บทความน่าสนใจ

ทำความรู้จัก หลอดแอลอีดี เทคโนโลยีแสงสว่างแห่งอนาคต

ปัจจุบันทั้งหลอดตะเกียบและหลอดฟลูออเรสเซนต์ถือเป็นอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพระดับหนึ่ง ซึ่งในบทความที่แล้ว แผนกอนุรักษ์พลังงานได้เสนอบทความเรื่อง “หลอดผอมใหม่ T5: วิธีการประหยัดพลังงานและค่าไฟฟ้าที่ได้ผลจริง” แต่ขณะนี้เทคโนโลยีของหลอดฟลูออเรสเซนต์กำลังถูกท้าทายจากเทคโนโลยีของอุปกรณ์ให้แสงสว่างที่เรียกว่า ไดโอดเปล่งแสง (light emitting diode, LED) หรือหลอดแอลอีดี เพื่อให้ทันกับเทคโนยีที่เดินหน้าอย่างไม่หยุดยั้ง วันนี้เราจึงอยากเสนอเกร็ดความรู้เล็กๆน้อยๆเกี่ยวกับหลอดแอลอีดี

หลอดแอลอีดี เป็นหลอดขนาดเล็กที่ถูกใช้งานอยู่ในอุปกรณ์และเครื่องใช้อิเล็กทรอนิกส์หลากหลายไม่ว่าจะเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าในบ้านอย่างรีโมททีวี เครื่องเสียง เครื่องเล่นดีวีดี วีซีดี ระบบไฟวิ่งตามเสียงเพลงในเครื่องเล่นซีดี เทป ไปจนถึงเครื่องมือไฮเทคต่างๆ หลอดแอลอีดีมีจุดเด่นเรื่องกินไฟน้อย มีอายุการใช้งานยาวนาน และทนทาน ทำให้บริษัทผู้ผลิตแอลอีดี และผู้ผลิตหลอดไฟหลายรายในปัจจุบันพยายามพัฒนาเทคโนโลยีนี้ออกมาแข่งขันกับ เทคโนโลยีหลอดไส้ และหลอดฟลูออเรสเซนต์ โดย ณ เวลานี้หลอดแอลอีดีได้พัฒนาประสิทธิภาพการให้แสงสว่างจนแซงหน้าหลอดไส้เรียบร้อยแล้ว และเป้าหมายต่อไปของการพัฒนาหลอดแอลอีดีคือ การพัฒนาประสิทธิภาพให้เหนือกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ให้ได้นั่นเอง

การพัฒนาเทคโนโลยีหลอดแอลอีดีนั้น เริ่มต้นอย่างจริงจังในปี ค.ศ. 1955 เมื่อรูบิน บราวน์สไตน์ (Rubin Braunstein)นักวิทยาศาสตร์ของบริษัทอาร์ซีเอ (RCA, Radio Corporation of America) ได้รายงานเรื่องการเปล่งรังสีอินฟราเรดออกมาของสารแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) และโลหะกึ่งตัวนำชนิดอื่นๆ แต่เมื่อหลายสิบปีก่อนก็มีการรายงานถึงปรากฏการณ์การเปล่งแสงลักษณะนี้เช่นกัน โดยนักวิทยาศาสตร์จากบริษัท มาร์โคนีแล็บส์ (Marconi Labs) ชื่อ เฮนรี ราวนด์ (Henry Round) พบปรากฏการณ์การเปล่งแสงออกจากสารกึ่งตัวนำตั้งแต่ปี ค.ศ. 1907 แล้ว แต่เนื่องจากเขาไม่สนใจสิ่งที่พบจึงไม่มีการค้นคว้าวิจัยต่อแต่อย่างใด         

นอกจากนี้ในช่วงกลางทศวรรษที่ 1920 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย ชื่อ โอเล็ก วลาดิมิโรวิช โลเซฟ (Oleg Vladimirovich Losev) ก็ประดิษฐ์แอลอีดีชิ้นแรกออกมาสำเร็จโดยไม่เคยทราบเรื่องการค้นพบ              ของเฮนรี ราวด์ มาก่อน ซึ่งผลงานของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียท่านนี้ได้ลงตีพิมพ์ในวารสารทางวิทยาศาสตร์หลายฉบับทั้งในประเทศรัสเซีย เยอรมนี และอังกฤษ แต่กลับไม่มีใครสนใจผลงานของเขาเลย

         กระทั่งรูบิน บราวน์สไตน์ รายงานสิ่งที่เขาพบออกมา บรรดานักวิทยาศาสตร์จึงเริ่มหันมาค้นคว้าวิจัยเรื่องนี้อย่างจริงจัง จากนั้นในปี ค.ศ. 1962 นิก โฮลอนแยค (Nick Holonyak) ก็ประสบความสำเร็จสามารถประดิษฐ์แอลอีดีให้แสงสีแดงออกมาได้ ต่อมาจึงเริ่มมีการพัฒนาหลอดแอลอีดีให้แสงสีอื่นทยอยตามกันออกมา 

         ความก้าวหน้าครั้งสำคัญ ของแอลอีดีเกิดขึ้นอีกครั้งในปี ค.ศ. 1993 เมื่อชูจิ นากามูระ (Shuji Nakamura) นักวิจัยชาวญี่ปุ่นของบริษัทนิชิอะ (Nichia) สามารถพัฒนาแอลอีดีให้แสงสีน้ำเงินออกมาได้ ความสำเร็จครั้งนี้จุดประกายความหวังของการพัฒนาแอลอีดีให้แสงสีขาวให้เข้า ใกล้ความจริงขึ้นอีก เนื่องจากแสงสีน้ำเงินเป็นหนึ่งในสามแม่สีแสงหลักอันได้แก่ แสงสีน้ำเงิน แสงสีแดง และแสงสีเขียว โดยเมื่อรวมแม่สีแสงหลัก 3 สีเข้าด้วยกันอย่างเหมาะสมจะได้ผลลัพธ์เป็นแสงสีขาวที่ต้องการ 

         จากปี ค.ศ. 1993 จนถึงปัจจุบัน(ค.ศ. 2010) หลอดแอลอีดีแสงสีขาวเริ่มมีใช้ในอุปกรณ์ส่องสว่างแบบต่างๆ เช่น กระบอกไฟฉาย โคมไฟถนน รวมทั้งระบบแสงสว่างภายในอาคาร แสดงให้เห็นว่าหลอดแอลอีดีมีประสิทธิภาพและราคาที่ผู้ผลิตยอมรับได้ในระดับหนึ่ง

โครงสร้างของแอลอีดี

         ภายในหลอดแอลอีดีประกอบ ด้วยแผ่นชิปสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นและชนิดพีติดอยู่ในถ้วยสะท้อนแสง มีเส้นลวดทองคำขนาดเล็กมากเชื่อมระหว่างสารกึ่งตัวนำและขาแอลอีดี (ดังภาพประกอบ) ชิ้นส่วนทั้งหมดถูกบรรจุในพลาสติกใสทรงโดม ซึ่งทำหน้าที่เป็นเลนส์รวมแสง โดยลักษณะลำแสงที่ออกจากหลอดแอลอีดีขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น รูปร่างของถ้วยสะท้อนแสง ขนาดของชิปสารกึ่งตัวนำ รูปร่างเลนส์ ระยะห่างระหว่างตัวชิปกับผิวพลาสติกที่หุ้มอยู่ เป็นต้น

การทำงานของไดโอด

         ไดโอดเป็นอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ 2 ชนิดได้แก่ สารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น (N-type semiconductor) ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำที่ถูกดัดแปลงให้มีอิเล็กตรอนอิสระมากกว่าสารกึ่งตัวนำ ปกติ กับสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P-type semiconductor) ซึ่งเป็นสารกึ่งตัวนำดัดแปลงให้มีโฮล (hole) ซึ่งมีสภาพเป็นประจุบวก เมื่อนำสารกึ่งตัวนำดัดแปลงทั้งสองชนิดมาประกบติดกัน ในสภาพที่ไม่มีการจ่ายกระแสไฟฟ้าให้แก่สารกึ่งตัวนำ อิเล็กตรอนส่วนหนึ่งของสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นและโฮลของสารกึ่งตัวนำชนิดพีที่ รอยต่อของสารทั้งสองจะเคลื่อนที่เข้าหากัน ทำให้สารกึ่งตัวนำทั้งสองชนิดเกิดพื้นที่กลางที่ไม่มีประจุไฟฟ้าขึ้นโดยรอบ บริเวณรอยต่อ  

         เมื่อต่อไฟฟ้ากระแสตรง เข้าที่ขาไดโอด โดยต่อขั้วลบกับสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น และต่อขั้วบวกเข้ากับสารกึ่งตัวนำชนิดพี อิเล็กตรอนอิสระในสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น จะถูกผลักให้เคลื่อนที่ออกจากขั้วลบ ไปในสารกึ่งตัวนำชนิดพี ในทางตรงข้ามโฮลของสารกึ่งตัวนำชนิดพีก็จะถูกผลักให้ออกจากขั้วบวกไปในสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นเช่นกัน หากผ่านกระแสไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงเพียงพอ จะทำให้พื้นที่กลางบริเวณที่ไม่มีประจุไฟฟ้าสลายไป ทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านไดโอดได้

ไฟแต่งห้องนอน
ปัจจุบันแสงไฟหลากสีเป็นที่นิยมเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆการตกแต่งห้องให้สวยงามด้วยไฟชนิดต่างๆเช่น ไฟ ริบบิ้น ไฟสายยาง ไฟ Striplight การตกแต่งมีทั้งแบบ สลัวๆ หรือแบบกระพริบ

ตัวอย่างการแต่งไฟในห้องนอน

ข้อดีของหลอดแอลอีดี

• ตัวหลอดทนทานต่อแรงกระแทกต่างๆ เพราะชิปเปล่งแสงบรรจุอยู่ในพลาสติกใสซึ่งแข็งและเหนียว

• อายุการใช้งานหลอดแอลอีดีนาน 80,000 - 100,000 ชั่วโมง มากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้

• หลอดแอลอีดีกินไฟน้อย

• ตัวหลอดมีขนาดเล็กจึงสามารถประยุกต์หรือปรับเปลี่ยนรูปแบบการใช้งานได้หลากหลาย

• หลอดแอลอีดีเกิดความร้อนเพียงเล็กน้อยในขณะทำงาน จึงไม่อันตรายเมื่อสัมผัสหลอด

• หลอดแอลอีดีเหมาะกับการใช้งานที่ต้องมีการปิด-เปิดไฟบ่อยครั้ง โดยไม่มีผลต่ออายุการใช้งาน ต่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่หากเปิด-ปิดบ่อยครั้งจะเสียง่าย

• หลอดแอลอีดีไม่ใช้สารปรอทเหมือนหลอดฟลูออเรสเซนต์

ข้อเสียของหลอดแอลอีดี

• หลอดแอลอีดีแสงสีขาวยังมีราคาค่อนข้างแพง เช่นหลอดแอลอีดี ติดตั้งทดแทนหลอด ฟลูออเรสเซนต์ T8ราคาสูงถึงประมาณ 1,500 บาท ซึ่งราคาแพงกว่าชุดหลอด T8 เดิม หลายเท่า      

ปัจจุบันหลอดแอลอีดียังมีประสิทธิภาพในการให้แสงสว่างน้อยกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์

         ปัจจุบันเทคโนโลยีหลอดแอลอีดีให้แสงสีขาวจะยังมีราคาค่อนข้างแพง แต่ประสิทธิภาพการให้แสงสว่างก็เกือบจะเทียบเท่าเทคโนโลยีหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่อีกไม่นานหลอดแอลอีดีให้แสงสีขาวน่าจะถูกพัฒนาให้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ ขณะที่ราคาก็จะถูกลง ทำให้มีความคุ้มค่าที่จะเปลี่ยนมาใช้หลอดแอลอีดีมากขึ้น เมื่อถึงวันนั้นค่าไฟฟ้าจากอุปกรณ์ให้แสงสว่างของบ้าน และที่ทำงานจะลดลงได้อย่างแน่นอน

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

มาทำความรู้จักค่า K ของแสงกันเถอะ

"ค่าK ของไฟxenon คืออะไร"

   หลายๆท่านอาจจะรู้จักหลอดไฟส่องสว่างอย่าง HID (หลอดซีนอน) ที่ผู้ใช้รถทุกวันนี้นิยมนำมาติดตั้งกันอยู่แล้ว แต่มีอยู่เรื่องหนึ่งอาจยังมีหลายๆท่านอาจจะ มีข้อสงสัยหรือเข้าใจผิดกันอยู่บ้าง นั้นก็คือ บางท่านก็เลือกใช้ 4300k 6000k หรือ8000k ตามความชอบ ซึ่งครั้งนี้จะนำข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ เจ้าค่าK ที่ว่านี้มาฝากกันครับ ...

   ค่า Kแสง คืออะไร? ค่าKแสงที่เราคุ้นเคยกันนั้น อธิบายแบบง่ายๆ ก็คือ  ค่าอุณหภูมิของแสงครับ ซึ่งอุณหภูมิของแสง ที่เปลี่ยนแปลง ก็จะมีผลต่อสีที่เปลี่ยนแปลงไปนั้นเองครับ ซึ่งไม่ใช่ค่าความสว่างของไฟอย่างที่หลายท่านเข้าใจผิดกัน (K=kelvin,เคลวิน เป็นหน่วยวัดอุณหภูมิอย่างหนึ่ง) หากอุณหภูมิของแสง ยิ่งสูงมากขึ้น สีของแสงก็จะเปลี่ยนไป เช่นขาวขึ้น เช่น 8000K ถ้ามากขึ้นไปอีก อย่าง10000/12,000/15,000 ก็จะเริ่มเปลี่ยนสีเป็นฟ้า เป็นสีม่วง เป็นชมพูตามลำดับ..