Trong năm 2007, đèn pha phát sáng (LED) đầu tiên đã trở nên phổ biến trong xe ô tô mới. Hệ thống hoạt động dựa trên LED cho phép thiết kế linh hoạt hơn do nguồn ánh sáng cực nhỏ. Tất nhiên, đèn LED cũng đòi hỏi một số phương pháp chuyển đổi năng lượng. Cụ thể, việc điều khiển LED yêu cầu cung cấp một dòng điện liên tục cho hàng loạt các LED hoạt động.
Tương tự như HID, việc điều khiển LED làm tăng thêm chi phí và sự phức tạp trong việc thiết kế cho hệ thống đèn pha. Tuy nhiên, việc giảm kích thước vốn có, khả năng kiểm soát cao hơn nhiều về cường độ và màu sắc, hiệu quả nó mang lại cho thị trường ô tô là không thể chối cãi. Đèn LED cho phép nhà thiết kế thỏa sức sáng tạo nên nhiều hình dạng rất thú vị và mới lạ mang tính đột phá cho nhà sản xuất ơ tơ.
Trong suốt gần 10 năm qua, đèn pha LED đã dần dần phát triển từ các tùy chọn tính năng LED đơn lẻ như đèn chạy ban ngày (DRL) hoặc đèn sương mù đến một hệ thống chiếu sáng phía trước hồn tồn dựa trên đèn LED. Tại thời điểm này, hầu hết các mẫu xe từ trung đến cao cấp đều có trang bị đèn pha LED.
Kết cấu đèn pha LED
Đèn LED là nguồn sáng sử dụng các diot phát ra ánh sáng khi kết nối trong mạch. Hiệu ứng này là một dạng phát quang, trong đó đèn led giải phóng một lượng lớn photon ra ngồi. Đèn LED được đặt trong một bóng đèn bằng nhựa để tập trung nguồn sáng
Phần quan trọng nhất của LED là chíp bán dẫn nằm ở trung tâm của nguồn sáng. Chip có hai khu vực cách nhau bằng một đường giao nhau. Khu vực p bị chi phối bởi điện tích dương và khu vực n bị chi phối bởi điện tích âm. Các đường giao nhau đóng vai trị như là một rào cản đối với dòng chảy của các electron giữa khu vực p và khu vực n. Tuy nhiên, khơng giống như bóng đèn sợi đốt thông thường, chúng khơng có dây tóc. Đèn LED chỉ được chiếu sáng bởi sự chuyển động của electron trong vật liệu bán dẫn.
Nguyên lý làm việc của một đèn LED khá khó giải thích, nhưng nói một cách ngắn gọn, chúng dựa vào việc di chuyển của các electron theo các "lỗ" tích cực trên một chất bán dẫn. Khi một electron tự do rơi vào một lỗ nằm ở mức năng lượng thấp hơn, nó sẽ mất năng lượng được giải phóng dưới dạng một photon (phần nhỏ nhất của ánh sáng) trong một quá trình gọi là sự phát quang. Nhân quy trình này lên hàng nghìn lần mỗi giây chúng ta sẽ có một ánh sáng rực rỡ liên tục được phát ra rộng khoảng 2mm trên mỗi một đèn LED.
Cụ thể hơn, khi điện áp được cung cấp đủ cho chip bán dẫn, các electron có thể di chuyển dễ dàng và vượt qua đường giao nhau, nơi chúng được hút ngay lập tức bởi các lực tích cực trong vùng p. Khi một electron di chuyển đủ gần với một điện tích dương trong vùng p, hai điện tích "kết hợp lại". Mỗi lần một electron tái hợp với một điện tích dương, năng lượng điện tiềm năng được chuyển thành năng lượng điện từ. Đó là năng lượng điện từ được phát ra dưới dạng một photon ánh sáng. Photon này có tần số xác định bởi các đặc tính của vật liệu bán dẫn (thường là sự kết hợp của các nguyên tố hóa học gallium, asen và photpho). LED phát ra màu sắc khác nhau được làm bằng vật liêu bán dẫn khác nhau.
Do có mức năng lượng cố định nên một bộ đèn pha LED được thiết kế như một nguồn cấp nguồn chuyển đổi một giai đoạn. Nói chung, một cấu trúc liên kết tăng cường buck-boost được ưu tiên hơn để cung cấp các quy định trong suốt quá trình tải và điều kiện khởi động lạnh (cold- crank). Trong thời gian tải, điện áp pin có thể tăng lên đến 60V và cao hơn vào các thời điểm, trong khi trong khởi động lạnh nó có thể rơi xuống 4,5V hoặc thậm chí thấp hơn. Bộ chuyển đổi buck- boost có thể điều chỉnh dịng điện đầu ra cho một chuỗi LED với tổng điện áp chuyển tiếp hoặc cao hơn hoặc thấp hơn điện áp nguồn trong điều kiện đầu vào cực trị.
Một hệ thống chiếu sáng phía trước hoàn chỉnh thường bao gồm nhiều bộ chuyển đổi, mỗi bộ điều chỉnh một phần khác nhau của hệ thống (Hình 1.20). Thơng thường, mỗi chức năng đèn pha được hỗ trợ với dây LED riêng biệt. Thông thường chỉ DRL và đèn vị trí được ghép thành một chuỗi. Trong trường hợp này, ánh sáng vị trí được tạo ra bởi điều chế độ rộng xung (PWM) làm mờ dãy DRL ở chu kỳ nhiệm vụ khoảng 10%.
Hầu hết các đèn pha LED hiện có hai thành phần điện tử cơ bản: dàn LED bên trong đèn pha cùng với các thành phần cơ học quang học và bộ phận điều khiển ánh sáng (LCU) thường được gắn bên ngoài trong một vỏ bọc chống lại thời tiết. Bảng mạch in LCU chứa các bộ điều chỉnh hiện tại và các bộ chuyển đổi năng lượng khác cũng như bộ vi xử lý và bộ thu phát liên lạc với các bộ điều khiển điện tử khác trong hệ thống. Bộ phận điều khiển điện thân xe (BCU), nằm gần cabin sẽ gửi các lệnh đến LCU và cuối cùng quản lý tất cả các chức năng của cơ thể trong xe.
Mảng LED nằm trên một PCB lõi kim loại kết nối với một số loại tản nhiệt. Bảng này thường chứa các đèn LED, bù nhiệt độ, và thông tin current - binning mà chương trình mong muốn cho đầu ra hệ thống hiện hành. Đèn pha sẽ chứa nhiều LED- mảng PCBs, bao gồm các mảng riêng biệt cho một số, nếu không phải là tất cả các chức năng.
Đèn LED (đèn đi-ốt phát quang) đang trở nên phổ biến dưới vai trò đèn pha hoặc đèn hậu.