Giải đáp: Vì sao nên nâng cấp bóng đèn LED xe ô tô thay bóng Halogen?

[Rachel Nguyễn]

Hệ thống chiếu sáng là một phần không thể thiếu, đảm bảo an toàn và tầm nhìn cho mỗi chuyến đi của chúng ta. Trong suốt lịch sử phát triển của ngành công nghiệp ô tô, công nghệ chiếu sáng đã có những bước tiến vượt bậc. Nếu như trước đây, bóng đèn Halogen là lựa chọn phổ biến nhờ tính kinh tế và dễ sử dụng, thì ngày nay, sự trỗi dậy của công nghệ bóng đèn LED xe ô tô đã mang đến một cuộc cạnh tranh đầy thú vị.

Bóng đèn LED xe ô tô là gì?​

Định nghĩa:​

LED (Light Emitting Diode) là một nguồn sáng bán dẫn phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua. Đây là một công nghệ chiếu sáng mới được ứng dụng trên xe ô tô và nhiều thiết bị khác, có khả năng đạt độ sáng đại nhanh hơn đèn Halogen. Bóng đèn LED xe ô tô tạo ra ánh sáng hiệu quả hơn đến 90% so với bóng đèn sợi đốt. Về bản chất, LED là một điốt phát quang, có khả năng phát ra ánh sáng hoặc tia tử ngoại, tia hồng ngoại.

Cấu tạo:​

Bóng đèn LED xe ô tô bao gồm một chip bán dẫn (điốt) với hai cực (anốt và catốt), thường được bao bọc trong một thấu kính nhựa giúp định hướng ánh sáng. Đối với đèn pha ô tô, các nhà sản xuất thường ghép nhiều chip LED nhỏ với nhau tạo thành một cụm hoặc một dải đèn LED. Các bộ phận cơ bản của đèn LED bao gồm chip LED, khay phản xạ (tiếp xúc với cực âm), dây vàng (tiếp xúc với cực dương) và thấu kính nhựa (kết hợp và giữ các thành phần). Đèn LED được cấu tạo từ nhiều chip LED, mỗi chip là một điốt bán dẫn, bao gồm khối bán dẫn loại N ghép với khối bán dẫn loại P, nối với 2 chân ra catốt và anốt.

Nguyên lý hoạt động:​

Khi điện áp được đặt vào cực P-N, các điện tử và lỗ trống tái hợp, giải phóng năng lượng dưới dạng photon (ánh sáng). Màu sắc của ánh sáng phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng trong chất bán dẫn. Trong đèn pha ô tô, các nhà sản xuất thường sử dụng nhiều chip LED nhỏ để tạo ra ánh sáng mạnh, với màu sắc được xác định bởi các chất có trong chip LED bán dẫn. Dòng điện từ nguồn sẽ bị thu hút bởi mặt tiếp giáp P-N, từ đó tiến lại gần nhau và tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này sẽ tạo ra các bức xạ điện tử và sau đó giải phóng năng lượng, giúp bóng đèn phát sáng. Nguyên lý hoạt động của đèn LED dựa trên nguyên lý lỗ trống và điện tử tự do tạo nên sự chuyển động, từ đó giải phóng năng lượng dạng quang năng. Không giống như đèn halogen đốt nóng dây tóc hoặc đèn xenon sử dụng phản ứng của khí kích thích dòng điện, ánh sáng từ Bóng đèn LED xe ô tô phát ra thông qua quá trình phát quang.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của đèn LED dựa trên hiện tượng tái hợp của điện tử và lỗ trống trong vật liệu bán dẫn. Sự chuyển đổi trực tiếp năng lượng điện thành ánh sáng này hiệu quả hơn đáng kể so với việc tạo ra ánh sáng thông qua nhiệt như ở bóng đèn halogen. Hiệu suất phát quang của đèn LED có thể đạt tới 90 lm/w, cho thấy khả năng phát sáng tốt và tiết kiệm điện năng cao.

Việc sử dụng nhiều chip LED nhỏ trong đèn pha ô tô không chỉ giúp tăng cường độ sáng mà còn mang lại sự linh hoạt trong thiết kế. Các nhà sản xuất có thể tùy chỉnh số lượng và cách bố trí chip LED để tạo ra các hình dạng và kiểu chiếu sáng khác nhau, góp phần tăng tính thẩm mỹ cho xe.

Bóng đèn Halogen ô tô​

Định nghĩa:​

Bóng đèn halogen là một loại đèn sợi đốt được nâng cấp, sử dụng dây tóc vonfram được bao quanh bởi một lớp thủy tinh chứa khí halogen (như iod hoặc brom). Sự kết hợp này giúp tăng độ bền và khả năng chiếu sáng so với bóng đèn truyền thống. Đèn halogen có khả năng phát ra ánh sáng rực rỡ hơn nhiều so với đèn sợi đốt truyền thống nhờ công nghệ halogen.

Cấu tạo:​

Một bóng đèn halogen bao gồm một dây tóc vonfram, thường được hỗ trợ bởi các dây molypden, được niêm phong bên trong một bầu thủy tinh thạch anh nhỏ gọn. Bầu này được nạp một hỗn hợp khí trơ (như argon hoặc nitơ) và một lượng nhỏ khí halogen (như iod hoặc brom). Nó cũng có một chân đế để kết nối điện. Cấu tạo chính của bóng halogen tăng sáng cho ô tô bao gồm dây tóc vonfram và khí halogen bên trong lớp thủy tinh.

Nguyên lý hoạt động:​

Khi dòng điện chạy qua dây tóc vonfram, nó nóng lên đến nhiệt độ cao (khoảng 2500°C) và phát ra ánh sáng (sự phát sáng do nhiệt). Khí halogen trong bóng đèn phản ứng với các nguyên tử vonfram bay hơi từ dây tóc, ngăn chúng bám vào thành bóng đèn. Thay vào đó, vonfram và halogen tạo thành một hợp chất lưu thông trở lại dây tóc nóng, nơi nó phân hủy, tái lắng đọng vonfram lên dây tóc và giải phóng khí halogen để lặp lại chu trình. "Chu trình halogen" này cho phép dây tóc hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, tạo ra ánh sáng trắng và sáng hơn so với bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn, đồng thời kéo dài tuổi thọ của nó. Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 2500 độ C để khí halogen mới bốc hơi.

Chu trình halogen đóng vai trò quan trọng trong nguyên lý hoạt động, cho phép bóng đèn hoạt động ở nhiệt độ cao hơn và ngăn chặn sự bay hơi quá nhanh của dây tóc vonfram. Điều này không chỉ cải thiện độ sáng mà còn kéo dài tuổi thọ của bóng đèn so với các loại đèn sợi đốt thông thường.

Nhiệt độ hoạt động cao cần thiết cho chu trình halogen đòi hỏi việc sử dụng thủy tinh thạch anh cho bầu bóng đèn do điểm nóng chảy cao và khả năng chịu áp suất lớn của nó.

Còn nữa: Vì sao nên nâng cấp bóng đèn LED xe ô tô thay bóng Halogen?