Đèn pha laser họat động như thế nào

Khi chúng ta nghĩ về sự tiến triển của công nghệ ô tô, đèn pha thường không phải là thứ đầu tiên xuất hiện trong tâm trí. Động cơ, hiệu suất nhiên liệu và chuyển sang năng lượng điện là những thứ được nghĩ đến nhiều hơn. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là không có hàng ngàn kỹ sư trên khắp thế giới đang làm việc để cải thiện tình trạng nghệ thuật trong hệ thống chiếu sáng ô tô ngày này qua ngày khác.

Đèn pha chùm kín đã nhường chỗ cho các thiết kế hiện đại hơn sau khi các quy định được nới lỏng, trong khi bóng đèn chuyển từ halogen đơn giản sang xenon HID và gần đây hơn là đèn LED. Bây giờ, một công nghệ mới đã xuất hiện, với tia laser!

Hình ảnh đầu tiên xuất hiện trong đầu khi nhắc đến cụm từ “đèn pha laser” là chùm tia laser bắn ra từ phía trước của một chiếc ô tô. Rõ ràng là các chùm ánh sáng đơn sắc kết hợp sẽ tạo ra độ chiếu sáng kém bên ngoài một điểm rất cụ thể ở khá xa. May mắn cho mắt chúng ta là đèn pha laser không hoạt động theo cách này chút nào.

Thay vào đó, đèn pha laser bao gồm một hoặc nhiều diode laser trạng thái rắn được gắn bên trong đèn pha. Các tia laser màu xanh này được bắn vào một chất phát quang màu vàng, tương tự như chất phát quang được sử dụng trong đèn LED trắng. Điều này tạo ra ánh sáng trắng mạnh mẽ, rực rỡ sau đó có thể phản xạ từ các tấm phản quang và ra khỏi đèn pha về phía đường. Đèn pha laser được chế tạo theo cách này có một số lợi ích. Chúng tiết kiệm năng lượng hơn đèn LED phát ra cùng một lượng ánh sáng, đồng thời cũng tiết kiệm không gian hơn.

Đèn pha laser vẫn là công nghệ mới, cho đến nay chỉ xuất hiện trên một số ít xe BMW, Audi và một số xe được chọn khác. Công nghệ của BMW được phát triển thông qua sự hợp tác với các chuyên gia về đèn chiếu sáng OSRAM . Trên thực tế, người ta sử dụng đèn pha LED thông thường, với tia laser được sử dụng để tạo ra một điểm sáng và tập trung đáng kinh ngạc, được sử dụng cho đèn pha. Điều này có thể cung cấp khả năng chiếu sáng xa tới 600 mét phía trước xe, gấp đôi so với đèn pha LED thông thường. Đèn sử dụng laser diode indium gallium nitride ban đầu được sử dụng trong máy chiếu, với mức công suất trên 1 watt. Một trong những thách thức khi triển khai công nghệ như vậy trong môi trường ô tô là nhu cầu phải hoạt động ở nhiệt độ khắc nghiệt. Trong khi laser nghiên cứu và đèn chỉ thị laser chủ yếu có thể được sử dụng ở nhiệt độ phòng thông thường, đèn pha ô tô phải có khả năng chịu được mọi thứ từ -40 độ đến 50 độ C. Rất may, hiệu suất cao của tia laser có nghĩa là nó không có lượng nhiệt tỏa ra quá lớn để làm mọi thứ trở nên phức tạp hơn. Những thách thức kỹ thuật khác liên quan đến việc điều chỉnh gói quang học cho môi trường rung động mạnh, gồ ghề thường thấy trong ứng dụng ô tô. Điều quan trọng nữa là phải đảm bảo, giống như bất kỳ thiết bị nào, rằng người dùng cuối không thể tiếp xúc với bức xạ laser có hại trong trường hợp xảy ra tai nạn hoặc trục trặc.

Những đèn này thường sử dụng đèn pha LED chiếu gần và đèn pha LED chiếu xa kết hợp, trong đó điốt laser chiếu trực tiếp vào phốt pho LED để kích thích nó hơn nữa, thay vì sử dụng đèn của chính nó. Các thiết bị này thường cũng đi kèm với quạt làm mát để giữ cho laser và đèn LED ở dưới nhiệt độ hoạt động tối đa của chúng. Những phát triển như vậy rất thú vị, mặc dù điều quan trọng là phải cảnh giác với hiệu suất của đèn pha phụ tùng thay thế không rõ nguồn gốc. Nhiều “nâng cấp” đèn pha LED phụ tùng không đạt tiêu chuẩn khi nói đến hiệu suất thực tế và không có lý do gì để tin rằng các thiết kế LED/laser lai sẽ có bất kỳ sự khác biệt nào. Chúng tôi rất muốn đưa một số bộ phận này qua giao thức thử nghiệm IIHS đầy đủ , nhưng thật đáng buồn là điều đó nằm ngoài phạm vi (và ngân sách!).

Bộ phận AliExpress của chiếc BMW tương đối đơn giản, được nối dây không khác gì đèn pha thông thường. Tuy nhiên, điều thú vị là mạch đèn pha laser luôn chạy trong những bộ phận này. Để tránh làm chói mắt những người tham gia giao thông khác, một màn trập được giữ nguyên để chặn ánh sáng, được di chuyển ra khỏi đường bằng một cuộn dây điện từ khi người lái xe bật công tắc đèn pha.

Trong khi bộ phận hậu mãi hơi lạc lõng, thiết kế của BMW lại là một thứ hoàn toàn khác. Đèn pha tiên tiến được nối với nhiều đầu nối và hơn 30 dây dẫn, với nhiều thiết bị điện tử của người lái nằm trong bộ điều khiển bên ngoài. Phần lớn trong số này là để điều khiển các đèn LED và động cơ bước khác nhau để xoay đèn pha khi đánh lái. Tuy nhiên, cụm laser lại có những phức tạp riêng. Cảm biến ánh sáng kép được tích hợp bên trong để theo dõi chùm tia laser và một cánh tay chặn kim loại đặc biệt nằm ngay phía trước diode, có lẽ là để ngăn ánh sáng laser rời khỏi đèn pha trong trường hợp lớp phủ phốt pho bị cháy. Thật sự rất thú vị khi được nhìn vào bên trong đèn pha của một chiếc xe hạng sang hiện đại và thấy chúng ta đã tiến xa đến mức nào so với thời kỳ của những chùm tia kín đơn giản.

Mặc dù có những cải thiện về hiệu quả, công nghệ này vẫn còn đắt. Rốt cuộc, điốt laser mạnh không hề rẻ. Tuy nhiên, khi công nghệ này được đưa xuống các mẫu cấp thấp hơn, có khả năng chúng ta có thể thấy quy mô kinh tế thay đổi điều đó theo hướng tốt hơn. Thật vậy, nếu các cơ quan chức năng quốc gia bắt đầu yêu cầu đèn pha hiệu suất cao hơn làm tiêu chuẩn, chúng ta có thể thấy đèn pha laser trở thành chuẩn mực, thay vì là một thứ xa xỉ đắt tiền. Công nghệ này cũng có thể được áp dụng cho chiếu sáng gia đình và thương mại — mặc dù chúng tôi nghi ngờ rằng những cải thiện tiềm năng bị hạn chế đủ để đèn LED vẫn là chuẩn mực trong một thời gian tới.

Theo tình hình hiện tại, phần lớn sức hấp dẫn của công nghệ mới là về lợi ích đóng gói, cho phép các nhà thiết kế ô tô có nhiều tự do hơn xung quanh khu vực đèn pha. Những lo ngại như vậy ít quan trọng hơn khi nói đến các phụ kiện đèn trong nhà hoặc văn phòng, hoặc thực sự, trên những chiếc ô tô cấp thấp hơn. Bất kể thế nào, đây là một ứng dụng mới thú vị cho laser và chúng ta chắc chắn sẽ thấy nhiều hơn trong tương lai.