หลอดไฟ LED คืออะไร? ไขทุกข้อสงสัยให้กระจ่างชัดที่นี่

หลอดไฟ LED คืออะไร? เชื่อไหมว่าคำถามนี้แม้แต่ช่างไฟที่ทำงานติดระบบแสงสว่างในบ้านหรืออาคาร อาจไม่รู้ว่าแท้จริงแล้วหลอดไฟ LED มีรายละเอียดทางเทคนิคเป็นอย่างไร เรามั่นใจว่าคุณผู้อ่านคงอยากรู้แล้วว่าหลอดไฟ LED ที่ส่องแสงสีขาวสุดสว่างนี้มันคืออะไรกันแน่ และเพื่อไม่ให้เสียเวลาเรามาทำความเข้าใจไปพร้อมกัน

หลอดไฟ LED คือ?

LED คือ (Light Emitting Diode) หรือ ‘ไดโอดชนิดเปล่งแสง’ ที่สามารถนำไปติดตั้งในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อแสดงสถานะ รวมถึงเพื่อใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงแบบต่าง ๆ ซึ่งที่เราคุ้นเคยกันมากที่สุดก็คือ หลอดไฟ LED ที่มีหลากหลายรูปทรงให้เลือกใช้งานนั่นเอง

หลอดไฟ LED ทำมาจากสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) 2 ชนิดมาวางติดกัน ซึ่งประกอบด้วย 1. ส่วนที่เป็นขั้วบวก (Positive Type) 2. ส่วนที่เป็นขั้วลบ (Negative Type) โดยส่วนที่เชื่อมต่อระหว่างสารกึ่งตัวนำขั้วบวกและขั้วลบ เรียกว่า P-N Junction เมื่อปล่อยกระแสไฟไหลผ่านสารกึ่งตัวนำทั้ง 2 แล้วอิเล็กตรอนอิสระที่อยู่ในฝั่งขั้วลบ (N-Type) จะวิ่งไปที่ฝั่งขั้วบวก (P-Type) และปล่อยแสงสว่างออกมา

สีของแสงสว่างที่เกิดขึ้นนั้นจะขึ้นอยู่กับสารตั้งต้นที่นำมาใช้เพื่อทำเป็นสารกึ่งตัวนำ เช่น หากใช้

– AlInGaP : Aluminium, Indium, Gallium Phosphorus จะได้แสงสีแดงส้ม
– InGaN : Indium, Gallium and Nitrogen จะได้แสงสีฟ้า

ต้นกำเนิดหลอดไฟ LED

ย้อนกลับไปสมัยที่ LED ได้ถือกำเนิดครั้งแรกในปี ค.ศ. 1962 หรือเมื่อกว่า 60 ปีที่แล้ว โดย Nick Holonyak Jr. ได้คิดค้น LED แสงสีแดงขึ้น ซึ่งสามารถนำมาใช้เป็นหลอดไฟ LED สำหรับแสงสถานะ (LED Indicator light) สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ แต่ LED ในยุคแรกนั้นยังไม่สามารถนำมาผลิตเป็นหลอดไฟแสงสว่างได้ เนื่องจากหลอดไฟ LED สีแดงนั้นมีประสิทธิภาพในการให้แสงสว่างต่ำและไม่ทนต่อสภาพแวดล้อม

หลังจากที่ LED ได้ถือกำเนิดขึ้นมากว่า 33 ปี และถูกใช้เป็นเพียงไฟแสดงสถานะ ทีมวิศวกรชาวญี่ปุ่น ซึ่งนำทีมโดย Shiji Nakamura จากบริษัท Nichia ได้คิดค้น LED แสงสีฟ้า (LED Blue Light) ขึ้นเมื่อปี 1995 ซึ่งการคิดค้นในครั้งนี้เป็นการผลิต LED จากผลึกของสาร Gallium Nitride (GaN) และนับว่าเป็นการปฎิวัติวงการ LED ไปอย่างสิ้นเชิง

เนื่องจาก LED แสงสีฟ้านี้มีประสิทธิภาพสูงจนสามารถนำ LED มาใช้เป็นต้นกำเนิดของไฟแสงสว่างได้ รวมถึงมีประสิทธิภาพที่ดีกว่าหลอดไฟรุ่นเก่า ๆ มาก โดย Shiji Nakamura และทีม ได้รับรางวัล Nobel Prize สาขาฟิสิกส์ ในปี 2014 สำหรับการคิดค้น LED แสงสีฟ้านี้ขึ้นมา

ส่วนประกอบหลักของ LED มีอะไรบ้าง?

โดยทั่วไปแล้วหลอดไฟ LED ที่ใช้อยู่ปัจจุบัน แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ ไฟ LED แสดงสถานะ(indicator-type) และ ไฟ LED ให้แสงสว่าง (illuminator-type)

LED แสดงสถานะมีราคาไม่แพงและกินไฟต่ำ แต่ว่าให้ความสว่างได้ไม่มากนัก จึงเหมาะสำหรับการใช้เป็นไฟแสดงสถานะในจอแสดงผลและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น นาฬิกาดิจิทัล วิทยุ และภายในรถยนต์ เป็นต้น

ในส่วนของไฟ LED ให้แสงสว่าง หรือที่เราคุ้นเคยและเรียกกันว่า ‘หลอดไฟ LED’ เป็นอุปกรณ์ที่มีความทนทานและให้ความสว่างสูงมาก จนสามารถนำมาให้แสงสว่างแทนหลอดไฟแบบดั้งเดิมได้ อย่างไรก็ดี หลอดไฟ LED ทั้งสองประเภทมีโครงสร้างพื้นฐานแบบเดียวกัน คือประกอบไปด้วย

1. LED chip หรือ แหล่งกำเหนิดแสงสว่าง
2. Gold wire หรือ สายเชื่อมต่อวงจรภายใน
3. Ceramic Substrate หรือ ตัว Body
4. Thermal Heat Sink หรือ แผ่นระบายความร้อน
5. Plastic lens หรือ ตัวควบคุมทิศทางของแสง

หลอดไฟ LED มีสีขาวได้อย่างไร ?

รู้หรือไม่ว่า กว่าจะเห็นไฟ LED มีแสงสีขาวอย่างในปัจจุบัน ต้องผ่านการวิจัยและพัฒนามาเป็นเวลานานเท่าไร ซึ่งไฟ LED แสงสีขาวมีที่มาจากนักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นชื่อ Shuji Nakamura ได้คิดค้นไฟ LED ที่เปล่งแสงสีน้ำเงินเมื่อปี ค.ศ. 1995 และนั่นได้กลายเป็นต้นกำเนิดของแสงไฟ LED แสงสีขาวที่เราใช้กันในปัจจุบัน ต่อจากนี้ไปเราจะมาทำความเข้าใจไปพร้อมกันว่า LED แสงสีขาว ทำขึ้นมาได้อย่างไร โดยสามารถแบ่งออกเป็น 2 วิธี คือ

1. การผสมกันของแม่สีทั้งสามสีอย่าง R (แดง) G (เขียว) และ B (น้ำเงิน) นั่นทำให้ LED สามารถเปล่งแสงสีขาวอย่างที่สามารถเห็นได้ด้วยตาของเราเอง
2. การใช้ LED แสงสีฟ้ามาเคลือบด้วยสารฟอสเฟอร์สีเหลือง เพื่อให้ได้แสงสีขาว

สำหรับหลอดไฟ LED ที่ให้แสงในโทนสีขาว (Daylight) สีขาวอมเหลือง (Cool White) และสีเหลือง (Warm White) ที่ใช้ตามบ้านและในโรงงานในปัจจุบันนั้น ล้วนมีการผลิตจาก LED แสงสีฟ้า ตามวิธีแบบที่ 2 ทั้งสิ้น เนื่องจาก

– การผลิตหลอดไฟ LED มีสีแสงโทนสีขาวโดยตรงนั้น ยังไม่สามารถทำได้
– หลอดไฟ LED แสงสีฟ้านั้นมีประสิทธิภาพสูงที่สุดในปัจจุบัน เมื่อนำ LED แสงสีฟ้ามาผ่านขั้นตอนการเคลือบด้วยสารฟอสเฟอร์สีเหลือง เพื่อให้ได้แสงสีขาวแล้ว แสงสีขาวที่ได้ออกมานั้นก็ยังมีประสิทธิภาพที่สูงอยู่ ต่างจากวิธีผสมสีแบบที่ 1 ที่จะใช้พลังงานมากกว่าเพื่อให้ได้มาซึ่งแสงสีขาว แต่วิธีที่ 1 ก็ยังนิยมใช้ในไฟ LED สำหรับงานตกแต่งภายนอกหรือไฟเวทีเป็นต้น

ข้อดีของหลอดไฟ LED

ขึ้นชื่อว่าไฟ LED หลายคนก็ทราบดีแล้วว่าหลอดไฟชนิดนี้ มอบแสงสว่างขาวสะอาดตา แถมยังกินพลังงานไฟต่ำ และจูงใจให้คนยุคใหม่เปลี่ยนมาใช้ไฟ LED ได้แบบไม่ยาก อย่างไรก็ตาม ข้อดีของหลอดไฟ LED ไม่ได้มีเพียงแค่นี้ เพราะในวงการอุตสาหกรรม เจ้าหลอดไฟ LED นั้นมีบทบาทสำคัญมากกว่าการใช้งานในภาคครัวเรือน ส่วนจะมีอะไรบ้างนั้นมารู้ไปพร้อมกัน

1. ความสว่างมากกว่าหลอดไส้แบบเดิม
2. แสงสว่างส่องแบบมีทิศทางชัดเจน
3. ทนทานใช้งานได้ยาวนาน
4. เสื่อมสภาพช้า แสงไฟลดลงน้อยตลอดอายุการใช้งาน
5. เปิดไฟแล้วสว่างทันที
6. ไม่ปล่อยรังสี UV
7. ไม่แผ่รังสีความร้อน
8. ไม่มีสารปรอท
9. ทนต่อแรงสั่นสะเทือน

โคมไฮเบย์ LED ไฟสปอร์ตไลท์แอลอีดี และหลอด LED คุณภาพดีจาก Chinpower

9 คุณสมบัติที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ล้วนมีอยู่ครบถ้วนในหลอดไฟ LED ของชินเพาเวอร์ โดยข้อดีทั้งหมดมีส่วนช่วยให้หน่วยงาน องค์กร หรือใครก็ตามที่เปลี่ยนมาใช้หลอดไฟ LED โคมไฮเบย์ และโคมไฟสปอร์ตไลท์ของเรา สามารถดำเนินธุรกิจได้อย่างมีประสิทธิภาพและประหยัดค่าใช้จ่ายมากยิ่งขึ้น ขณะเดียวกัน ไฟ LED ก็ยังมีส่วนในการสนับสนุนให้บริษัทเติบโตทั้งทางตรงและทางอ้อมอีกด้วย