CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 1. Nhiệm vụ Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ôtô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông. Yêu cầu - Đèn chiếu sáng phải đáp ứng 2 yêu cầu: - Có cường độ sáng lớn.
- Không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều. Phân Loại Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng người ta phân thành 2 loại hệ thống chiếu sáng: - Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu. - Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ. Các chức năng và thông số cơ bản 1.
Thông số cơ bản Khoảng chiếu sáng: - Khoảng chiếu sáng xa từ 180 – 250m. - Khoảng chiếu sáng gần từ 50 – 75m. Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn: - Ở chế độ chiếu xa là 45 –70W Ở chế độ chiếu gần là 35 – 40W. Chức năng Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng, bao gồm: Đèn đầu dùng để chiếu sáng khoảng không gian phía trước giúp lái xe có thể quan sát đường phía trước trong đêm tối hay trong điều kiện tầm nhìn bị hạn chế.
Đèn kích thước trước và sau xe: Dùng để báo kích thước trước và sau xe khi chạy ban đêm hoặc khi đậu xe. Trang 1 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Bùi Công Danh Đèn sương mù: Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước, có thể gây chói mắt cho tài xế các xe chạy ngược chiều và người đi đường. Đèn sương mù sẽ giúp giảm được tình trạng này. Điện áp cung cấp cho đèn sương mù thường được lấy sau relay đèn kích thước.
Đèn sương mù phía sau: Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết trong điều kiện có sương mù hoặc tầm nhìn hạn chế do thời tiết. Đèn lùi: Đèn lùi là một tính năng quan trọng của chiếc xe vì chúng cảnh báo cho những người điều khiển xe liền kề và những người người xung quanh xe biết xe đang lùi về phía sau. Đèn phanh: Dùng để cảnh báo mỗi khi người lái đạp phanh. Để xe sau có thể nhận biết và giữ khoảng cách an toàn.
Đèn báo trên tapleau: Dùng để hiện thị các thông số, tình trạng hoạt động của các hệ thống, bộ phận trên xe và báo lỗi khi các hệ thống trên xe hoạt động không bình thường. Cấu tạo bóng đèn 1. Đèn dây tóc Vỏ đèn làm bằng thủy tinh, bên trong chứa 1 dây điện trở làm bằng volfram. Dây Volfram được nối với hai dây dẫn để cung cấp dòng điện đến.
Hai dây dẫn này được gắn chặt vào nắp đậy bằng đồng hay nhôm. Bên trong bóng đèn là môi trường chân không với mục đích loại bỏ không khí để tránh oxy hoá và làm bốc hơi dây tóc (oxy trong không khí tác dụng với volfram ở nhiệt độ cao gây ra hiện tượng đen bóng đèn và sau một thời gian rất ngắn, dây tóc sẽ bị đứt). Bóng đèn loại dây tóc Trang 2 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Bùi Công Danh Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 2.300oC và tạo ra ánh sáng trắng. Nếu cung cấp cho đèn một điện áp thấp hơn định mức, nhiệt độ dây tóc và ánh sáng phát ra sẽ giảm xuống.
Ngược lại, nếu cung cấp cho đèn một điện thế cao hơn, chẳng bao lâu sẽ làm bốc hơi dây volfram, gây ra hiện tượng đen bóng đèn và đốt cháy cả dây tóc. Dây tóc của bóng đèn công suất lớn (như đèn đầu) được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn. Cường độ ánh sáng tăng thêm khoảng 40% so với đèn dây tóc thường bằng cách điền đầy vào bóng đèn một lượng khí trơ (argon) với áp suất tương đối nhỏ. Bóng đèn halogen Suốt quá trình hoạt động của bóng đèn thường, sự bay hơi của dây tóc Tungsten là nguyên nhân làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếu sáng.
Mặc dù có thể giảm được quá trình này bằng cách đặt dây tóc trong một bóng thủy tinh có thể tích lớn hơn. Nhưng cường độ ánh sáng của bóng đèn này bị giảm nhiều sau một thời gian sử dụng. Bóng đèn halogen Vấn đề trên đã được khắc phục với sự ra đời của bóng đèn halogen, bóng halogen có công suất và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường. Đây là loại đèn thế hệ mới có nhiều ưu điểm so với đèn thế hệ cũ như: Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brôm.
Các chất khí này tạo ra một quá trình hoá học khép kín: Iode kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iodur vonfram, hổn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó sự chuyển động đối lưu sẽ mang hổn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 0C) thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được Trang 3 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Bùi Công Danh giải phóng trở về dạng khí. Quá trình tái tạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài. Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 2500oC. Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi.
Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường. Thêm vào đó, một ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ hơn so với bóng thường. Điều này cho phép điều chỉnh tiêu điểm chính xác hơn so với bóng bình thường. Đèn Xenon Đèn xenon, thường được gọi là đèn cường độ chiếu sáng cao HID (HighIntensity Discharge Headlights).
Được coi là loại hiệu quả hơn halogen, chủ yếu do nhiệt độ màu và lượng ánh sáng mà loại đèn này tạo ra. Đèn Xenon hoạt động theo nguyên lý phóng điện cường độ cao giữa hai bản cực để sinh ra luồng sáng vì vậy không có dây điện trở volfram như đèn sợi đốt và đèn halogen, thay vào đó là hai bản điện cực đặt trong ống huỳnh quang, ống huỳnh quang này bên trong có chứa khí Xenon hoàn toàn tinh khiết, thủy ngân và các muối kim loại halogen.Khi cung cấp điện áp đến 25.000V vào hai đầu điện cực, sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện giữa hai bản cực do các hạt electron phóng ra va đập với các nguyên tử kim loại của bản đối diện giải phóng năng lượng tạo ra ánh sáng. Chân đế tiêu chuẩn của loại đèn này có dạng tròn D2S hoặc D2R. Trong đó, D2S là loại bóng dùng cho các chóa đèn có màng chắn lóa (ký tự S lấy từ chữ shield - tấm chắn) và có thấu kính giúp gom ánh sáng không làm chói xe lưu thông ngược chiều, còn D2R Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho các chóa đèn chỉ có mặt phản xạ (ký tự R lấy từ chữ reflector - vật phản xạ).
Có 1 lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe ngược chiều. Ưu điểm: Bóng đèn xenon có hiệu suất phát sáng gấp ba lần bóng halogen, một bóng xenon 35W cho độ sáng tương đương bóng halogen 100W. Bóng xenon bền gấp bốn lần bóng halogen, do không có dây tóc dễ bị đứt nên bóng xenon ít bị ảnh hưởng bởi rung động. Cho tài xế có khả năng quan sát tốt hơn.
Trang 4 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Bùi Công Danh Nhược điểm: Cường độ ánh sáng quá cao gây nguy hiểm cho các xe chạy ngược chiều, chi phí cao. Đèn LED Đèn LED là công nghệ chiếu sáng hiện đại nhất trong ngành ô tô. Điều quan trọng nhất thường được nói tới khi nhắc đến đèn LED là chúng tiêu thụ rất ít điện năng. Với thế mạnh này, đèn LED được dùng cho hầu hết các dòng xe hiện đại ngày nay.
Đèn LED không toả nhiệt khi chiếu sáng như đèn halogen, nhưng chúng lại sản sinh nhiệt lượng ở chân đèn, nên tạo mối nguy nhất định cho các bộ phận liền kề và các cáp nối. Nhìn chung, các nhà sản xuất ô tô tránh sử dụng đèn LED làm đèn chiếu sáng, đặc biệt vì lý do trên. Thay vào đó ứng dụng công nghệ đèn LED cho xi-nhan, đèn chiếu sáng ban ngày hoặc đèn phanh. Tuổi thọ đèn led cũng tương đối cao lên tới 5000 giờ mới phải thay thế.
Hầu hết các vật liệu làm LED có chiết suất rất cao, tức là hầu hết ánh sáng phát ra sẽ quay ngược vào bên trong thay vì phát ra ngoài không khí. Ưu điểm của đèn LED: có tuổi thọ cao 35000- 50000 giờ. Bóng đèn LED không gây độc hại cho người sử dụng. Do được làm bằng vật liệu bán dẫn nên chịu được va đập tốt.
Đèn LED có hiệu suất phát sáng tốt, tiết kiệm điện. Nhược điểm: có giá thành cao. Trang 5 Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Bùi Công Danh Hình 1. Đèn led Nhiệt độ màu 6500k, điện áp 12-24v với công suất 25w/ bóng.
Bóng đèn LED có độ sáng gần như là bằng chất lượng ánh sáng ban ngày, tuổi thọ rất dài, mức tiêu thụ điện năng thấp, kích thước nhỏ gọn nên dễ dàng bố trí và thiết kế theo nhiều hình dạng khác nhau cho phù hợp với tổng thể của xe. Về mặt kỹ thuật, đèn LED hoạt động dựa trên công nghệ bán dẫn. Ánh sáng được phát ra trực tiếp từ chất nền bán dẫn khi có một hiệu điện thế được tạo ra. Màu sắc của bóng LED phụ thuộc vào dãy hóa trị và độ dẫn điện của chất làm bán dẫn.
Điển hình như màu hổ phách được tạo ra bởi chất bán dẫn từ Nhôm Indi Gali Photphua (AlInGaP). Khi muốn tạo ra ánh sáng trắng, người ta sẽ sử dụng một diode màu xanh dương kết hợp với một dạng vật liệu chuyển đổi thành màu vàng. Sự hòa trộn giữa 2 màu xanh và vàng sẽ tạo thành ánh sáng màu trắng. Gương phản chiếu (chóa đèn) Chức năng của gương phản chiếu là định hướng lại các tia sáng.
Một gương phản chiếu tốt sẽ tạo ra sự phản xạ, đưa tia sáng đi rất xa từ phía đầu xe. Bình thường, gương phản chiếu có hình dạng parabol, bề mặt được được đánh bóng và sơn lên một lớp vật liệu phản xạ như bạc (hay nhôm).