ĐỒ ÁN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH TRÊN XE TOYOTA CAMRY 2012

/>`
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ



----------------------

---------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU CHIẾU SÁNG THÔNG MINH TRÊN
XE TOYOTA CAMRY 2012

Hà Nội - Năm 2021
`


/>ui/


/>

/>MỤC LỤC

MỤC LỤC .......................................................................................................................

i

DANH SÁCH HÌNH ẢNH ........................................................................................... ii

LỜI NĨI ĐẦU ................................................................................................................ v
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ................................................................................................ vi
NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CHUNG CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................. vii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG-TÍN HIỆU .................... 1
1.1 Lịch sử phát triển bóng đèn xe ơ tơ ........................................................................ 1
1.1.1 Đèn sợ đốt (thời kỳ 1910 – 1960) ..................................................................... 1
1.1.2 Đèn Hallogen (thời kỳ 1960 – 1990): .............................................................. 1
1.1.3 Đèn Xenon (thời kỳ 1990 – nay): ...................................................................... 2
1.1.4 Đèn pha công nghệ đi ốt phát quang ( LED) .................................................... 4
1.2 Hệ thống chiếu sáng – tín hiệu ................................................................................ 4
1.2.1 Hệ thống đèn đầu ............................................................................................... 6
1.2.2 Hệ thống đèn hậu ............................................................................................. 21
1.2.3 Hệ thống đèn sương mù .................................................................................. 22
1.2.3 Hệ thống tính hiệu ........................................................................................... 23

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG ĐÈN THÔNG MINH . 27
2.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh ........................................................................................... 27
2.1.1 Giới thiệu hệ thống .......................................................................................... 27
2.1.2 Nguyên lý và cấu tạo hệ thống đèn liếc tĩnh ................................................... 29
2.2 Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động ................................................................. 36
2.2.1 Giới thiệu hệ thống .......................................................................................... 36
2.2.2 Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc động ................................................. 38
2.3 Hệ thống tự bật đèn đầu ........................................................................................ 45
2.4 Mạch điều khiển trung tâm ................................................................................... 47
2.5 Xu hướng phát triển của hệ thống chiếu sáng chủ động ...................................... 47

CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH KIỂM TRA VÀ CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP 50
3.1 Hư hỏng mạch điều khiển và sevor xoay .............................................................. 50
i

/>3.1.1 Mã lỗi và điều kiện phát hiện hư hỏng ............................................................ 50
3.1.2 Quy trình kiểm tra ........................................................................................... 52
3.2 Hư hỏng đèn đầu ................................................................................................... 54
3.3 Hư hỏng đèn đuôi .................................................................................................. 57
3.4 Hư hỏng đèn báo rẽ: .............................................................................................. 59

TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................... 63

DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình 1.1 : Đèn Hallogen

2

Hình 1.2 : Bộ đèn Xenon tăng áp

2

Hình 1.3: Cơng nghệ chiếu sáng Bi -Xenon

2

Hình 1.4: Đèn LED

3

Hình 1.5: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

5

Hình 1.6: Bóng đèn loại dây tóc

6

Hình 1.7: Bóng đèn halogen

7

Hình 1.8: Bóng đèn Xenon

8

Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của đèn Xenon

9

Hình 1.10: Dãy màu mà đèn Xenon phát ra

10

Hình 1.11: Cấu tạo chóa và bóng đèn D2S

11

Hình 1.12: Cấu tạo chóa và bóng đèn D2R

11

Hình 1.13: Cấu tạo bóng đèn D1S

12

Hình 1.14: Cấu tạo bóng đèn D1R

12

Hình 1.15: Ballast đèn D1

12

Hình 1.16: Ballast đèn D2

12

ii


/>Hình 1.17: Sơ đồ kết nối 2 loại đèn D2 và D1với Ballast

13

Hình 1.18: Hiệu quả của hai loại đèn trên đường

14

Hình 1.19: Sơ đồ khối hệ thống đèn Xenon

14

Hình 1.20: Mạch điện điều khiển đèn đầu Xenon

15

Hình 1.22: Cách bố trí tim đèn

16

Hình 1.23: Đèn hệ châu Âu

17

Hình 1.24: Đèn hệ Mỹ

17

Hình 1.25: Hệ thống đèn đầu khơng có relay điều khiển

18

Hình 1.26: Sơ đồ cơng tắc điều khiển đèn đầu loại dương chờ

19

Hình 1.27: Sơ đồ mạch điều khiển đèn kiểu âm chờ

20

Hình 1.28: Hệ thống đèn hậu

21

Hình 1.29: Hoạt động của hệ thống đèn sương mù trước

22

Hình 1.30: Hoạt động của hệ thống sương mù sau

23

Hình 1.31: Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có cơng tắc hazard rời

23

Hình 1.32: Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có cơng tắc hazard tổ hợp

24

Hình 1.33: Mạch điện hệ thống đèn xinhan điều khiển bằng bộ tích hợp

25

Hình 2.1: Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh

26

Hình 2.2 Đèn chiếu sáng góc cua tắt khi đi thẳng

27

Hình 2.3 Đèn chiếu sáng góc cua bật lên cùng với đèn xin nhan

27

Hình 2.4 Đèn chiếu sáng góc cua khi ơm cua với tốc độ dưới 40 Km/h

27

Hình 2.5 Cả hai đèn chiếu sáng góc cua khi gặp sương mù hay lùi xe

28

Hình 2.6: Hệ thống đèn liếc tĩnh

28

Hình 2.7: Mạch điện hệ thống đèn

30
iii


/>Hình 2.8: Mạch nguyên lý điều khiển đèn liếc tĩnh

31

Hình 2.9 Mạch điều khiển xung động cơ

32

Hình 2.10: Cấu tạo biến trở

34

Hình 2.11: Vùng chiếu sáng đèn cốt khi chạy trên cung đường cong

36

Hình 2.12: Góc điều chỉnh của đèn đủ cho các đường có độ cong gắt.

37

Hình 2.13: Điều chỉnh góc chiếu sáng theo cung đường

38

Hình 2.14: Tính tốn góc cua vịng α, β

39

Hình 2.15: Cấu tạo hệ thống đèn liếc động

40

Hình 2.16: Các modul cơ cấu đèn liếc động lắp thêm

41

Hình 2.17: Cấu tạo động cơ RC Servo

43

Hình 2.18: Khi biến trở xoay làm cho điện áp thay đổi thừ 0v- 5v

43

Hình 2.19: Điều xung động cơ RC Servo

44

Hình 2.20: Sơ đồ nguyên lý điều khiển motor RC Servo xoay chố đèn

45

Hình 2.21: Mạch điện ngun lý cảm biến bật đèn đầu

46

Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống đèn đầu

46

Hình 2.23: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

48

Hình 2.24: Xe bố trí cả hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh và động.

48

Hình 2.25: Xe sử dụng AFS và không sử AFS ở đường nông thơn

49

Hình 2.26: Ngồi việc chiếu sáng theo các ngõ rẽ trong thành phố

50

Hình 2.27: Vùng chiếu sáng phải mở rộng về hai bên và hạ thấp

60

iv


/>
LỜI NĨI ĐẦU
Khố học 2017-2021 đang ở giai đoạn cuối của chương trình đào tạo là thực tiện
đồ án tốt nghiệp. Sau hơn 4 năm học tập tại trường Đại Học Công nghiệp Hà Nội, chúng
em được lĩnh hội rất nhiều kiến thức quý báu và rèn luyện kỹ năng chun ngành Cơng
nghệ Ơ tơ tại khoa Cơng nghệ ơ tơ. Trong q trình tìm kiếm đề tài tốt nghiệp chúng em
đã chọn được đề tài mong muốn, phù hợp với khả năng và lĩnh vực u thích của mình.
Từ đó chúng em đã mạnh dạn tự đề xuất đề tài “Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng thông
minh (AFS) trên xe ô tô Toyota Camry 2012”, và nhận được sự đồng ý của thầy hướng
dẫn và Khoa công nghệ kỹ thuật ô tô cũng đã cho phép đăng ký thực hiện đề tài.

Đối với bản thân, đây là cơ hội cho chúng em để hệ thống lại kiến thức, là cơ
hội nghiên cứu, thực nghiệm và rèn luyện các kỹ năng làm việc trước khi bước vào
môi trường làm việc thực sự .Sau một thời gian thực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã
gặp nhiều khó khăn nhưng với sự giúp đỡ của thầy GVHD Thầy Nguyễn Minh Thắng

và các thầy trong bộ mơn Điện Ơ tơ cùng các thầy cô trong Khoa Công nghệ kỹ thuật ô
tô cùng sự cố gắng nỗ lực của bản thân để hoàn thành đề tài được giao.
Tuy đề tài đã đạt được một số kết quả nhất định như: Giới thiệu tổng quan về hệ
thống chiếu sáng thông minh , sơ đồ mạch điện thực tế trên xe,…Nhưng do kiến thức
còn hạn chế và khơng có nhiều thời gian nên chắc chắn đề tài khơng tránh khỏi nhiều
thiếu sót. Mong được sự đóng góp ý kiến từ các thầy và các bạn đọc giả.

v


/>LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Lịch sử phát triển của Công nghệ chiếu sáng trên xe gắn liền với lịch sử ra đời và
phát triển kéo dài hơn 120 năm của ngành cơng nghiệp ơ tơ. Với vai trị như đơi mắt cho
người lái xe vào ban đêm, công nghệ chiếu sáng trên xe luôn được quan tâm và chú trọng
nghiên cứu. Những năm gần đây công nghệ chiếu sáng ô tơ đã có những phát triển bước
ngoặt. Với sự xuất hiện của bóng đèn tăng áp Xenon với cường độ sáng mạnh và tầm
chiếu sáng xa, cho ánh sáng như ánh sáng ban ngày, các nhà sản xuất ô tô đã giải được bài
tốn về nguồn chiếu sáng. Khơng ngừng ở đó, để đáp ứng những địi hỏi chính đáng của
người sử dụng về một môi trường lái xe an toàn, thân thiện hơn vào ban đêm, gần đây các
nhà sản xuất đã giới thiệu công nghệ chiếu sáng chủ động trên xe với tham vọng hồn
tồn đánh bật bóng đêm. Nổi bật trong đó là giải pháp chiếu sáng chủ động theo góc bẻ lái
của xe, với cơng nghệ này các tài xế khơng cịn phải lo lắng việc thường xuyên phải đối
mặt với những vùng tối đột ngột hoặc nguy hiểm hơn là việc bất ngờ xuất hiện các chướng
ngại vật khi lái xe vào ban đêm gặp những cung đường cong hoặc các đoạn rẽ. Hệ thống
chiếu sáng chủ động đã dần trở nên thông dụng đối với các nước phát triển, coi trọng vấn
đề an toàn giao thơng cịn đối với Việt Nam ta hiện nay thì chiếu sáng chủ động vẫn cịn
khá mới mẻ, chỉ được trang bị trên các xe hạng sang, vì vậy việc sinh viên ngành công
nghệ kỹ thuật ô tô được tiếp cận cơng nghệ mới này cịn rất hạn chế, chủ yếu qua Internet
và qua các tạp chí ơ tơ. Vì vậy, nhóm làm đề tài mạnh dạn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu hệ
thống chiếu sáng thông minh (AFS) trên xe Toyota Camry 2012” sau khi xét đến tính

khả thi của đề tài, với mục đích tìm hiểu và củng cố kiến thức đã được học trong trường
Đại học công nghiệp Hà Nội.

vi


/>NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CHUNG CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

vii


/>CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG-TÍN HIỆU
1.1 Lịch sử phát triển bóng đèn xe ơ tơ

1.1.1 Đèn sợ đốt (thời kỳ 1910 – 1960)
Với sự phát triển của bóng đèn sợi tóc và sự ra đời các loại máy phát điện gọn
nhẹ có thể nắp đặt trên xe hơi thì vào năm 1910 các loại bóng đèn sợi tóc đầu tiên
được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi. Năm 1913, cơng ty điện Bosch, Đức, đã có
cách tiếp cận hợp lý đối với vấn đề này và đưa ra sản phẩm "Bosch Light". Đây là hệ
thống tích hợp đèn pha, máy phát điện một chiều và bộ điều chỉnh để tránh gây phiền
phức cho khách hàng nếu mua các phần tử rời rạc. Tuy nhiên, vẫn xuất hiện những
tranh cãi xung quanh đèn pha sử dụng điện hiện đại và các đèn pha thế hệ cũ sử dụng
gas. Một giải pháp mới là kết hợp đèn pha chạy bằng nhiên liệu với đèn pha điện. Các
loại đèn pha này cùng tồn tại cho đến sau chiến tranh thế giới lần thứ nhất. Năm 1920,

điện chiếm ưu thế khơng chỉ trong đèn pha mà cịn trong cả cơng nghệ chế tạo xe hơi. ·
Đèn cốt (low - beam) ra đời cũng trong thời kỳ này: Lái xe trong đêm vẫn bị ảnh
hưởng bởi vấn đề rất cũ là gây chói mắt của những chiếc xe đi ngược chiều. Các kỹ sư
đã cố gắng rất nhiều nhằm giải quyết vấn đề này bằng cách sử dụng thiết bị chống lóa
mắt và tìm ra phương pháp lắp đặt đèn pha. Hai đèn chiếu riêng biệt với hai chùm ánh
sáng mang lại hiệu quả cao hơn (pha và cốt).
· Bóng đèn bilux - giải pháp tất cả trong một: Năm 1924, chuyên gia về đèn Osram
đưa ra giải pháp kỹ thuật mới nhằm giảm chói mắt cho xe đi ngược chiều là dùng
bóng đèn có hai sợi đốt, kết hợp cả chùm pha và cốt trên cùng một gương phản xạ. Thay
vì phải dùng 2 nguồn sáng với hai chóa đèn riêng biệt cho 2 chế độ chiếu xa và chiếu gần.
· Đèn cốt khơng đối xứng - sáng hơn phía bên phải: Năm 1957, đèn cốt không đối xứng
xuất hiện. Loại đèn này có cường độ sáng cao hơn phía bên tay phải, nơi hay có người đi
bộ và xe đạp mà lái xe thường rất khó phát hiện trong đêm. Và được chính quyền Đức
chính thức cơng nhận việc sử dụng đèn cốt không đối xứng trên xe ôtô.

1.1.2 Đèn Hallogen (thời kỳ 1960 – 1990):

1


/>
Hình 1.1 : Đèn Hallogen
Chỉ một vài năm sau, ngành công nghiệp ôtô chứng kiến sự xâm nhập và chiếm
ưu thế của đèn sử dụng khí halogen (gồm các khí Flo, Clo). Một trong những ưu điểm
lớn nhất của công nghệ này là hiệu quả chiếu sáng và tuổi thọ làm việc cao. Trong khi
đó, đối với các đèn sợi đốt thông thường, kim loại bốc hơi từ các sợi đốt tập trung trên
bề mặt kính làm xám đen. Khí Halogen có tác dụng làm hạn chế sự bốc hơi của kim
loại từ sợi đốt làm cho bóng đèn trở nên sáng. Ngồi ra nó cũng giúp đốt nóng sợi đốt
một cách mạnh mẽ và cho nguồn ánh sáng tốt hơn.
Đèn pha chiếu ánh sáng từ các thấu kính: Cơng nghệ chiếu sáng tiếp tục được phát

triển xa hơn bằng giải pháp thay đổi hình dạng của đèn pha và gương phản xạ. Đầu những
năm 1960, các đèn pha hình chữ nhật bắt đầu xuất hiện trên đường phố. Năm 1983, đèn
pha đánh dấu sự phát triển mang tính quyết định nhờ cách thức chiếu ánh sáng lên trên
mặt đường theo nguyên lý của các đèn slide. Sự khác nhau mang tính quyết định nằm ở
gương phản xạ. Nó khơng phải là một gương parabol mà là gương ellipsoid với ba trục
chuyển động nên tạo ra nhiều ánh sáng hơn. Đèn pha chiếu tạo ra một chùm sáng dạng
nón với một điểm hội tụ xác định rất gần với bề mặt phản xạ. Các thấu kính thơng thường
sẽ được thay thế bằng các thấu kính hội tụ với một vùng chỉ vài cm2 tập trung chùm sáng.
Các nhà thiết kế xe hơi rất ngạc nhiên với công nghệ đèn pha mới. Ngay lập tức họ thiết
kế các đèn pha cực kỳ gọn nhẹ và cực mỏng với các kính hội tụ đặt nghiêng. Các đèn pha
dùng phương pháp chiếu này mang đến nhiều ưu điểm như sự phân bố ánh sáng, giảm một
cách đáng kể sự lóa do sương mù, mưa và tuyết.

1.1.3 Đèn Xenon (thời kỳ 1990 – nay):

2


/>
Hình 1.2 : Bộ đèn Xenon tăng áp
Năm 1991 đèn pha Xenon ra đời. Nguồn sáng của đèn này gồm khí Xenon và
một lượng nhỏ muối kim loại. Bằng cách sử dụng bộ tăng áp (Ballast) tạo ra những
xung ngắn với điện áp lên đến 28.000 Volt, các quầng plasma sẽ xuất hiện giữa các
cực của đèn. Đèn Xenon được sử dụng từ năm 1995 và bắt đầu thay thế các bóng đèn
sợi đốt thơng thường. Ưu điển lớn nhất của Xenon là chúng chỉ tiêu thụ 35 W nhưng
lại có cường độ ánh sáng gấp 2 lần so với những chiếc đèn halogen công suất 55W.

· Đèn BI - Xenon ra đời:

Hình 1.3: Cơng nghệ chiếu sáng Bi -Xenon

Khi đèn Xenon ra đời người ta lại phải sử dụng bộ đèn chiếu có 2 chố, một
chố cho đèn pha và một chố cho đèn cốt, vì Xenon chỉ có một tim. Vào năm 1998
bóng đèn Xenon 2 chế độ Pha – cốt xuất hiện, cũng tương tự như bóng đèn 2 tim, đèn
Xenon 2 chế độ pha cốt bố trí 2 bóng đèn Xenon sát nhau nhưng 2 tim đèn đặt được bố
trí lệch nhau, nên ánh sáng phát ra từ các tim đèn này qua phản xạ của gương cầu cho
những luồng sáng có góc chiếu khác nhau. Một kiểu Xenon 2 chế độ Pha – Cốt khác là
sử dụng một bóng đèn Xenon, nhưng vị trí tim đèn của bóng đèn Xenon có thể thay
đổi dịch chuyển được, dịch ra ở vị trí ngay tiêu cự cho chế độ pha, và thụt vào ở vị trí
sau tiêu cự cho chế độ cốt, vì vậy nó được gọi thơng dụng là đèn Xenon thụt thị.
3


/>Sự ra đời của đèn Xenon, Bi - Xenon đánh dấu một bước ngoặt mới của lịch sử
phát triển đèn xe, gắn với sự ra đời của đèn Xenon, thời kì này các nhà sản xuất đưa ra
nhiều phát minh để tăng tính tiện ích, an tồn và hiệu quả chiếu sáng của đèn xe
· Công nghệ đèn pha với tiêu điểm biến đổi: Một trong những điểm mới trong
công nghệ xe hơi xuất hiện năm 1995 với cặp đèn pha đôi. Đèn pha đôi được thiết kế
riêng rẽ hai chức năng pha và cốt cho phép các gương phản xạ có thể định dạng một
cách tối ưu nhất theo từng nhiệm vụ cụ thể của chúng. Máy tính giúp các gương có thể
định dạng với trường chiếu sáng lớn nhất và sự phân bố ánh sáng tối ưu. Máy tính chia
bề mặt của gương phản xạ thành hàng nghìn phần tử gương nhỏ xíu, gương sẽ chuyển
động xung quanh và định hình lại cho đến khi nào có được một vị trí tối ưu nhất. Điều
này tạo ra nguồn sáng tốt hơn và chiếu sáng xa hơn.

1.1.4 Đèn pha công nghệ đi ốt phát quang ( LED)
Trong những năm gần đây công nghệ đèn pha ôtô ra đời loại đèn pha sử dụng
cơng nghệ đi-ốt phát quang LED.

Hình 1.4: Đèn LED
Đèn LED an toàn hơn khi sử dụng do có điện thế thấp (đèn LED chỉ 3 volt),

hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao hơn theo tính tốn cùng một thời gian sử dụng mức
tiêu thụ điện ít hơn gần 10 lần so với đèn thường, thân thiện hơn đối với mơi trường
trong q trình phát sáng lượng nhiệt tỏa ra rất thấp. Đèn LED (Light emitting diodes đèn đi-ốt phát quang) đang trở nên phổ biến dưới vai trị đèn pha hoặc đèn hậu.
Ưu điểm của nó là khối lượng nhẹ, tuổi thọ cao, cường độ sáng lớn và rất thời
trang. Ánh sáng của LED khá lạnh (mang ít nhiệt) nên những chiếc xe thiết kế dựa vào
LED thường mang dáng vẻ trừu tượng, viễn tưởng và huyền bí.

1.2 Hệ thống chiếu sáng – tín hiệu
4


/>Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe gồm có các loại đèn chiếu sáng và đèn tín
hiệu, thơng báo.
A, Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm các đèn xi nhan sử dụng khi báo
rẽ hoặc báo nguy, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo khi đạp phanh.
B, Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm các đèn đầu gồm đèn chiếu gần và đèn chiếu
xa được sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng được khả năng quan sát cho người
lái xe. Các yêu cầu về chiếu sáng của đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng, vùng chiếu
sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng sẽ được nói rõ ở phần sau. Ngoài ra chế độ flash
của đèn đầu được dùng như đèn báo tín hiệu cho người lái xe ngược chiều. Bên cạnh đó
cịn có đèn sương mù để chiếu sáng khi thời tiết có nhiều sương mù, …

Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có các bộ phận sau đây:
1.

Đèn đầu, đèn sương mù phía trước

2.

Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau

3.

Cơng tắc điều khiển đèn và độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đèn sương
mù phía trước và phía sau

4.

Đèn xi nhan và đèn báo nguy

5.

Công tắc đèn báo nguy hiểm

6.

Bộ nhấp nháy đèn xi nhan

7.

Cảm biến báo hư hỏng đèn

8.

Relay tổ hợp

9.

Cảm biến điều khiển đèn tự động

10. Cơng tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
11. Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
12. Đèn trong xe
13. Công tắc cửa
14. Đèn chiếu sáng khoá điện.

5


/>
Hình 1.5: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu
1.2.1 Hệ thống đèn đầu
Hệ thống đèn đầu là hệ thống đèn chiếu sáng cơ bản, là hệ thống quan trọng
nhất trong các hệ thống đèn trên xe, với các nhiệm vụ đảm bảo điều kiện lái xe cho
người điều khiển vào ban đêm, đảm bảo an tồn giao thơng. Hệ thống đèn đầu phải có
những thơng số kỹ thuật theo những tiêu chuẩn nhất định, đảm bảo cường độ sáng lớn
nhưng khơng làm chóa mắt người đi ngược chiều, công suất chiếu sáng khi chiếu gần
là 35 – 40W, chiếu xa là từ 45 – 70W, ở chế độ chiếu gần vùng chiếu sáng là từ 50 –
75m, chiếu xa từ 180 – 250m.

1.2.1.1 Tổng quan các loại bóng đèn đầu
a. Bóng đèn dây tóc:

Hình 1.6: Bóng đèn loại dây tóc
6


/>Cấu tạo bóng đèn dây tóc gồm vỏ bóng đèn làm bằng thủy tinh, bên trong có chứa
dây điện trở volfram. Dây volfram khi được đặt vào một mức điện áp nhất định và được
nung nóng lên đến nhiệt độ 23000C sẽ sinh ra luồng ánh sáng trắng. Ở nhiệt độ thấp hơn

ánh sáng sinh ra sẽ yếu hơn, và ngược lại nhưng nếu cung cấp điện áp đặt vào hai đầu dây
volfram lớn quá điện áp định mức, nhiệt độ điện trở volfram quá lớn làm cho dây volfram
bốc hơi nhanh gây hiện tượng đen bóng đèn và đốt cháy dây tóc, dây tóc bị đứt. Trong
bóng đèn người ta hút hết khơng khí ra để tạo mơi trường chân khơng hạn chế hiện tượng
oxy hóa dây điện trở volfram làm dây volfram dễ bị đốt cháy.
Để dây tóc bóng đèn đầu có thể phát sáng ở nhiệt độ cao hơn, có thể đặt vào bóng
đèn một điện áp cao hơn, người ta bơm vào bóng đèn khí trơ Argon với áp suất thấp. Với
cách này cường độ chiếu sáng của bóng đèn đầu sẽ tăng thêm được khoảng 40%.

b. Bóng đèn halogen:

ạ

Dây

Dây tóc tim

Hình 1.7: Bóng đèn halogen
Với bóng đèn dây tóc trong q trình hoạt động để sinh ra ánh sáng thì dây điện
trở volfram phải được nung nóng lên đến 23000C điều này làm dây tóc bay hơi và bị
đốt cháy. Sự bay hơi của dây tóc làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếu
sáng. Dây điện trở bị đốt cháy làm giảm tuổi thọ của bóng đèn.
Với sự ra đời của bóng đèn halogen sẽ khắc phục được hiện tượng bay hơi của dây
volfram làm đen bóng thủy tinh và nâng cao tuổi thọ nhờ dây Volfram không bị bay hơi.
Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brơm, các chất khí này là chất xúc tác cho
quá trình thăng hoa ở dây volfram; khí halogen kết với volfram bay hơi ở dạng khí thành
iodur volfram, hỗn hợp khí này khơng bám vào thủy tinh như đèn dây tóc bình thường khi
bị nung nóng đến nhiệt độ bay hơi mà sự thăng hoa sẽ mang hỗn hợp iodur volfram trở về
vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 14500C)

7


/>lúc đó nó sẽ tách lại thành 2 chất: Volfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen
được giải phóng trở về dạng khí, tiếp tục khi nhiệt độ dây volfram lại được nung nóng đến
nhiệt độ bay hơi nó sẽ tiếp tục kết hợp với halogen thăng hoa và sau đó volfram lại trở lại
tim đèn, q trình này lặp lại liên tục. Điều này khơng chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn
mà cịn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài.
Vỏ bóng đèn halogen được làm từ thạch anh nhờ vậy nó có thể chịu được nhiệt độ
cao và áp suất rất cao từ 5 – 7 bar, nhiệt độ vỏ bóng đèn halogen phải hoạt động được
ở nhiệt độ cao hơn 2500C. Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi. Sử dụng đèn halogen
có cường độ sáng, tuổi thọ cao hơn bóng đèn dây tóc thường và dây tóc bóng đèn halogen

có thể được chế tạo có đường kính nhỏ hơn so với các bóng đèn dây tóc vì vậy có thể
điều chỉnh tiêu cự bóng đèn dễ dàng chính xác hơn.
c. Đèn Xenon:

Hình 1.8: Bóng đèn Xenon
· Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của đèn Xenon giống như hiện tượng sét phóng điện xảy ra
trong tự nhiên khi trời mưa. Những tia sét phóng điện giữa những đám mây tích điện và bề
mặt trái đất sinh ra những luồng ánh sáng cường độ cao trong không trung, đây là ý tưởng
manh nha cho những nhà chế tạo nảy ra ý tưởng sản xuất ra đèn Xenon có thể

8


/>sinh ra ánh sáng cường độ cao thay thế cho những thế hệ đèn dây tóc và halogen ngày
càng trở nên già cỗi.
Năm 1992, nhà sản xuất bóng đèn xe hơi hàng đầu thế giới Hella giới thiệu

bóng đèn Xenon đầu tiên, sản xuất theo cơng nghệ phóng điện cường độ cao - High
Intensity Discharge (HID). Đèn xenon lúc này chủ yếu chỉ dùng cho chế độ đèn cốt, vì
bóng đèn Xenon chỉ có một chế độ khơng giống như đèn sợi tóc có thể có hai tim,
chóa đèn dùng cho đèn xenon phải có chóa đèn pha và chóa đèn cốt riêng biệt.
Năm 1999, đèn Bi – Xenon ra đời khắc phục được khuyết điểm này của đèn
Xenon, nó có thể tạo ra ánh sáng pha và cốt từ một luồng ánh sáng, phát ra ánh sáng
giống nhau cho pha và cốt. Tiết kiệm năng lượng hơn.

· Về cấu tạo:
Đèn Xenon theo nguyên lý phóng điện cường độ cao giữa hai bản cực để sinh ra
luồng sáng vì vậy khơng 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 hồn tồn tinh khiết, thủy ngân và các muối kim loại halogen. Khi
đóng nguồn điện đặt vào hai đầu của hai điện cực này một điện áp lớn hơn điện áp
đánh thủng (lớn hơn 25000 V) xuất hiện sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện giữa các 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. Sự phóng điện cũng kích thích các phân tử khí
trơ Xenon lên mức năng lượng cao, sau khi bị kích thích các phân tử khí Xenon sẽ giải
phóng năng lượng để trở về trạng thái bình thường, bức xạ ra ánh sáng theo định luật
bức xạ điện từ. Màu của ánh sáng phát ra (hay bước sóng của bức xạ) phụ thuộc vào
mức độ chênh lệch năng lượng của electron và vào tính chất hóa học của muối kim
loại được dùng trong bầu khí Xenon. Vỏ đèn Xenon được làm từ thủy tinh thạch anh
có thể chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao.
Do sự phóng điện sinh ra luồng sáng chỉ xảy ra giữa các bản cực đèn Xenon khi
đặt vào nó một điện áo cao trên 25000 V nên để có thể tạo ra được điện thế cao như
vậy, hệ thống cần có một bộ khởi động (ignitor). Ngồi ra, để duy trì tia hồ quang, một
chấn lưu (ballast) sẽ cung cấp điện áp khoảng 85 V trong suốt quá trình đèn hoạt động,
đây vừa là bộ xử lý của đèn Xenon vừa làm nhiệm vụ tăng áp cho bóng đèn.
9

/>
Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của đèn Xenon
· Ánh sáng của đèn Xenon phát ra:
Tùy thuộc vào tính chất hóa học của loại muối kim loại chứa bên trong mà ánh
sáng của đèn Xenon phát ra cũng khác nhau. Độ Kelvin và Lumens là 2 đại lượng đặc
trưng cho màu sắc (độ trắng) và độ sáng của đèn sẽ phát ra.

Hình 1.10: Dãy màu mà đèn Xenon phát ra
10


/>Ở 4300 K đèn tạo ra khoảng 3100 Lm, nó tạo ra lượng ánh sáng nhiều hơn gấp
3 lần của loại đèn Halogen và tạo ra nhiệt độ màu sáng nhất, ánh sáng có màu trắng
hồn tồn và sẽ chuyển sang hơi vàng nhạt khi phản xạ đồng nhất trên đường. Loại
đèn này được dùng ở trên các loại xe sử dụng nhiều về đêm và đi đường đồi núi nhằm
tối ưu tầm nhìn.
Ở 6000 K đèn tạo ra khoảng 2900 Lm, nó tạo ra lượng ánh sáng nhiều hơn gấp
3 lần của loại đèn Halogen và mỏng hơn so với ở 4300 K. Mặc dù phát ra ánh sáng ít
hơn, nhưng phát ra ánh sáng trắng hơn với màu xanh nhạt.
Ở 8000 K đèn tạo ra khoảng 2500 Lm, nó tạo ra lượng ánh sáng nhiều hơn gấp
3 lần của loại đèn Halogen và mỏng hơn và phát ra ánh sáng ít hơn đồng thời xanh hơn
so với ở 6000 K. Đây là một trong những màu được lựa chọn sử dụng ở trên xe.
Ở 10000 K đèn tạo ra khoảng 2300 Lm, nó tạo ra lượng ánh sáng nhiều hơn gấp
2 lần của loại đèn Halogen. Ở 10000 K phát ra dãy ánh sáng xanh thẩm đến tím sau đó
chuyển sang xanh đậm hơn so với 8000 K.
Ở 12000 K đèn tạo ra khoảng 2000 Lm, nó tạo ra lượng ánh sáng nhiều hơn gấp
2 lần của loại đèn Halogen. Đây là nhiệt độ màu có màu xanh thẩm tím và màu đậm
hơn so với 10000 K. Sản phẩm này được được khách hàng sử dụng vì phát ra ánh sáng
tối ưu và lạ mắt nhất.

· Các loại chân đế bóng đèn Xenon:
Chân đế tiêu chuẩn của loại đèn này có dạng trịn là D2S, D2R hoặc dạng chân
đế vng là D1S, D1R. 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 khơng làm chói xe lưu thông
ngược chiều.

11


/>Hình 1.11: Cấu tạo chóa và bóng đèn D2S
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.

Hình 1.12: Cấu tạo chóa và bóng đèn D2R
D1S: Là loại bóng dùng cho các chóa đèn có màng chắn lóa và có thấu kính
giúp gom được nhiều ánh sáng hơn (được tích hợp bộ khởi động).

Hình 1.13: Cấu tạo bóng đèn D1S
D1R: Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho các chóa đèn chỉ có mặt phản
xạ. Có 1 lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe ngược chiều (được
tích hợp bộ khởi động).

Hình 1.14: Cấu tạo bóng đèn D1R
Đối với từng loại bóng đèn thì bộ ballast sẽ được thiết kế riêng phù hợp để phù
hợp với từng loại chân đế.

12

/>
Hình 1.15: Ballast đèn D1

Hình 1.16: Ballast đèn D2

· Phương pháp lắp ráp đối với từng loại bóng đèn:
Đối với bóng D2:

Đối với bóng D1:

Hình 1.17: Sơ đồ kết nối 2 loại đèn D2 và D1với Ballast
· Lợi ích của đèn Xenon:
Đầu tiên, tuổi thọ của đèn Xenon cao gấp 10 lần đèn halogen và đèn sợi đốt, do
dây điện trở volfram của đèn halogen và sợi đốt rất dễ đứt do bị va đập hoặc hao mịn
trong q trình sử dụng, còn đèn Xenon chỉ đơn giản gồm hai bản cực phóng điện,
được cố định bởi lớp vỏ thạch anh, chỉ có thể hư nếu bóng đèn bị vỡ. Trung bình đèn
halogen chỉ có thời gian sử dụng từ 300 – 1000 giờ, còn đèn Xenon là 3000 giờ.
Thứ hai là ánh sáng do đèn Xenon sinh ra là loại ánh sáng trắng xanh rất giống
ánh sáng ban ngày trong khi đèn halogen chỉ sinh ra ánh sáng màu vàng, điều này có ý
nghĩa giúp người điều khiển xe dễ dàng quan sát khi lái xe với hình ảnh thật hơn, rõ nét 13


/>hơn. Vì vậy với cơng nghệ sinh ra luồng sáng cường độ cao (HID) đặc biệt có ý nghĩa
tăng tính an toàn khi lái xe ban đêm.
Theo các nghiên cứu để có thể phản ứng và xử lý các chướng ngại vật khi đang
lái xe với tốc độ 100km/h người lái xe phải quan sát được các tín hiệu giao thơng trước
đó 70 m, vì vậy để đảm bảo an tồn chúng ta cần ít nhất 2,5 giây để phản xạ trước các
biến cố xảy ra trên đường. Đèn Xenon với chùm ánh sáng dài, tầm quan sát rộng có

thể đáp ứng được những yêu cầu này.
Một ưu điểm nữa của đèn Xenon là tiết kiệm năng lượng hơn so với đèn sợi đốt
do không phải tốn năng lượng để đốt nóng dây tóc nên tiêu thụ chỉ bằng 1/3 so với đèn
sợi đốt, đèn halogen. Mà cường độ sáng lại cao hơn gấp 2 - 3 lần, một bóng Xenon 35
W cho độ sáng tương đương bóng halogen 100 W.

Hình 1.18: Hiệu quả của hai loại đèn trên đường
Hãng Hella đã có một bước phát triển xa hơn. Từ năm 1999, hệ thống đèn
BiXenon được sử dụng, nó có thể sinh ra tia sáng cốt và pha từ cùng một nguồn sáng.
Thuận lợi là tiêu thụ năng lượng giảm hơn nữa mở ra những khả năng mới cho các nhà
thiết kế, phát ra ánh sáng giống nhau cho pha và cốt.

· Mạch nguyên lý hoạt động đèn Xenon:

14


/>
Hình 1.19: Sơ đồ khối hệ thống đèn Xenon

Hình 1.20: Mạch điện điều khiển đèn đầu Xenon
Hoạt động của bộ ECU điều khiển đèn:
ECU điều khiển đèn (bộ Ballast) là bộ điều khiển điện tử trung tâm của các
bóng đèn phóng điện cao áp, bộ Ballast thực hiện việc điều khiển tối ưu dịng điện
cung cấp cho các bóng đèn để đảm bảo cường độ đèn phát sáng liên tục, ổn định. Cung
cấp dòng khởi động với cường độ và điện áp cao, đảm bảo đèn khởi động nhanh. Bộ
Ballast cịn được trang bị chức năng an tồn để ngăn chặn ảnh hưởng của điện áp cao.
Hoạt động của chức năng an toàn bộ ECU điều khiển đèn:
15