ความลับของหลอด LED

สวัสดีครับ วันนี้ทาง SiamMotobike ขอนำเสนอเรื่องใกล้ๆ ตัวเราที่หลายๆคนยังเข้าใจผิดอยู่ครับ เคยสงสัยมั้ยครับว่าหลอด LED ที่เราๆเห็นกันอยู่ทุกวันมันทำาจากอะไรแล้วทำไมมันถึงสว่างได้ แล้วหลอด LED ของไฟยี่ห้อต่างๆนั้นต่างกันอย่างไร มันไม่ใช่แค่วัดกันที่ความสว่าง แต่ยังมีอีกหลายปัจจัยที่ต้องคำนึงถึงเวลาเลือกซื้อไฟกันครับ ทั้งเรื่องตัวหลอดเอง วงจรขับ หรือแม้กระทั่งการระบายความร้อน เอาล่ะครับวันนี้เราจะมาใขข้อสงสัยเรื่องหลอด LED ให้เข้าใจกันไปเล้ยยย

ไฟ LED ชื่อเต็มๆของมันคือ Light Emitting Diode อ่าวแล้วไอ้เจ้า Diode คือไรล่ะ มันคืออุปกรณ์ทางอีเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่สามารถบังคับให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ทางเดียว หลอด LED จึงต้องต่อให้ถูกต้องไม่งั้นมันจะไม่ทำงานครับ งงกันแล้วล่ะสิครับว่าแสงมันเกิดได้ไงในเมื่อกระแสไฟฟ้ามันก็เดินผ่านตัวนำไปเฉยๆ เหตุไฉนมันจึงเปล่างแสงออกมาได้ ครับเราจะมาถึงขั้นตอนนั้นกันแล้ว แต่บอกก่อนนะว่าคงต้องไปทวนวิชาฟิสิกส์สมัยเรียนแน่ๆเลยครับ

LED นั้นกำเนิดแสงด้วยวิธีที่เรียกว่า Electroluminisence กล่าวคือเมื่อเราผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปแล้ว มันจะสามารถเปล่งแสงออกมาได้ครับ แต่มันจะสว่างได้ไงล่ะ มันเกิดจากสารกึ่งตัวนำ (semi comductor) ที่สามารถนำพาไฟฟ้าได้ระหว่างชั้นที่เป็นตัวนำ (ขั้วบวก) และฉนวน (ขั้วลบ) โดยที่ขั้วบวกนั้นจะมีรูเล็กๆนับล้านๆรู ส่วนขั้วลบจะเป็นที่สิงสถิตย์ของอีเล็กตรอน เมื่อเราปล่อยกระแสไฟฟ้าผ่านเข้าไปจะทำให้อีเล็กตรอนที่อยู่ที่ขั้วลบไหลเข้ารูที่เป็นฝั่งขั้วบวก การชนกันของทั้งสองตัวนี้ทำให้เกิดโฟตอน (Photon) หรือแสงที่เราเห็นๆนั่นเองครับ ดูรูปประกอบได้เลยครับ จะได้เข้าใจง่ายยิ่งขึ้น

ปฎิกริยาการเคลื่อนตัวของอีเล็กตรอนเหล่านี้เป็นตัวกำหนดความสว่างของหลอด LED ครับ ยิ่งเกิดการเคลื่อนตัวที่เยอะ ความสว่างก็ยิ่งเพิ่มเข้าไปด้วยครับ แล้วทีนี้หลอด LED มันมีสีต่างๆกันได้ยังไงล่ะครับ มันขึ้นอยู่กับชนิดของวัตถุที่เอามาทำสารกึ่งตัวนำครับ จำได้มั้ยครับสมัยที่โนเกียจอฟ้าออกมาตื่นเต้นกันใหญ่เลย
หลอด LED ที่มีวางขายทั่วๆไป ถึงแม้รูปร่างจะเหมือนกันแต่ภายในต่างกันนะครับ ราคาของ semi conductor คือตัวแปรสำคัญในราคาของหลอด LED อย่างมากเลยครับ หลอด LED ที่ยิ่งสว่างจึงยิ่งแพงเป็นหลายๆเท่า

เคยสงสัยกันมั้ยว่าทำไมเราจึงเรียกสีต่างๆว่า K เช่นแสง 4300K 6000K เป็นต้น ถ้าให้กล่าวอย่างง่ายๆคือการเปลี่ยนสีของตัวนำเมื่อทำให้เกิดความร้อนต่างๆกัน เช่นเมื่อเผาลวดตัวนำที่ความร้อน 3000K จะเกิดแสงสีส้ม เมื่อเผาให้ร้อนยิ่งขึ้นแสงที่ได้จะยิ่งขาวขึ้น และเมื่อยิ่งเผาให้ร้อนขึ้นไปอีกจะเริ่มเป็นแสงสีฟ้าครับ จะสังเกตได้ตามท้องถนนที่รถติดไป xenon จะเริ่มที่ประมาณ 6000K ยิ่งฟ้ามากค่า K ยิ่งเพิ่ม ยิ่งพวกที่ติดไฟแบบ 12000K นี่จะออกฟ้าสุดเลยครับ ดูรูปประกอบได้เลยครับ จะได้เข้าใจง่ายขึ้นครับ

เรื่องต่อมาคือเรื่องความร้อนที่เกิดจากไฟ LED ครับ คนหลายๆคนมีความเชื่อผิดๆที่หลอด LED ไม่แผ่รังสีความร้อน ถูกต้องแล้วครับ ไฟ LED ไม่ได้ก่อเกิดความร้อนแต่วงจรมันนั่นแหละครับที่เป็นตัวทำให้เกิดความร้อนเวลาใช้งาน วงจรของหลอด LED นั้นคายความร้อนเยอะมาก ความสว่างและสีของไฟ LED นั้นแปรผันตามอุณหภูมิของวงจรเลยครับ ยิ่งวรจรที่ร้อน ระบายความร้อนไม่ได้ดี ความสว่างจะยิ่งน้อย ยิ่งร้อนเท่าไหร่สีที่หลอด LED เปล่งออกมานั้นจะยิ่งไม่คงที่ หลอดข้างนึงอาจจะสว่างกว่าอีกข้างหรือไม่ก็เหลืองกว่าก็เป็นได้ครับ นอกจากนี้ถ้าอยากให้หลอด LED มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องควบคุมอุณหภูมิตัวหลอดให้คงที่ด้วยครับ

ฉะนั้นการเลือกซื้อไฟ LED สักยี่ห้อหนึ่งจึงจำเป็นต้องดูเรื่องการระบายความร้อนของวงจรด้วยครับ
ไฟของ Clearwater โดยเฉพาะรุ่นใหญ่อย่าง Erica นั้นตัวเรือนนั้นใหญ่มากและมีครีบระบายความร้อนเต็มพื้นที่ด้านหลังครับ ทำให้สามารถระบายความร้อนของวงจรได้อย่างหายห่วง นอกจากระบายความร้อนได้ดีแล้วยังทนทานเพราะทำมาจากอลูมิเนียมหล่อทั้งดุ้นครับ

ไฟ LED นั้นมีความพิเศษอีกอย่างคือมันสามารถทำงานได้เร็วมากครับ เวลากระพริบหลอด LED นั้นมันสามารถที่จะส่องสว่างได้ทันที ไม่ต้องรีรอเหมือนพวกหลอด xenon ครับ จะเห็นว่าไฟท้าย LED นั้นเมื่อคันข้างหน้าเบรกมันจะทำงานทันทีไม่เหมือนพวกหลอดใส้ถ้าสังเกตดีๆมันจะมีเวลาหน่วงนิดๆกว่าจะสว่างเต็มที่ครับ ยิ่งไฟหน้านี่หลอด LED จะยิ่งเห็นผลเลยครับ ไฟ Clearwater ของเรานั้นสามารถที่จะกระพริบได้พร้อมไฟสูงได้ยี่ห้อเดียวในตลาดเมืองไทย ณ ขณะนี้เลย สามารถเพิ่มความปลอดภัยยามที่รถยนต์ตัดหน้าได้เป็นอย่างดีครับ

อีกเรื่องที่จะกล่าวถึงคือเรื่องความสว่างครับ หลายๆคนคิดว่าการวัดความสว่างนั้นใช้วัตต์ (Watts) เป็นตัวกำหนด แต่วิธีที่ถูกต้องที่วัดความสว่างคือใช้ลูเมน (Lumens) ครับ แล้วสองอย่างนี้ต่างกันอย่างไรล่ะ Watts คือจำนวนพลังงานที่ใส่เข้าไปเพื่อให้หลอดไฟนั้นๆสว่าง ส่วน Lumens คือการวัดปริมาณแสงที่หลอดๆนั้นปล่อยออกมาครับ ถ้าเราวัดแต่วัตต์ที่เราจ่ายเข้าไปที่ตัวหลอดไฟอย่างเดียวมันไม่สามารถวัดความสว่างของไฟได้ครับ

หลอดบางหลอดไม่ได้มีการสูยเสียกลังงานเท่ากัน สมมุติมีสองหลอดและเราจ่ายไฟให้เท่ากันทั้งคู่ สมุตติที่ 100 วัตต์เท่ากัน หลอดแรกมีประสิทธิภาพ 50% และอีกหลอดมีประสิทธิภาพ 90% แปลว่าหลอดแรกสามารถแปลประแสไฟให้เป็นพลังงานแสงได้ 50 วัตต์ ส่วนหลอดที่สองสามารถแปลงกระแสไฟออกมาให้เป็นพลังงานแสงได้ถึง 90 วัตต์

หลอด LED มีประสิทธิภาพสูงกว่าไฟทั่วๆไปมาก ไฟที่จ่ายไปทีหลอดจึงไม่ต้องสูญเสียไฟกับความร้อนเปล่าๆครับ หลอดใส้ต่างๆที่เราใช้นั้นมีประสิทธิภาพเพียง 5% เท่านั้นเองนะครับ แปลว่าอีก 95% ที่เหลือนั้นสูญเสียไปกับความร้อน แต่หลอด LED นั้นสามารถเปลี่ยนไฟฟ้าเป็นแสงสว่างได้ถึง 90% ฉะนั้นถ้าเราจ่ายไฟไปที่หลอดทั้งสองอย่างเท่ากัน หลอด LED จึงมีความสว่างกว่าหลอดใส้มากๆ

นอกจากนั้นหลอดมีความทนทานมาก เพราะว่าหลอด LED นั้นไม่มีใส้ให้วุ่นวายใจ ตัวหลอดไม่มีความร้อน หลอดชนิดนี้จึงทนทานอละมาอายุการใช้งานยาวนานมากครับ โดยทั่วไปหลอด LED นั้นสามารถใช้งานได้ถึง 50000 ชั่วโมงเลยทีเดียวครับ

อยากเพิ่มเติมอีกอย่างคือการควบคุมความสว่างของ LED นั้นมักจะใช้ PWM (Pulse Width Modulation) คือเราไม่ได้ควบคุมความสว่างด้วยการกำหนดแรงดันไฟฟ้านะครับแต่จะเหมือนการเปิดปิดสวิชต์เร็วๆรัวๆหลายร้อยครั้งต่อวินาทีเพื่อควบคุมความสว่าง ยิ่งความถี่ที่เราเปิดปิดนั้นน้อยๆความสว่างก็ยิ่งลดน้อยลง ถ้าเราเอากล้องถ่ายวีดีโอไฟ LED เราจึงมักเห็นว่ามันกระพริบๆตลอดนั่นเองครับ

สุดท้ายอยากพูดถึงเรื่องเลนส์รวมแสงครับ หลอด LED โดยตัวของมันเองมันไม่สามารถส่องแสงเป็นลำได้ จำเป็นต้องมีเลนส์เช่นเดียวกับหลอดใส้อื่นๆครับ โดยมากหลอด LED ที่เราให้ติดตามรถทั่วๆไปนั้นไม่ได้มีเลนส์รวมแสงครับ แต่จะเป็นตัวหลอดแล้วก้เป็นโคมเลย เวลาเรามองเข้ามาที่ตัวไฟเราจึงมักเห็นว่ามันสว่าง แต่พอมองเทียบกับถนนที่มันส่องได้ กลับไม่ได้ส่องไกลอย่างที่คิด เลนส์ของ Clearwater จึงออกแบบให้เป็นเลนส์รวมแสงจากตัวหลอด LED โดยตรง (ดูได้ที่รูป) ตัวเลนส์นี้ถูกออกแบบให้กระจายแสงแบบเฉพาะสำหรับเดินทาง 75% ของลำแสงจะถูกออกแบบให้เป็นกรวย 15 องศา ในขณะที่อีก 25% นั้นจะกระจายเป็นวงกว้างขึ้นที่ 45 องศา เลนส์แบบนี้จึงสามารถเกิดประสิทธิภาพในการส่องสว่างยามเดินทางไกลได้เป็นอย่างดีครับ

ทาง Siam Motobike จึงอยากแนะนำท่านที่กำลังจะซื้อไฟ ให้ได้ศึกษาข้อมูลต่างๆให้ครบถ้วนก่อนครับ หากใครสงสัยประการได้หรืออยากปรึกษาเรื่องหลอดไฟ LED รวมถึงเรื่อง Be Seen to be Safe ความสว่างกับความปลอดภัยยามเดินทาง สามารถติดต่อเราได้ตลอดนะครับ ยินดีเสมอ

อัน 081-903-6407 ฝ่ายเทคนิค
กล้า 087-067-7778 ฝ่ายขาย

สุดท้ายนี้หวังว่าบทความเล็กๆน้อยๆเหล่านี้จะได้ไขข้องข้อสงสัยหลายๆท่านในเรื่องหลอด LED นะครับ แล้วพบกันใหม่กับบทความหน้าครับทุกท่าน