หลอด LED หลอดไฟฟ้าแสงสว่างของศตวรรษที่ 21 |
||||
|
มารู้จักหลอด LED
Solidstate Lighting (SSL) เป็นเทคโนโลยีใหม่ในการพัฒนาระบบไฟฟ้าแสงสว่างเพื่อก้าวสู่ทศวรรษที่ 2 ของโลกในศตวรรษที่ 21 โดยประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสง 2 ชนิด ชนิดแรก คือ Inorganic Lightemitting Diodes หรือ LED และชนิดที่ 2 คือ Organic Lightemitting Diodes หรือ OLED เทคโนโลยี SSL กำลังเข้ามาแทนที่หลอดไฟฟ้าชนิดหลอดไส้ที่ใช้ทังสเตนเป็นไส้หลอดเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้แสงสว่าง และหลอดฟลูออเรสเซนต์ และหลอด HID การคาดการณ์แนวโน้มของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์โดยอาศัย กฎของ Moore ที่พยากรณ์ว่าจำนวนของทรานซิสเตอร์ที่ติดตั้งอยู่บนแผง Integrated Circuit Board ว่าจะเพิ่มเป็น 2 เท่าทุก ๆ 2 ปี ในอุตสาหกรรม LED ก็เช่นเดียวกัน ดอกเตอร์ Ronald Haitz อดีตนักวิจัยของบริษัท Agilent ได้พยากรณ์สมรรถนะของหลอด LED ไว้จนกลายเป็นกฎของ Haitz ว่าปริมาณแสงที่ไดโอดตัวหนึ่งเปล่งแสงออกมาได้จะเพิ่มขึ้น 20 เท่าทุก ๆ หนึ่งทศวรรษ ขณะที่ต้นทุนที่ทำให้ได้แสงดังกล่าวจะลดลง 10 เท่า เมื่อรวมกับการพัฒนาของอุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์ที่สามารถลดต้นทุนของชิปคอมพิวเตอร์ลงได้ใน 3 ทศวรรษที่ผ่านมาก็ยิ่งช่วยให้ตลาดของหลอด LED โตขึ้นอย่างรวดเร็ว การพัฒนาหลอด LED ชนิด Highbrightness LED เป็นผลิตภัณฑ์ใหม่ของหลอด LED ที่กำลังพัฒนาอย่างต่อเนื่องและกำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น ข้อได้เปรียบของหลอดชนิดนี้ก็คือ มีทิศทางของแสงที่แน่นอน (Directional Light) มีขนาดกะทัดรัด, คงทนไม่แตกง่าย, ควบคุมการทำงานได้ง่าย, หลอดจุดติดทันที (Instant On), ไม่มีการกระจายของรังสีอินฟราเรดและรังสีอัลตราไวโอเลต, มีอายุการใช้งานนาน, ประสิทธิภาพสูง, ไม่มีความร้อนเกิดขึ้นและไม่มีส่วนประกอบของสารปรอท
มารู้จัก LED Chip
รูปที่ 3 Schematics: Cross Section of LED Lamp
มาตรฐานที่เกี่ยวข้องกับหลอด LED เนื่องจากหลอด LED จะมีอายุเกิน 50,000 ชั่วโมง หรือเท่ากับ 5.6 ปี ดังนั้นมาตรฐาน TM21: Lumen Depreciation Lifetime Estimation Method for LED Light Sources จึงได้ใช้วิธีเทียบ บัญญัติไตรยางศ์ หรือ Extrapolation จากข้อมูลในช่วงเวลาสั้นเพื่อคาดการณ์ค่ากำลังส่องสว่าง (Lumen Output) ของหลอด LED ในช่วงเวลาหลายหมื่นชั่วโมง โดยจะวัดค่ากำลังส่องสว่างทุก ๆ 1,000 ชั่วโมงจนถึงอย่างน้อย 6,000 ชั่วโมง ค่ากำลังส่องสว่างที่ค่อย ๆ ลดลงจำนวน 6 ค่านี้จะถูกนำมาพล็อตกราฟ และเทียบ บัญญัติไตรยางศ์ ให้ได้ค่ากำลังส่องสว่างที่ 36,000 ชั่วโมง แต่ถ้าทดสอบหลอด LED ที่เวลา 10,000 ชั่วโมงก็สามารถ เทียบบัญญัติไตรยางศ์ เพื่อคาดการณ์ค่ากำลังส่องสว่างได้จนถึง 60,000 ชั่วโมง เมื่อค่ากำลังส่องสว่างลดลง 30% ก็แสดงว่าหลอด LED ดังกล่าวหมดอายุการใช้งาน * มาตรฐานฉบับที่ 2 คือ มาตรฐาน IESNA LM79 Approved Method for the Electrical an Photometric Testing of Solid State Lighting Devices LM79 ได้กำหนดวิธีการทดสอบที่เกี่ยวข้องกับคุณลักษณะทางไฟฟ้า, การส่องสว่าง, การกระจายความเข้มของแสงและคุณสมบัติของสีของแสง ผลการทดสอบการกระจายความเข้มของแสงตามมาตรฐาน LM79 จะแสดงในรูปของกราฟแบบ Tabular หรือ แบบ Polar ก็ได้ ส่วนผลการทดสอบด้านสีของแสงสามารถแสดงผลในรูปของกราฟโดยเรียกว่า Spectral Power Distribution (SPD) ผู้ใช้สามารถประเมินปริมาณแสงที่ความยาวคลื่นที่ตาคนเรามองเห็น (ในหน่วยของ Milliwatt per Nanometer หรือ mW/nm) ตารางที่ 1 ค่ากำลังส่องสว่างของหลอดไฟฟ้าชนิดต่าง ๆ
รูปที่ 4 กราฟ Spectral Power Distribution: SPD ของหลอด LED * มาตรฐานฉบับที่ 3 คือมาตรฐาน ANSI C78.3772008 Specifications for Chromaticity of SolidState Lighting Product เป็นมาตรฐานที่เกี่ยวข้องคุณสมบัติสีของแสงจากหลอด LED หลอดไฟฟ้าทั่วไปที่ใช้งานอยู่ขณะนี้จะมีสีที่เรียกว่า Unsaturated Colors ขณะที่สีของแสงจากหลอด LED เป็นชนิด Saturated Colors เช่น สีแดงเกิดจากชั้นของผลึก Aluminum Gallium Arsenide (AlGaAs) สีน้ำเงินเกิดจากชั้นของผลึก Indium Gallium Nitride (InGaN) สีเขียวเกิดจากชั้นของผลึก Aluminum Gallium Phosphide (AlGaP)
|
