm sáng phát ra từ ba điốt laser hiệu suất cao vào một bộ gương, làm đảo chiều ánh sáng và sử dụng một ống kính đặc biệt có chứa chất phốt phát huỳnh quang bên trong nguồn ánh sáng laser. Chất huỳnh quang này chuyển đổi các chùm thành một ánh sáng trắng, vẫn còn với cường độ rất cao, mà mắt người thấy đặc biệt dễ chịu do gần tương tự với ánh sáng ban ngày. Sau khi chuyển đổi các chùm tia laser, ánh sáng trắng này được khai thác rồi phản xạ lại, khuếch tán và tỏa ra phía trước của đèn pha.
Hình 2.36: Ngun lý phát sáng của đèn laser
Đèn pha laser cũng được trang bị hệ thống điều khiển đèn pha tự động để giữ chùm ánh sáng ở mức đặt trước, cho dù xe đang chạy dốc hay xuống dốc, cho dù nó đã đầy tải hay người lái xe là người duy nhất.
Tất cả những đặc điểm này làm cho BMW Laserlight là nguồn ánh sáng lý tưởng cho các xe ơ tơ. Nó kết hợp cường độ ánh sáng cao với hiệu suất năng lượng tối ưu và kích thước nhỏ. Đèn chiếu sáng nổi bật của BMW Laserlight tạo điều kiện dễ nhìn hơn và tăng cường sự quan sát khi lái xe trong bóng tối. Kết quả là một chuyến đi thoải mái và tăng cường an toàn trên đường.
Tại CES 2015, trong một căn phịng kín và tối, BMW đã cho trình diễn hệ thống đèn pha LaserLight 2.0 cùng công nghệ đèn OLED trên chiếc M4 Iconic Lights của họ. Thế hệ đèn pha LaserLight 2.0 là một hệ thống thơng minh với nhiều tính năng tiên tiến nhằm mang lại sự an tồn cho xe khi lưu thơng vào ban đêm.
Hình 2.37: BMW M4 with laser LED headlights
LaserLight 2.0 là hệ thống đèn pha sử dụng cơng nghệ laser thứ 2 được bổ sung nhiều tính năng và hoàn thiện hơn so với hệ thống LaserLight thế hệ đầu BMW trang bị cho chiếc xe thể thao hybrid i8.
Hình 2.39: BMW M4 with laser LED headlights
Khi xe đạt tốc độ hơn 70 km/h thì đèn pha LaserLight sẽ tự động kích hoạt chế độ chiếu xa với tầm chiếu lên đến 600 m, nhiều gấp đôi so với chế độ High Beam và gấp 6 lần so với Low Beam. Đặc biệt với chế độ Selective Beam, LaserLight 2.0 có thể nhận dạng các xe khác đang lưu thông trên đường và điều chỉnh luồng chiếu sáng sao cho khơng làm lố mắt các tài xế trên xe.
Tính năng Dynamic Light Spot sẽ phát ra một luồng sáng nhỏ khi phát hiện chướng ngại vật ở khoảng cách 100 bên vệ đường, chẳng hạn như là động vật, người đi bộ hay bất cứ thứ gì khác. Luồng sáng này như là một tín hiệu cảnh báo cho cả tài xế lẫn người đi bộ hoặc đi xe đạp để tránh va chạm. Khi xe đi vào đường hẹp hoặc tài xế muốn vượt xe khác mà khơng chắc có lọt qua hay khơng, hệ thống đèn pha LaserLight 2.0 sẽ tự động tạo ra 2 vệt sáng mô phỏng chiều rộng thực tế của xe; lúc này thì tài xế sẽ biết phải xử lý như thế nào. Trong trường hợp xe vào cua, hệ thống LaserLights 2.0 sẽ kết hợp với hệ thống dẫn đường GPS và đưa ra các giải pháp chiếu sáng thích hợp, loại bỏ những điểm mù mà trước đây đèn pha thông thường hay mắc phải. Với mẫu concept M4 Iconic Lights lần này BMW cũng trình diễn hệ thống các bóng "High Power Laser", dự kiến sẽ
thay thế cho những bộ HUD (Head Up Display) trên xe hiện nay. Thay vì đưa lên mặt kính chắn gió như HUD, hệ thống các bóng "High Power Laser" sẽ chiếu những thông tin cần thiết lên mặt đường và vì thế giúp hạn chế sự mất tập trung của người lái khỏi hướng đi của xe.
Cùng với hệ thống đèn pha LaserLight 2.0, BMW M4 Iconic Lights còn được trang bị đèn hậu BMW Organic Light với công nghệ OLED (Organic Light Emitting Diode). Công nghệ OLED tạo ra ánh sáng từ những lớp bán dẫn sử dụng vật liệu hữu cơ được cho là có nhiều ưu điểm hơn cơng nghệ LED đang phổ biến trên thị trường. Lớp bán dẫn đèn OLED mỏng chỉ 1,4 mm nên sẽ không chiếm nhiều không gian trong hộp đèn. Bên cạnh đó, sự linh hoạt của lớp bán dẫn giúp những nhà thiết kế có thể thỏa sức sáng tạo với nhiều hiệu ứng phong phú.
Hình 2.40: Đèn đi OLED của BMW có thể điều chỉnh màu sắc
2.4 CÔNG NGHỆ CHIẾU SÁNG MỚI TRÊN MERCEDES- BENZ CLS (MULTIBEAM LED HEADLIGHT) (MULTIBEAM LED HEADLIGHT)
Cuộc chạy đua "vũ trang" đèn pha tại Đức đang ngày càng sôi động hơn khi Mercedes vừa ra mắt cơng nghệ MULTIBEAM LED hồn tồn mới. Công nghệ độc đáo này được đánh giá là có hiệu quả "tương đương" với đèn pha laser của đối thủ BMW và có chi phí rẻ hơn rất nhiều.
Nhanh và chính xác
Lần đầu tiên từ trước đến nay, Mercedes-Benz đang triển khai công nghệ MULTIBEAM LED mới trên thế hệ CLS-Class mới. Nhiều lợi ích của đèn LED được kết hợp với công nghệ điều khiển tối tân theo cách sáng tạo nhất. "Công nghệ này đồng nghĩa với việc chúng ta có thể phản ứng nhanh hơn rất nhiều theo biến đổi mơi trường xung quanh. Ví dụ, ta có thể điều chỉnh ánh sáng theo tình huống mới trong vịng 10 mili giây, điều mà đơn giản là chúng ta chưa thể làm được mãi cho đến nay", Florian Herold- một kỹ sư phát triển tại Mercedes-Benz giải thích. Có tổng cộng bốn thiết bị tính tốn ánh sáng đèn lý tưởng 100 lần mỗi giây. Công nghệ MULTIBEAM LED đem đến những gì tốt nhất của công nghệ chiếu sáng hiện tại, đồng thời có thể điều chỉnh tự động và chính xác lượng ánh sáng trong nháy mắt theo hầu hết tất cả các điều kiện đường và giao thông. Công nghệ này cung cấp luồng ánh sáng mạnh, xa trên mặt đường và lề đường mà khơng làm chói mắt những người tham gia lưu thơng khác. MULTIBEAM LED cải thiện chức năng của hệ thống đèn thông minh, nâng tầm hiệu quả lên mức độ mới và giúp việc lái xe trong tương lai thậm chí cịn an tồn hơn nữa.
Hình 2.41: Bộ đèn pha MULTIBEAM LED hoàn toàn mới
Khả năng quan sát tối ưu, mà khơng làm chói mắt người đối diện
Trái tim của công nghệ MULTIBEAM LED là chức năng đèn pha chính khơng gây chói. Chức năng của hệ thống hỗ trợ đèn pha chủ động hoạt động theo máy quay được cải thiện có thể làm được điều này. Nếu máy quay, được đặt phía sau kính chắn gió trước, phát hiện các xe đang đến hoặc các xe phía trước, một khu vực thích hợp trong thiết bị đèn pha chính sẽ được chặn để bảo đảm người lái sẽ khơng bị chói. Đèn pha MULTIBEAM LED mới thậm chí cịn làm tốt hơn thế: các đèn nà sử dụng thiết bị chiếu sáng phản ứng nhanh và chính xác có 24 chip LED hiệu suất cao làm lưới nguồn sáng.
Từng con chip LED có thể được điều khiển điện tử một cách độc lập với các chip khác và ngừng chiếu sáng theo hình dáng chiếc xe bị ảnh hưởng bởi thiết bị đèn pha theo hình chữ U. Hệ thống điều khiển đèn pha kết hợp lưới nguồn sáng với cơng nghệ cơ khí đã được chứng minh của Hệ thống đèn LED thơng minh, nhờ đó tăng độ chính xác của lưới nguồn sáng tạm thời và ngăn ngừa tình trạng thiếu hụt luồng sáng từ đèn pha chính theo bề rộng.
Mercedes cho biết, trong tương lai gần, công nghệ Multibeam LED sẽ được nâng cấp hơn nữa với những tính năng mới, trang bị 84 đi-ốt LED mỗi bóng và sử dụng Camera độ phân giải lên đến 1.024 pixel… Việc này hứa hẹn tạo ra chùm sáng kiểm soát kỹ thuật số hồn tồn và khơng cần sử dụng thêm bất kỳ thiết bị chuyển động cơ học nào.
Hình 2.42:Cơng nghệ Multibeam LED hiện nay hiện nay
Hình 2.43: Cơng nghệ Multibeam LED mới
Đèn pha chính khơng gây chói
Loại đèn pha chính khơng gây chói này, cịn được biết đến như là đèn pha chính thành phần, giảm rất nhiều căng thẳng cho người lái vào ban đêm. Đèn này có thể để sáng mãi mãi mà không ảnh hưởng xấu hoặc thậm chí có thể gây nguy hiểm cho người tham gia giao thông khác. Cịn nữa, người lái khơng cịn phải tắt rồi bật lại đèn pha chính, cho phép người lái tập trung tuyệt đối và điều kiện lái xe.
Cảnh báo sớm nhờ chức năng chiếu sáng chủ động