Những đèn pha thông thường chỉ chiếu được ánh sáng thẳng về phía trước và không có thể thay đổi hướng chiếu khi đi đến các đọan rẽ, vì vậy khi ôtô đi vào các đoạn đường rẽ hoặc các khúc cua thì đèn pha sẽ chiếu vào bên cạnh đường nhiều hơn so với ở giữa đường và không thuận lợi cho việc quay vòng.
Tuy nhiên những vấn đề trên sẽ được khắc phục đối với hệ thống đèn pha thích ứng, theo đó ánh sáng chiếu của đèn sẽ thay đổi theo góc lái, tốc độ và có thể điều chỉnh cả góc nâng của đèn pha giúp tăng khả năng chiếu sáng cho cả đoạn đường dài phía trước.
Hiệu quả khi lái ôtô ở các khúc cua gấp, cho phép người lái có thể quan sát toàn bộ khúc cua, hay góc, tăng độ an toàn khi lái.
Nếu người lái bật chế độ "đèn vào cua", khi ôtô chạy nhanh hơn 50 km/h, pha đèn bổ sung sẽ hoạt động, hướng dải chiếu sáng của nó theo tay lái.
A. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống chiếu sáng AFS:
Hệ thống đèn pha thích ứng sử dụng cảm biến điện tử để đo tốc độ của ôtô, xác định khoảng cách người lái đánh vô lăng đổi hướng và sự chuyển động chệch hướng của ôtô theo phương thẳng đứng. Sự đi chệch hướng của ôtô được đo là chuyển động xoay của ôtô quanh một trục thẳng đứng.
Ví dụ: khi ôtô bị quay tròn, khi đó cảm biến sẽ điều khiển một mô tơ điện nhỏ được gắn vào thân của đèn pha để xoay đèn pha đi một góc thích hợp. Góc xoay lớn nhất đèn pha có thể thực hiện được lên tới 30 độ ở tâm.
Đèn pha thông thường Đèn pha thích ứng
Trong nhiều trường hợp góc xoay 15 độ cho mỗi bên là không đủ, đặc biệt là khi thực hiện đỗ ôtô hoặc các khúc gấp, khi đó thì cần phải thêm ánh sáng để hỗ trợ cho đèn pha. Nếu ôtô đã có đèn sương mù thì đèn sương mù sẽ được lắp thêm bộ phận có thể xoay để thay thế cho “đèn góc”, nếu ôtô không có đèn sương mù thì sẽ lắp thêm một đèn nhỏ khác bên cạnh đèn pha. Khi chiếc xe di chuyển chậm hơn 40 km/h và thực hiện xoay vòng thì đèn góc có thể chiếu sáng với góc chiếu lên tới 80 độ. Khi ôtô tăng tốc độ hoặc dừng chuyển hướng thì đèn sẽ tự động tắt để tiết kiệm điện.
Dải đèn pha được mở rộng theo góc cua, trong lúc hướng đi thẳng vẫn được chiếu sáng, tăng khả năng quan sát của người lái.
Khi ôtô xoay vòng và hệ thống nhận thấy không cần thiết phải tăng độ sáng thì bộ cảm biến trong hệ thống đèn pha thích ứng sẽ điều chỉnh để giảm độ sáng của đèn.
Nếu ôtô đứng yên hoặc chuyển động lùi thì đèn pha thích ứng sẽ không hoạt động.
Đèn pha thích ứng là một công nghệ hỗ trợ an toàn không những chỉ dành cho người lái mà còn đối với cả những chiếc xe đi ngược chiều vì nhờ thay đổi góc nâng của đèn pha sẽ không gây ra chói mắt cho những người đi ngược chiều.
B. Hệ thống chiếu sáng thế hệ mới thích nghi với khả năng quan sát và đường xá AFL:
Opel là nhà sản xuất đầu tiên trang bị hệ thống chiếu sáng góc cua chủ động và đèn góc cua 90o với hệ thống đèn pha thích ứng (AFL).
Hệ thống AFL mới tự động điều chỉnh luồng sáng của đèn pha theo điều kiện đường xá và tầm nhìn. Hệ thống này gồm 9 chức năng và được trang bị đầu tiên trên chiếc xe Opel Insignia. Chiếc Opel được trang bị hệ thống đèn ban ngày dùng LED tiêu hao ít điện hơn (và tốn ít nhiên liệu hơn) đèn ban ngày bằng đèn cốt. Cách bố trí những chiếc đèn LED này làm cho chiếc Insignia rất dễ nhận dạng đối với mọi người lái, cả ngày lẫn đêm.
Nhờ khả năng quan sát tốt hơn, người lái có thể quyết định cách điều khiển và tốc độ của mình khi vào cua tốt hơn. Một vấn đề đáng quan tâm của công nghệ đèn xenon cao cấp là những chiếc ôtô có lắp đèn xenon sẽ có mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn. Do đèn xenon hoạt động với công suất thấp hơn đáng kể (35 thay vì 60W mỗi bên) nên máy phát điện của xe cũng được giảm tải.
a) Nhiều chức năng phù hợp trong mọi trường hợp:
Hệ thống AFL thế hệ mới, được phát triển dựa trên những chiếc đèn pha Bi- Xenon mạnh mẽ. Trong đèn pha Bi-Xenon thông thường, ranh giới sáng - tối thấp được tạo ra bằng một tấm chắn. Ngược lại, đèn pha AFL có một ống chắn đa diện với nhiều đường cong khác nhau trên bề mặt để tạo ra nhiều hình dạng của luồng sáng.
Một loạt bộ cảm biến đo tốc độ, độ lệch hướng, góc lái và trời mưa – cộng thêm camera của hệ thống hỗ trợ đèn pha – sẽ thu thập những thông tin về mặt đường và tầm nhìn, sau đó cung cấp chúng cho hệ thống điều khiển điện tử. Phần mềm của hệ thống sau đó sẽ xác định chức năng nào thích hợp cho tình huống lái lúc ấy. Phần mềm sẽ gửi một lệnh yêu cầu đến motor điều khiển, motor này sẽ xoay ống chắn của đèn đến đường cong phù hợp chỉ trong một phần của giây.
Ống chắn của đèn xoay sẽ làm thay đổi hình dạng của các tia sáng và luồng sáng của đèn pha. Toàn bộ đèn pha có thể xoay quanh một trục để chiếu sáng khi vào cua. Trên những chiếc Opel, đèn góc cua đặc biệt hiệu quả vì thân xe không cản trở tầm chiếu sáng của đèn xoay nhờ thiết kế 3 chiều của đèn pha.
b) Tổng quan về 9 chức năng chính của hệ thống chiếu sáng:
Với tốc độ dưới 50km/h, chức năng Town Light (đèn nội thị) tạo ra luồng sáng rộng hơn và gần hơn. Điều này giúp người lái thấy được người đi bộ ở ven đường tốt hơn.
Chức năng Pedestrian Area Light (đèn ở khu vực có người qua đường) dành cho những khu vực mà người lái phải hết sức thận trọng. Nó sẽ được kích hoạt ở tốc độ từ 5 đến 30 km/h và xoay cả hai đèn pha khoảng 8 độ hướng sang hai bên lề đường.
Chức năng này giúp người lái phát hiện ra trẻ em đang chơi ven đường sớm hơn.
Chức năng Country Road Light (đèn ngoại thị) tạo ra luồng sáng mạnh hơn và rộng hơn ở lề đường so với đèn pha thông thường. Nó được kích hoạt ở tốc độ từ 50 đến 100 km/h.
Chức năng Highway Light (đèn trên đường cao tốc) tạo một luồng sáng mạnh hơn chiếu rõ đoạn đường phía trước và bên lề trái. Việc tăng công suất nguồn điện từ 35W lên 38W cũng giúp cải thiện đáng kể tầm quan sát. Chức năng Highway Light sẽ
tự động kích hoạt trên 100km/h, song chỉ khi bộ cảm biến góc lái cho thấy bán kính cong của đường lớn hơn so với đường ngoại thị.
Chức năng Adverse Weather Light (đèn khi thời tiết xấu) được kích hoạt khi có mưa hay tuyết (khi bộ cảm biến mưa nhận thấy trời mưa hay cần gạt nước hoạt động).
Chức năng này sẽ thay đổi cả hình dạng và công suất của luồng sáng. Luồng sáng sẽ được hướng về hai bên đường nhiều hơn (phía bên trái ít hơn một chút) giúp quan sát vạch làn đường dễ dàng hơn. Công suất của đèn bên trái giảm từ 35W xuống còn 32W sẽ tránh làm chói mắt các ôtô đi ngược chiều. Luồng sáng của đèn pha thông thường hay gây khó chịu cho các xe đi ngược chiều khi trời mưa do vệt sáng phản chiếu trên mặt đường bị ướt. Công suất chiếu sáng của đèn pha phải tăng từ 35 lên 38W giúp cải thiện tầm quan sát của người lái tốt hơn.
Đèn Static Cornering Light (đèn góc cua tĩnh) - đã có trong các hệ thống AFL hiện nay - chiếu sáng khu vực bên trái hoặc bên phải xe với một góc đến 90 độ, giúp di chuyển dễ dàng hơn trong những khu vực tối như các lối rẽ. Nó được kích hoạt ở tốc độ dưới 40km/h khi góc đánh lái đủ lớn hoặc khi bật đèn xi-nhan.
Đèn Dynamic Curve Light (đèn góc cua động) - đã có trong các hệ thống AFL hiện nay - giúp chiếu sáng các đoạn đường cong tốt hơn. Môđun bi-xenon của đèn Curve Light sẽ xoay sang trái và phải đến 15 độ khi ôtô vào đoạn đường cong phía trước. Góc xoay của đèn Curve Light được xác định bởi tốc độ của ôtô và góc đánh lái.
Đèn High Beam Light (đèn pha) - đã có trong các hệ thống AFL hiện nay - có công suất và phạm vi chiếu sáng tối đa. Thay vì luồng sáng không đối xứng của các chế độ trên, đèn High Beam Light tạo ra luồng sáng tối ưu cho toàn bộ chiều rộng của con đường. Công suất của đèn pha cũng tăng từ 35 lên 38W.
Chức năng High Beam Light Assistant (hỗ trợ đèn pha) lần đầu tiên được áp dụng trong dòng xe hạng trung, đem lại ưu thế an toàn đáng kể khi người lái ôtô vào ban đêm. Chức năng này tự động bật đèn pha giúp chiếu sáng mặt đường tốt hơn và tăng tầm nhìn. Camera quan sát của hệ thống khi phát hiện ra đèn pha hay đèn sau của những chiếc xe khác sẽ tự động chuyển về đèn cốt để tránh làm chói mắt các ôtô đi ngược chiều.
C. Hệ thống đèn pha thông minh – Smart Beam:
Lái ôtô trong điều kiện trời tối phải bật đèn sẽ làm mọi người phân vân trong việc lựa chọn chế độ chiếu gần (cos) hay chiếu xa (pha). Để tránh khó khăn cho việc lựa chọn Gentex Corporation đã cho ra mắt công nghệ đèn pha thông minh (Smart Beam) cho phép tự động điều chỉnh chế độ pha, cos theo các điều kiện cụ thể.
Đèn pha thông minh
Ngoài ra, hệ thống còn cho phép giảm cường độ ánh sáng đèn pha để tránh lóa mắt người lái khi phát hiện ôtô đi ngược chiều. Điều này giúp nâng cao an toàn khi tham gia giao thông ban đêm.
a) Cấu tạo hệ thống đèn pha thông minh Smart Beam: Cấu tạo của Smart Beam bao gồm:
• Một camera rất nhỏ có chức năng của một cảm biến, đóng vai trò như mắt để quan sát và phát hiện những vật bao quanh trong quá trình di chuyển.
• Ngoài ra còn có một bộ vi xử lý rất nhỏ đóng vai trò như bộ não của con người để phân tích những hình ảnh thu được trước khi quyết chế độ pha hay cos cho đèn pha.
Công nghệ này được gọi là "Camera on a chip" và được gắn ở mặt sau của gương quan sát phía sau ôtô.
b) Nguyên lý hoạt động của hệ thống đèn pha thông minh Smart Beam: Hoạt động của hệ thống như sau:
• Nếu như camera không phát hiện có vật thể hoặc ánh sáng phát ra từ các ôtô ở phía trước thì hệ thống sẽ điều chỉnh để đèn pha ở chế độ nhìn xa (pha).
• Còn ngược lại khi phát hiện có vật thể đang tiến đến hoặc phát hiện được đèn phanh sau của ôtô phía trước thì hệ thống sẽ điều chỉnh để đưa đèn pha về chế độ nhìn gần (cos), giúp người lái quan sát ở gần để xử lý tốt hơn.
Phạm vi hoạt động của cảm biến (có thể lên tới 2000 feet tương đương 610 m).
Màu cam: Khi không phát hiện ánh sáng của đèn ôtô phía trước, hệ thống sẽ điều chỉnh để đèn pha đạt độ sáng tối đa.
Màu xanh: Khi phát hiện đèn của xe phía trước, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh giảm độ sáng để không làm chói mắt người lái đang đi tới. Hệ thống có thể phân biệt được ánh sáng trắng và ánh sáng đỏ của đèn pha để quyết định việc có giảm độ sáng hay không.
Điểm A: Khi hệ thống phát hiện có ôtô đang tiến tới tại điểm A thì ôtô sẽ chuyển sang chế độ cos.
Điểm B: Khi chiếc ôtô đi đến điểm B thì hệ thống lại kích hoạt để đèn lại hoạt động ở chế độ pha.
Điểm C: Khi ôtô phát hiện ra đèn phanh của ôtô phía trước tại điểm này thì hệ thống sẽ chyển từ chế độ pha sang chế độ cos
Nhờ bộ vi xử lý thông minh nên “SmartBeam” có những ưu điểm vượt trội so với các công nghệ trước đây như:
• Trong điều kiện bình thường, quá trình chuyển từ pha sang cos tia sáng sẽ được hạ thấp một cách từ từ, còn trong các điều kiện đặc biệt như vào góc cua gấp hoặc đi tới đỉnh núi thì tia sáng này có thể thay đổi ngay lập tức.
• Ngoài ra, hệ thống còn cho phép phân tích để làm rõ cường độ, màu sắc, vị trí và hướng di chuyển của các nguồn ánh sáng camera phát hiện được.
Gentex Corporation đưa ra công nghệ này vì theo khảo sát của bộ giao thông vận tải Hoa kỳ, mọi người thường rất do dự, đắn đo khi lựa chọn sử dụng đèn pha hay cos, trong đó dưới 25% số người thường xuyên sử dụng đèn pha. Đi với tốc độ bình thường khoảng 80 km/h, nếu để ở chế độ đèn chiếu gần (cos) thì người lái cũng không phản ứng kịp. Những nghiên cứu cũng cho thấy khi đi với tốc độ bình thường như vậy
thì cường độ ánh sáng ít nhất cũng phải ở phải đạt mức 75000 candela (đơn vị độ chói cd / m2) thì mới đảm bảo để người lái có thể quan sát và phản ứng kịp thời.
D. Hệ thống đèn pha thông minh – Smart Auto Headlight của Nissan:
Theo những nghiên cứu của Nissan, phần lớn những vụ tai nạn giao thông xảy ra vào lúc chiều tối trước khi mặt trời lặn khoảng 1 tiếng.
Smart Auto Headlight cho phép tự động bật sáng đèn pha sớm hơn khoảng 30- 40 phút so với các đèn pha tự động hiện nay. Ngoài ra, hệ thống này còn có khả năng nhận biết được ánh sáng của chiều tối và ánh sáng của tán lá cây hoặc tòa nhà cao tầng để vận hành cho phù hợp.
Hệ thống được trang bị những cảm biến ánh sáng với độ nhạy rất cao, những giá trị đo được từ các cảm biến này sẽ thay đổi liên tục. Đồng thời, hệ thống cũng sử dụng một phần mềm thông minh cho phép hệ thống vận hành tắt – mở đèn pha với độ chính xác rất cao.
Do đó, hệ thống có thể phân biệt được sự giảm ánh sáng là do bóng cây, tòa nhà cao tầng hay do đường hầm hoặc vào mặt trời lặn.
Ví dụ: khi giá trị đo được của các cảm biến giảm đột ngột hệ thống sẽ xác định ôtô đang đi vào trong đường hầm, còn khi giá trị này giảm từ từ thì đó là dấu hiệu của trời tối. Nhờ khả năng phân biệt được điều kiện cụ thể của môi trường xung quanh, hệ thống đèn pha này giúp ôtô vận hành an toàn và tiết kiệm.
Cảm biến ánh sáng đặt bên phải bảng táp-lô
Ngoài ra điều kiện trời mưa cũng là một trong những nguyên nhân quan trọng gây ra tai nạn giao thông vì tầm nhìn bị giảm, do đó trên hệ thống “Smart Auto Headlight” cũng tích hợp chức năng để cho phép đèn pha sẽ tự động bật khi cần gạt nước hoạt động.
Với hệ thống “Smart Auto Headlight”, Nissan hy vọng sẽ cải thiện được tình trạng tai nạn giao thông lúc chiều tối.
ATTENTION ASSIST ANTI - SLEEP
A. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống cảnh báo:
Mercedes đã giới thiệu hệ thống vi tính dùng để theo dõi mức độ tập trung của người lái trong khi điều khiển ôtô thông qua các cảm biến Attention Assist và theo kế hoạch, nó sẽ có mặt trên một số dòng ôtô Mercedes.
Nếu phát hiện người lái có những hành vi không chuẩn do mất tập trung hay ngủ gật trong khi lái xe, hoặc xe di chuyển không đúng làn đường, hệ thống an toàn Attention Assist sẽ phát tín hiệu cảnh báo bằng đèn hoặc âm thanh.
Những nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng người lái trong tình trạng ngủ gật thậm chí còn nguy hiểm hơn những người say xỉn cầm vô-lăng. Theo số liệu thống kê, hàng năm có khoảng 100.000 vụ tai nạn liên quan đến tình trạng này.
Bên cạnh việc thiếu ngủ, một trong những nguyên nhân thường xuyên nhất đó là sự buồn tẻ làm rơi vào trạng thái ngủ thiếp đi một lúc. 2/3 tai nạn có nguyên nhân từ sự mệt mỏi xảy ra vào ban đờm, ẵ nơi xảy ra tai nạn đú lại nằm ở khu vực cú ớt xe cộ qua lại. Các nhà khoa học tin rằng rủi ro tai nạn tăng lên một cách đặc biệt khi đi du lịch xa xôi dưới những điều kiện không thay đổi, vì nguyên nhân này làm cho việc tập trung của người lái giảm dần đi và sự buồn tẻ cũng làm tăng rủi ro ngủ thiếp đi một lát.
Sự mệt mỏi nhìn chung không thể cảm nhận ngay được, nó từ từ xuất hiện theo thời gian. Các phản ứng của người lái và khả năng cảm giác giảm đi từ từ tới một mức nào đó, đến lúc rơi vào tâm trạng mệt mỏi, người lái thường không thể phản ứng kịp thời.