3.2.3.1. Đốn pha cao ỏp (High Intensity Discharge)
Hỡnh 3.38. Búng đốn Xenon
Hỡnh 3.39. Sơ đồ cấu tạo của đốn Xenon
a. Cấu tạo
ra luồng sỏng vỡ vậy khụng cú dõy điện trở volfram như đốn sợi đốt và đốn halogen,
thay vào đú là hai bản điện cực đặt trong ống huỳnh quang, ống huỳnh quang này bờn trong cú chứa khớ Xenon hồn tồn tinh khiết, thủy ngõn và cỏc muối kim loại halogen. Khi đúng nguồn điện đặt vào hai đầu của hai điện cực này một điện ỏp lớn hơn điện ỏp đỏnh thủng (lớn hơn 25000 V) xuất hiện sẽ xảy ra hiện tượng phúng điện giữa cỏc bản cực do cỏc hạt electron phúng ra va đập với cỏc nguyờn tử kim loại của bản đối diện giải phúng năng lượng tạo ra ỏnh sỏng. Sự phúng điện cũng kớch thớch cỏc phõn tử khớ trơ Xenon lờn mức năng lượng cao, sau khi bị kớch thớch cỏc phõn tử khớ Xenon sẽ giải phúng năng lượng để trở về trạng thỏi bỡnh thường, bức xạ ra ỏnh sỏng theo định luật bức xạ điện từ. Màu của ỏnh sỏng phỏt ra (hay bước súng của bức xạ) phụ thuộc vào mức độ chờnh lệch năng lượng của electron và vào tớnh chất húa học
của muối kim loại được dựng trong bầu khớ Xenon. Vỏ đốn Xenon được làm từ thủy
tinh thạch anh cú thể chịu được nhiệt độ và ỏp suất rất cao.
- Do sự phúng điện sinh ra luồng sỏng chỉ xảy ra giữa cỏc bản cực đốn Xenon khi đặt vào nú một điện ỏp cao trờn 25000 V nờn để cú thể tạo ra được điện thế cao
như vậy, hệ thống cần cú một bộ khởi động (ignitor). Ngồi ra, để duy trỡ tia hồ quang, một chấn lưu (ballast) sẽ cung cấp điện ỏp khoảng 85 V trong suốt quỏ trỡnh đốn hoạt
động, đõy vừa là bộ xử lý của đốn Xenon vừa làm nhiệm vụ tăng ỏp cho búng đốn.
b. Nguyờn lý hoạt động
Nguyờn lý hoạt động của đốn Xenon giống như hiện tượng sột phúng điện xảy ra trong tự nhiờn khi trời mưa. Những tia sột phúng điện giữa những đỏm mõy tớch điện
và bề mặt trỏi đất sinh ra những luồng ỏnh sỏng cường độ cao trong khụng trung, đõy là ý tưởng manh nha cho những nhà chế tạo nảy ra ý tưởng sản xuất ra đốn Xenon cú thể sinh ra ỏnh sỏng cường độ cao thay thế cho những thế hệ đốn dõy túc và halogen ngày càng trở nờn già cỗi.
Năm 1992, nhà sản xuất búng đốn xe hơi hàng đầu thế giới Hella giới thiệu búng
đốn Xenon đầu tiờn, sản xuất theo cụng nghệ phúng điện cường độ cao - High
Intensity Discharge. Đốn xenon lỳc này chủ yếu chỉ dựng cho chế độ đốn cốt, vỡ búng
đốn Xenon chỉ cú một chế độ khụng giống như đốn sợi túc cú thể cú hai tim, chúa đốn
dựng cho đốn xenon phải cú chúa đốn pha và chúa đốn cốt riờng biệt.
Năm 1999, đốn Bi – Xenon ra đời khắc phục được khuyết điểm này của đốn Xenon, nú cú thể tạo ra ỏnh sỏng pha và cốt từ một luồng ỏnh sỏng, phỏt ra ỏnh sỏng giống nhau cho pha và cốt. Tiết kiệm năng lượng hơn.
Tựy thuộc vào tớnh chất húa học của loại muối kim loại chứa bờn trong mà ỏnh sỏng của đốn Xenon phỏt ra cũng khỏc nhau. Độ Kelvin và Lumens là 2 đại lượng đặc trưng cho màu sắc (độ trắng) và độ sỏng của đốn sẽ phỏt ra.
Hỡnh 3.40. Dĩy màu mà đốn Xenon phỏt ra
- Ở 4300 K đốn tạo ra khoảng 3100 Lm, nú tạo ra lượng ỏnh sỏng nhiều hơn gấp
3 lần của loại đốn Halogen và tạo ra nhiệt độ màu sỏng nhất, ỏnh sỏng cú màu trắng
hồn tồn và sẽ chuyển sang hơi vàng nhạt khi phản xạ đồng nhất trờn đường. Loại đốn này được dựng ở trờn cỏc loại xe sử dụng nhiều về đờm và đi đường đồi nỳi nhằm
tối ưu tầm nhỡn.
- Ở 6000 K đốn tạo ra khoảng 2900 Lm, nú tạo ra lượng ỏnh sỏng nhiều hơn gấp
3 lần của loại đốn Halogen và mỏng hơn so với ở 4300 K. Mặc dự phỏt ra ỏnh sỏng ớt
hơn, nhưng phỏt ra ỏnh sỏng trắng hơn với màu xanh nhạt.
- Ở 8000 K đốn tạo ra khoảng 2500 Lm, nú tạo ra lượng ỏnh sỏng nhiều hơn gấp
3 lần của loại đốn Halogen và mỏng hơn và phỏt ra ỏnh sỏng ớt hơn đồng thời xanh hơn so với ở 6000 K. Đõy là một trong những màu được lựa chọn sử dụng ở trờn xe.
- Ở 10000 K đốn tạo ra khoảng 2300 Lm, nú tạo ra lượng ỏnh sỏng nhiều hơn
gấp 2 lần của loại đốn Halogen. Ở 10000 K phỏt ra dĩy ỏnh sỏng xanh thẫm đến tớm
sau đú chuyển sang xanh đậm hơn so với 8000 K.
- Ở 12000 K đốn tạo ra khoảng 2000 Lm, nú tạo ra lượng ỏnh sỏng nhiều hơn
gấp 2 lần của loại đốn Halogen. Đõy là nhiệt độ màu cú màu xanh thẫm tớm và màu đậm hơn so với 10000 K. Sản phẩm này được được khỏch hàng sử dụng vỡ phỏt ra ỏnh
sỏng tối ưu và lạ mắt nhất.
d. Cỏc loại chõn đế búng đốn Xenon
Chõn đế tiờu chuẩn của loại đốn này cú dạng trũn là D2S, D2R hoặc dạng chõn đế vuụng là D1S, D1R. Trong đú:
- D2S: Là loại búng dựng cho cỏc
chúa đốn cú màng chắn lúa (ký tự S lấy từ chữ shield - tấm chắn) và cú thấu kớnh giỳp gom ỏnh sỏng khụng làm chúi xe lưu thụng ngược chiều.
Hỡnh 3.41. Cấu tạo chúa và búng đốn D2S
- D2R: Là loại búng cú sẵn màng
chắn dựng cho cỏc chúa đốn chỉ cú mặt phản xạ (ký tự R lấy từ chữ reflector - vật phản xạ). Cú 1 lớp màu đen, để ngăn ỏnh sỏng trực tiếp làm chúi mắt xe ngược chiều.
Hỡnh 2.42. Cấu tạo chúa và búng đốn D2R
- D1S: Là loại búng dựng cho
cỏc chúa đốn cú màng chắn lúa và cú thấu kớnh giỳp gom được nhiều ỏnh sỏng hơn (được tớch hợp bộ khởi
động).
Hỡnh 3.43. Cấu tạo búng đốn D1S
- D1R: Là loại búng cú sẵn màng chắn dựng cho cỏc chúa đốn chỉ cú mặt phản xạ. Cú 1 lớp màu đen, để ngăn ỏnh sỏng trực tiếp làm chúi mắt xe ngược chiều (được tớch hợp bộ khởi động).
Đối với từng loại búng đốn thỡ bộ ballast sẽ được thiết kế riờng phự hợp để phự
hợp với từng loại chõn đế.
Hỡnh 3.44. Cấu tạo búng đốn D1R Hỡnh3.45. Ballast đốn D1 Hỡnh3.46. Ballast đốn D2
- Đối với búng D2:
- Đối với búng D1:
Hỡnh 3.47. Sơ đồ kết nối 2 loại đốn D2 và D1với Ballast
f. Lợi ớch của đốn Xenon
- Đầu tiờn, tuổi thọ của đốn Xenon cao gấp 10 lần đốn halogen và đốn sợi đốt,
do dõy điện trở volfram của đốn halogen và sợi đốt rất dễ đứt do bị va đập hoặc hao
mũn trong quỏ trỡnh sử dụng, cũn đốn Xenon chỉ đơn giản gồm hai bản cực phúng điện, được cố định bởi lớp vỏ thạch anh, chỉ cú thể hư nếu búng đốn bị vỡ. Trung bỡnh đốn halogen chỉ cú thời gian sử dụng từ 300 – 1000 giờ, cũn đốn Xenon là 3000 giờ.
- Thứ hai là ỏnh sỏng do đốn Xenon sinh ra là loại ỏnh sỏng trắng xanh rất giống ỏnh sỏng ban ngày trong khi đốn halogen chỉ sinh ra ỏnh sỏng màu vàng, điều này cú ý nghĩa giỳp người điều khiển xe dễ dàng quan sỏt khi lỏi xe với hỡnh ảnh thật hơn, rừ nột hơn. Vỡ vậy với cụng nghệ sinh ra luồng sỏng cường độ cao (HID) đặc biệt cú ý
nghĩa tăng tớnh an tồn khi lỏi xe ban đờm.
- Theo cỏc nghiờn cứu để cú thể phản ứng và xử lý cỏc chướng ngại vật khi đang lỏi xe với tốc độ 100km/h người lỏi xe phải quan sỏt được cỏc tớn hiệu giao thụng
trước đú 70 m, vỡ vậy để đảm bảo an tồn chỳng ta cần ớt nhất 2,5 giõy để phản xạ
trước cỏc biến cố xảy ra trờn đường. Đốn Xenon với chựm ỏnh sỏng dài, tầm quan sỏt
- Một ưu điểm nữa của đốn Xenon
là tiết kiệm năng lượng hơn so với đốn sợi
đốt do khụng phải tốn năng lượng để đốt
núng dõy túc nờn tiờu thụ chỉ bằng 1/3 so với đốn sợi đốt, đốn halogen. Mà cường độ sỏng lại cao hơn gấp 2 - 3 lần, một
búng Xenon 35 W cho độ sỏng tương
đương búng halogen 100 W.
Hĩng Hella đĩ cú một bước phỏt triển xa hơn. Từ năm 1999, hệ thống đốn Bi-
Xenon được sử dụng, nú cú thể sinh ra tia sỏng cốt và pha từ cựng một nguồn sỏng. Thuận lợi là tiờu thụ năng lượng giảm hơn nữa mở ra những khả năng mới cho cỏc nhà thiết kế, phỏt ra ỏnh sỏng giống nhau cho pha và cốt.
Hỡnh 3.48. Hiệu quả của hai loại đốn trờn
đường
3.2.3.2. Hệ thống đốn thụng minh
Đốn pha là hệ thống điện cú đầu tiờn trong hệ thống điện thõn xe nhỡn chung hệ
thống đốn pha đĩ cú nhiều sự phỏt triển điển hỡnh là cỏc hệ thống điều khiển đốn pha
tự động. Hệ thống điều khiển đốn pha tự động cú cỏc dạng sau: - Tự động bật, tắt.
- Hệ thống đốn liếc động, đốn liếc tĩnh (đốn đầu định hướng) - Tự động cõn bằng đốn pha (tự động bỏm đường).
- Tự động chuyển sang nấc cốt khi gặp xe đối diện.
Trong giới hạn của Đồ ỏn tốt nghiệp khụng thể trỡnh bày hết cỏc hệ thống điều
khiển đốn pha tự động
a. Hệ thống tự động bật tắt
Khi cảm biến điều khiển đốn tự động xỏc định độ chiếu sỏng mụi trường xung
quanh yếu mà cụng tắc điều khiển đốn ở vị trớ AUTO (hoặc vị trớ OFF đối với cỏc xe khụng cú vị trớ AUTO), nú truyền tớn hiệu tới bộ phận điều khiển đốn, bộ phận này sẽ bật sỏng cỏc đốn hậu và sau đú tới cỏc đốn đầu tuỳ theo mức độ chiếu sỏng xung
quanh. Hệ thống này cũng cú chức năng bật cỏc đốn hậu nhưng khụng bật cỏc đốn đầu trong một thời gian ngắn khi trời trở nờn tối trong một khoảnh khắc chẳng hạn như xe chạy dưới gầm cầu hoặc dưới cỏc phố cú nhiều cõy mà trời xung quanh vẫn sỏng. Tuy nhiờn, nếu sau một thời gian mà độ sỏng của mụi trường xung quanh vẫn thấp hơn giỏ trị qui định thỡ cỏc đốn đầu sẽ bật sỏng. Cú hai loại hệ thống điều khiển đốn tự động.
Đú là loại cú cảm biến điều khiển đốn tự động và bộ phận điều khiển đốn được bố trớ
chung hoặc loại cú đốn hậu và đốn đầu được bật sỏng cựng một lỳc.
Hỡnh 2.49: Cảm biến và chức năng của hệ thống đốn tự động
Khi cảm biến điều khiển đốn tự động xỏc định được mức độ chiếu sỏng
xung quanh nú phỏt ra một tớn hiệu xung đến bộ điều điều khiển đốn. Khi đú bộ điều khiển đốn sẽ đỏnh giỏ độ
giảm cường độ chiếu sỏng và kớch hoạt cỏc rơle đốn hậu và đốn đầu để bật sỏng cỏc đốn này.
Khi bộ điều khiển đốn đỏnh giỏ thấy sự tăng của cường độ sỏng thỡ cỏc đốn
hậuvà đốn đầu bị tắt.
Hỡnh 2.50. Mạch điện hệ thống đốn tự động
b. Hệ thống đốn đầu định hướng (đốn liếc động, đốn liếc tĩnh)
Xuất phỏt từ thực tế, người ta tỡm cỏch khắc phục hiện tượng thiếu ỏnh sỏng khi xe vào cua hoặc chạy trờn những con đường khỳc khuỷu, khi đú đốn chiếu sỏng thụng thường khụng đảm nhận được việc chiếu sỏng ở những gúc gần bờn phải hoặc bờn trỏi của chiếc xe, tỡnh trạng cũng tương tự khi người ta chạy trờn những cung đường hẹp và khụng thẳng .... Việc thường xuyờn đối mặt với những vựng tối đột ngột xuất hiện trước mũi xe làm cho người lỏi cực kỳ căng thẳng, khả năng gõy tai nạn cũng cao đơn giản là do khụng kịp nhỡn thấy mặt đường trong cỏc khỳc quanh tối tăm. Cỏc nhà sản xuất đĩ tỡm ra cỏc giải phỏp để thay đổi vựng chiếu sỏng của xe tựy theo điều kiện đường xỏ, tiờu biểu là cỏc hệ thống đốn liếc tĩnh và đốn liếc động được trỡnh bày dưới đõy.
* Hệ thống đốn liếc tĩnh
Hỡnh 2.51. Hiệu quả chiếu sỏng đối với hệ thống đốn liếc tĩnh
Hệ thống đốn liếc tĩnh, thực chất của nú là bố trớ nguồn sỏng phụ bờn cạnh đốn
cốt thụng thường, nguồn sỏng phụ này cú nhiệm vụ chiếu sỏng gúc cua khi xe vào cua mà vựng sỏng của đốn cốt khụng chiếu tới, như trờn hỡnh vẽ bờn trờn, vựng sỏng
Abblendlicht là vựng sỏng phụ của đốn chiếu sỏng gúc cua được bố trớ bờn cạnh đốn cốt.
Việc bật tắt đốn chiếu sỏng gúc cua được dựa vào 3 yếu tố để đảm bảo rằng, đốn này chỉ được kớch hoạt khi vào cua gấp hoặc rẽ phải, rẽ trỏi, 3 yếu tố đú là:
- Gúc đỏnh tay lỏi
- Tớn hiệu của đốn xinhan (bật hoặc tắt) - Tốc độ xe chạy
Giới thiệu cỏc chế độ hoạt động của đốn chiếu sỏng gúc cua chủ động tĩnh.
Hỡnh 2.52: Đốn chiếu sỏng gúc cua tắt khi đi thẳng
Hỡnh 2.53: Đốn chiếu sỏng gúc cua sẽ bật lờn cựng với đốn xinhan
Hỡnh 2.54: Đốn chiếu sỏng gúc cua tự động bật lờn khi xe quay vũng với tốc độ dưới 40 Km/h
Hỡnh 2.55: Cả hai đốn chiếu sỏng gúc cua sẽ bật lờn khi gặp sương mự hay lựi xe
So với hệ thống chiếu sỏng gúc cua động thỡ hệ thống chiếu sỏng gúc cua tĩnh cú
ưu điểm hơn ở chỗ vựng chiếu sỏng của hệ thống chiếu sỏng gúc cua tĩnh cú gúc chiếu
rộng hơn. Một ưu điểm khỏc làm cho hệ thống chiếu sỏng gúc cua tĩnh trở nờn thụng
dụng hơn là giỏ thành thấp hơn và nú cú thể lắp thờm cho những xe đời cũ hoặc những xe khụng trang bị hệ thống chiếu sỏng gúc cua một cỏch dễ dàng, chỉ cần thay thế đốn sương mự trờn xe bằng hai đốn chiếu sỏng gúc cua và lắp đặt bộ điều khiển cựng cỏc cảm biến, giắc cắm,… Nhưng nhược điểm của hệ thống này là chiếu sỏng khụng linh hoạt bằng hệ thống chiếu sỏng gúc cua động.
* Nguyờn lý điều khiển hệ thống đốn liếc tĩnh: Cấu tạo chung của một hệ
thống đốn liếc tĩnh bao gồm:
- 2 đốn chiếu sỏng gúc cua được bố trớ cạnh đốn cốt.
- Bộ điều khiển trung tõm. - Cỏc cảm biến.
Hệ thống đốn chiếu sỏng gúc cua
tĩnh được điều khiển bởi bộ điều
khiển trung tõm, bộ điều khiển trung tõm này lấy tớn hiệu từ cỏc cảm biến gúc đỏnh lỏi, cảm biến tốc độ, và tớn hiệu đốn xi nhan, tự động nhận dạng cỏc điều kiện vận hành của xe và sẽ bật đốn chiếu sỏng gúc cua để bổ
sung cho đốn cốt.
Cụ thể hơn, bộ điều khiển trung tõm sẽ ngay lập tức kớch hoạt đốn chiếu sỏng gúc cua khi bật cụng tắc đốn xi nhan (cụng tắc xi nhan bờn trỏi bật thỡ đốn kớch hoạt đốn
chiếu sỏng gúc cua bờn trỏi và tương tự khi bật cụng tắc xi nhan bờn phải) hoặc khi xe chạy dưới 40km/h, bộ điều khiển trung tõm sẽ kớch hoạt cỏc đốn chiếu sỏng gúc cua
khi vào cua với gúc cua gấp (cua xe bờn nào thỡ đốn chiếu sỏng gúc cua bờn đú được kớch hoạt). Bộ điều khiển trung tõm sẽ liờn tục nhận cỏc tớn hiệu cảm biến đưa về và
xử lý để điều khiển đỏp ứng về điều kiện chiếu sỏng, vựng chiếu sỏng của xe sẽ luụn chủ động theo gúc cua của điều kiện đường xỏ.
Khi sử dụng hệ thống đốn chiếu sỏng gúc cua, việc bật tắt đột ngột cỏc đốn chiếu sỏng gúc cua cú thể làm loỏ mắt hoặc làm “giật mỡnh” người điều khiển xe đối diện
khi cỏc vựng sỏng của đốn chiếu sỏng gúc cua bất ngờ xuất hiện, để trỏnh hiện tượng này, hệ thống chiếu sỏng gúc cua sử dụng hệ thống đệm dimme, điều khiển việc sỏng - tắt của cỏc đốn chiếu sỏng gúc cua một cỏch từ từ, ỏnh sỏng của đốn chiếu sỏng gúc
cua dần tăng và dần giảm trong ớt giõy thời gian.