Bí mật bao trùm trung tâm nghiên cứu và phát triển của Volkswagen tại Wolfsburg: camera trên điện thoại và laptop đều bị dán kín, và ngay cả việc đi lạc khỏi lộ trình quy định dù chỉ một chút cũng không được chào đón. Chúng tôi đã được chiêm ngưỡng độc quyền những phát triển mới nhất trong lĩnh vực chiếu sáng ô tô — đèn pha tối tân, bóng đèn và nhiều hơn thế nữa. Các nhà thiết kế trưởng phát biểu đầu tiên, tất cả đều nhấn mạnh tầm quan trọng của tự do sáng tạo khi làm việc với tính thẩm mỹ của các thiết bị chiếu sáng. Có tới 15 nhà thiết kế nội bộ được dành riêng cho lĩnh vực này. Nhưng còn các kỹ sư thì sao?
Lịch Sử Ngắn Gọn Về Đèn Pha Ô Tô
Các kỹ sư hoàn toàn không phải là bên thứ ba. Bước đột phá thực sự trong chiếu sáng ô tô đến với sự ra đời của bóng đèn halogen hai dây tóc H4 vào năm 1971. Chùm sáng gần định mức 1.000 lumen của nó vượt trội hoàn toàn so với thời điểm đó, và H4 vẫn được sử dụng trong nhiều xe phổ thông cho đến ngày nay, bao gồm cả các phiên bản đầu tiên của Volkswagen Polo. Tổng công suất ánh sáng từ nguồn phát là yếu tố chính quyết định mức độ chiếu sáng của đèn pha trên đường — diện tích gương phản xạ, hình dạng, chất lượng bề mặt và quang học bộ khuếch tán chỉ là những cải tiến thứ yếu.
Cho đến đầu những năm 1990, H4 và các bóng đèn halogen tương tự đã thống trị thị trường toàn cầu (ngoại trừ Hoa Kỳ, nước này duy trì tiêu chuẩn riêng của mình). Khi đó, các kỹ sư đã học cách tối đa hóa công suất ánh sáng thông qua các hình dạng gương phản xạ được cải tiến và các mô-đun máy chiếu. Các bóng đèn mới liên tục ra đời, mỗi loại đều nâng cao giới hạn hiệu suất:
- H7 (1.500 lumen) — một dây tóc, được sử dụng rộng rãi trong cả đèn chiếu gần lẫn đèn chiếu xa
- HB3 (1.860 lumen) — có trên các mẫu xe như Kia Rio và Hyundai Solaris
- H9 (2.100 lumen) — kỷ lục hiệu suất trong số các bóng đèn halogen chiếu xa
Cuộc Cách Mạng Xenon: Chiếu Sáng Phóng Điện Cường Độ Cao
Năm 1991, các kỹ sư giới thiệu đèn xenon (HID) — một cuộc cách mạng thực sự trong chiếu sáng ô tô. Những bóng đèn này tạo ra ánh sáng thông qua hồ quang điện thay vì dây tóc nóng sáng và cho ra công suất danh định 3.200 lumen, gấp hơn ba lần so với H4. Tuy nhiên, công nghệ xenon đi kèm với những thách thức kỹ thuật riêng:
- Yêu cầu độ chính xác cao hơn về quang học và căn chỉnh chùm sáng
- Bộ đánh lửa và ballast phức tạp ảnh hưởng đến bố cục linh kiện
- Bộ chỉnh góc chùm sáng tự động bắt buộc để tránh làm chói mắt xe đối diện
- Hệ thống rửa đèn pha bắt buộc
- Chi phí tổng thể cao hơn so với đèn halogen
Bất chấp những trở ngại này, xenon đã chứng tỏ hiệu quả cao — đặc biệt khi kết hợp với các hệ thống xoay chùm sáng được giới thiệu vào những năm 2000. Tiêu chuẩn xenon 25 W công suất thấp hơn sau đó được phát triển như một lựa chọn thay thế cho biến thể cổ điển 35 W, đưa quang thông xuống dưới ngưỡng 2.000 lumen không yêu cầu bộ chỉnh tự động hay hệ thống rửa. Tuy nhiên, công suất thực tế của các thiết bị công suất thấp hơn này có thể khá kém ấn tượng. Theo đồn đại, tiêu chuẩn 25 W một phần xuất phát từ các nhà sản xuất bóng đèn muốn lấp đầy công suất sản xuất nhàn rỗi. Đáng tò mò thay, ánh sáng lạnh và sắc nét của bóng đèn halogen được chỉnh tốt thường tạo ấn tượng thuận lợi hơn so với xenon 25 W phổ thông.
Sự Trỗi Dậy Của Đèn Pha LED: Nơi Thiết Kế Gặp Gỡ Kỹ Thuật
Khoảng 15–20 năm trước, các nhà thiết kế thực sự bước vào vị trí trung tâm. Họ đầu tiên thử nghiệm với bố cục thị giác bên trong đèn pha — nắp che trong suốt, các vòng tròn nội thất thanh lịch, những đường nét kéo dài và dữ dội. Khi tham vọng thẩm mỹ tăng lên, nhu cầu về nguồn sáng có thể phù hợp với hầu hết mọi hình dạng cũng tăng theo. Câu trả lời chính là LED, và không chỉ riêng Volkswagen.
Công nghệ LED thu hút cả kỹ sư lẫn nhà thiết kế vì một số lý do chính:
- Tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với halogen và xenon
- Tuổi thọ dài hơn — Volkswagen ước tính lên đến 8.000 giờ hoạt động
- Tính linh hoạt trong thiết kế — LED có thể được định hình và sắp xếp tự do trong vỏ đèn pha
- Giá thành giảm dần — đèn pha LED phổ thông hiện nay chỉ đắt hơn không đáng kể so với đèn halogen tương đương, trong khi bộ xenon 25 W không có bộ chỉnh có thể đắt gần gấp đôi
Công Nghệ LED Ma Trận Và Pixel: Đèn Pha Thông Minh
Bước nhảy vọt lớn tiếp theo đến với đèn pha LED ma trận, sử dụng hàng chục điốt được điều khiển độc lập để cho phép phân phối ánh sáng hoàn toàn thích ứng. Một ví dụ nổi bật là mô-đun ma trận IQ.Light trên Touareg mới nhất — có kích thước bằng khoảng nửa gói thuốc lá — bao gồm:
- Bảng mạch và tản nhiệt kèm quạt làm mát
- 48 điốt chiếu gần
- 27 điốt chiếu xa
- Các phần tử bên bổ sung mở rộng ánh sáng vào các đoạn đường tối
Hệ thống này tự động che khuất các xe đối diện khi đèn chiếu xa đang hoạt động và liên tục điều chỉnh phân phối ánh sáng dựa trên thời tiết, tốc độ và quỹ đạo lái xe. Tầm chiếu hiệu quả dài hơn khoảng 100 mét so với xenon 35 W.
Đáng kinh ngạc hơn là LED micropixel — một chip 4×4 mm có khả năng đạt công suất đầy đủ của mô-đun ma trận Touareg. Chỉ với ba điốt “pixel” như vậy, mỗi điốt tạo ra 1.024 chùm mini riêng lẻ, một ma trận đèn pha gồm 3.072 ô trở nên khả thi — so với tiêu chuẩn hiện tại là 75–80. Nhìn xa hơn, các bộ lọc ma trận trung gian với độ phân giải lên đến 30.000 pixel có thể cho phép:
- Tạo hình chùm sáng thích ứng chính xác theo thời gian thực
- Chiếu hướng dẫn hành lang rẽ lên bề mặt đường phía trước
- Nhân đôi tín hiệu rẽ và đèn cảnh báo nguy hiểm lên bề mặt đường
- Giao tiếp bằng ánh sáng giữa các phương tiện hoặc với cơ sở hạ tầng đường bộ
Liệu việc chiếu lên bề mặt đường có trở thành xu hướng phổ biến hay không vẫn còn là điều đáng tranh luận. Đường bộ đã có nhiều yếu tố thị giác lộn xộn, các lộ trình chứng nhận phức tạp, và bất kỳ sự nhiễm bẩn nào trên thấu kính cũng sẽ làm giảm đáng kể chất lượng hình ảnh chiếu.
Đèn Pha Laser: Mạnh Mẽ Nhưng Là Thị Trường Ngách
Các nguyên mẫu LED công suất cao — sử dụng điốt tiêu thụ 3–4 A so với mức ~1 A phổ biến hiện nay — khi được hội tụ chặt chẽ có thể chiếu sáng lên đến 550 mét phía trước. Tầm chiếu đó trước đây chỉ đạt được với đèn pha laser, nơi các chùm laser chiếu vào tấm phốt pho huỳnh quang để tạo ra một nón ánh sáng mạnh nhưng hẹp.
Đèn pha laser đã có mặt khoảng năm năm nay, chủ yếu trong các mẫu xe cao cấp của BMW và Audi. Tuy nhiên, việc áp dụng chúng trên các xe phổ thông vẫn khó có thể xảy ra vì một số lý do:
- Chi phí cực kỳ cao — tùy chọn laser của Audi A8 tăng thêm mức giá đáng kể so với các bộ ma trận vốn đã đắt tiền
- Vật liệu và quy trình sản xuất chuyên biệt, không có con đường rõ ràng để giảm chi phí đáng kể
- Ứng dụng hạn chế — chùm sáng hẹp chỉ thực dụng cho mục đích chiếu xa
Điều Người Lái Thực Sự Muốn: Sở Thích Chùm Sáng Và Tùy Chỉnh
Sở thích của người tiêu dùng về kiểu chiếu sáng khác nhau đáng kể theo vùng và gu cá nhân. Đèn chiếu xa tạo ra nhiều tranh luận nhất:
- Người lái xe Bắc Âu (Scandinavia) có xu hướng thích các chùm sáng tầm xa, xuyên thấu phù hợp với những con đường nông thôn tối tăm
- Người lái xe Trung và Tây Âu thường ưa chuộng các chùm sáng rộng tạo cảm giác không gian được chiếu sáng mạnh
- Sở thích đèn chiếu gần phân chia giữa ranh giới sáng/tối sắc nét (đặc trưng của bộ máy chiếu) và chuyển tiếp khuếch tán dần dần — cả hai đều hoạt động tốt như nhau trong thực tế
Mục tiêu của Volkswagen là mang lại cho người lái khả năng kiểm soát có ý nghĩa đối với hành vi chùm sáng. Cài đặt mặc định được điều chỉnh để đạt được sự cân bằng rộng — ranh giới hơi mềm được thiết kế để thỏa mãn phạm vi sở thích rộng nhất.
Đèn Sương Mù, Vệ Sinh Đèn Pha Và Độ Bền LED
Đèn sương mù độc lập đang là loài có nguy cơ tuyệt chủng — bị hy sinh vì mục tiêu có đường nét thân xe gọn gàng hơn. Để bù đắp hoàn toàn cho sự vắng mặt của chúng, xe cần có đèn pha chính thích ứng đắt tiền có khả năng mở rộng chùm sáng trong thời tiết xấu và khi vào cua. Trên các mẫu xe phổ thông, khả năng thích ứng này thường không có sẵn, khiến người lái không có nguồn sáng phụ hữu ích trong điều kiện bất lợi.
Việc vệ sinh đèn pha vẫn tương tự không thay đổi. Các hệ thống vòi phun rửa hiện tại tiếp tục là tiêu chuẩn ngành, và Volkswagen không thấy có sự thay đổi lớn nào trong tầm nhìn gần. Một thách thức đặc thù với LED là nhiệt: không giống như bóng đèn halogen và xenon, chúng phát ra rất ít nhiệt, vì vậy tuyết và băng trên kính không tự tan chảy. Các xe có đèn pha LED công suất cao có quạt làm mát thường chuyển hướng luồng khí đó dọc theo bề mặt kính để bù đắp.
Về độ bền: mặc dù về mặt lý thuyết LED có tuổi thọ vượt trội so với bóng đèn thông thường, nhưng có một lưu ý thực tế quan trọng — hầu hết cụm đèn pha LED đều là các khối kín với điốt không thể thay thế. Volkswagen ước tính tuổi thọ 8.000 giờ, tương đương khoảng 11 năm với hai giờ sử dụng mỗi ngày. Với mức sử dụng nặng hơn, khoảng thời gian đó rút ngắn đáng kể. Việc Toyota giới thiệu các mô-đun LED có thể thay thế trên các mẫu Corolla gần đây là một ngoại lệ đáng chú ý và đáng theo dõi khi tiêu chuẩn ngành có thể sẽ noi gương.
Con Đường Phía Trước: Tương Lai Toàn LED Cho Volkswagen
Quá trình chuyển đổi sang đèn pha chỉ dùng LED trên toàn bộ dòng sản phẩm của Volkswagen đang diễn ra mạnh mẽ. Với các nhà thiết kế, đây là sự tự do sáng tạo chưa từng có. Với các kỹ sư, nó mở ra những biên giới mới — đặc biệt trong lĩnh vực giao tiếp xe-với-xe thông qua hệ thống chiếu sáng thông minh. Các khái niệm đang trong giai đoạn phát triển hoặc sắp đưa vào sản xuất bao gồm:
- Chiếu hướng dẫn đỗ xe chủ động lên bề mặt đường
- Nhắn tin bằng văn bản và hình ảnh qua dải LED đèn hậu để giao tiếp với phương tiện xung quanh
- Tín hiệu ánh sáng thích ứng cho các tình huống lái xe tự động và bán tự động
Hướng Dẫn Mua Sắm: Cách Chọn Đèn Pha Phù Hợp
Điều quan trọng cần rút ra cho người tiêu dùng: đừng chỉ dựa vào nhãn công nghệ. Loại đèn pha chỉ là một phần của câu chuyện — chất lượng có sự khác biệt rất lớn trong mỗi danh mục. Đây là những điều cần ghi nhớ:
- Halogen ≠ kém hơn theo mặc định — đèn pha halogen cao cấp có thể vượt trội hơn các bộ LED phổ thông
- LED ≠ tự động tốt hơn xenon — các mô-đun LED phổ thông có thể thua kém các hệ thống HID được thiết kế tốt
- Không có vòi rửa = dưới 2.000 lumen — đèn pha không có hệ thống vệ sinh theo quy định chắc chắn sẽ cho ra công suất chiếu gần giảm
- “Đèn pha LED” là thuật ngữ rộng — nó có thể mô tả hệ thống ma trận thích ứng công nghệ cao hoặc bộ phổ thông chi phí thấp
- Khối kín đồng nghĩa không thay được bóng đèn — hãy tính đến chi phí thay thế toàn bộ cụm đèn pha khi cân nhắc việc sở hữu lâu dài
Một điều chắc chắn: đèn pha ô tô ngày càng thông minh hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và — không cần phải bàn cãi — ngày càng đẹp hơn.
Đây là bản dịch. Bạn có thể đọc bản gốc tại đây: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Đã xuất bản Tháng Chín 09, 2021 • 8 phút để đọc
