หลอดไฟ LED กับความก้าวหน้าในอนาคต

อะไรเป็นแรงผลักดันให้เกิดนวัตกรรม? แรงบันดาลใจในการออกแบบ การควบคุมดูแล หรือความต้องการของผู้บริโภค?

ในปี 1907 Henry Joseph Round ผู้ช่วยของ Guglielmo Marconi ขณะทดลองซิลิกอนคาร์ไบด์ได้บังเอิญพบปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่กลายมาเป็นเทคโนโลยีหล LED ที่มีความก้าวหน้าเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เกิดจากใจที่เปิดกว้างและทัศนคติที่เรียกว่า “what if จะเกิดอะไรถ้า…”

ในปี 1961 Robert Biard และ Gary Pittman ได้จดสิทธิบัตร LED อินฟราเรด พวกเขาเริ่มเข้าใกล้แล้ว แม้จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าเกินสเปกตรัมแสงที่มองเห็นได้ แต่มันเป็นความก้าวหน้าทีละขั้น และมีการผสมผสานระหว่างสิ่งที่เป็นไปได้กับสิ่งที่มีอยู่ในขณะนี้

หลังจากนั้นไม่นาน ในปี 1962 หลอดไฟ LED ที่มองเห็นได้ตัวแรกถูกสร้างขึ้นด้วย Nick Holonyack ที่ปรึกษาของ General Electric มันเป็นไฟ LED สีแดงซึ่ง Holonyack ใช้แกลเลียมอาร์เซไนด์ฟอสไฟด์เป็นสารตั้งต้นสำหรับไดโอด Holonyack เป็นนักประดิษฐ์ที่มีสิทธิบัตร 41 ฉบับ รวมถึงเลเซอร์ไดโอดและตัวหรี่แสงตัวแรก ทั้งหมดนี้เกิดจากคำถามว่า “what if”

M.George Craford ประดิษฐ์ LED สีเหลืองตัวแรกสำหรับ Monsanto โดยใช้ gallium arsenide phosphide ในไดโอดในปี 1972 นักประดิษฐ์ที่มีสมองซีกขวาและสมองซีกซ้ายอย่าง Craford ได้สร้างและขับเคลื่อนนวัตกรรม ในขณะที่เขายังคงประดิษฐ์ไฟ LED สีแดงที่สว่างกว่าของ Holonyack ถึง 10 เท่า

ความจำเป็นคือมารดาแห่งการประดิษฐ์

ในปี 1976 ด้วยการถือกำเนิดของสายไฟเบอร์ออปติกและโทรคมนาคมไฟเบอร์ วิศวกรไฟฟ้า Thomas P. Pearsall ได้คิดค้น หลอดไฟ LED ที่สว่างและมีประสิทธิภาพสูง ซึ่งช่วยปรับความยาวคลื่นในการส่งสัญญาณสำหรับไฟเบอร์ออปติกให้เหมาะสม

สิ่งประดิษฐ์นี้เปลี่ยนโลกของการออกแบบหลอดไฟ LED ของ Pearsall ไม่เพียงแต่มีประโยชน์ในการสื่อสารเท่านั้นแต่ Fiber Optic Drops หรือ Star Curtains ก็ถูกใช้ในอุตสาหกรรมบันเทิงและงานอีเวนต์มานานหลายทศวรรษเช่นกัน อุตสาหกรรมเหล่านี้ใช้ CYM (ฟ้า, ม่วงแดง, เหลือง) ,ล้อผสมสี และไฟส่องสว่างที่ควบคุมด้วย DMX เพื่อสร้างภาพที่สมจริงอย่างน่าทึ่ง เช่นเดียวกับรูปแบบที่กำหนดเอง กราฟิกและโลโก้ ฟิลด์รูปดาวอย่างง่าย เช่นเดียวกับรูปแบบที่กำหนดเอง กราฟิก และโลโก้

ในที่สุดในปี 2014 ชาวญี่ปุ่นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ชื่อว่า Isamu Akasaki ได้คิดค้นไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินที่มีประสิทธิภาพเครื่องแรกของโลกโดยใช้แกลเลียมไนไตรด์

วิทยาศาสตร์และความคิดสร้างสรรค์

ตามความต้องการของผู้บริโภคมีเทคนิคที่ช่วยให้หลอดไฟ LED ดวงเดียวสามารถผลิตสีหลักทั้งสามได้ ต้องขอบคุณ Akasaki ในที่สุดเราก็ได้หลอดไฟ LED สีฟ้าที่หายาก ทำให้เกิดโลกใหม่ของจอแสดงผล LED แบบเต็มสเปกตรัม การปรับสี และการผสมสี เราได้เห็นนวัตกรรมที่ยอดเยี่ยมทั้งในด้านรูปแบบและการใช้งานในทุกด้านของโลกสมัยใหม่ สิ่งนี้สามารถเห็นได้ในทุกอุตสาหกรรม ตั้งแต่การแพทย์ ยานยนต์ สถาปัตยกรรม อิเล็กทรอนิกส์ และอวกาศ ไปจนถึงของเล่นเด็ก พืชสวน และความบันเทิง หลอดไฟ LED นั้นมีประสิทธิภาพและมีขนาดเล็กลงและสว่างขึ้นอย่างต่อเนื่อง

หลายปีที่ผ่านมา 100 ลูเมนต่อวัตต์ก็เหมือน 1ไมล์สี่นาที แต่เราสามารถผ่านอุปสรรคนั้นไปแล้ว ขณะนี้เราเห็น หลอดไฟ LED มากกว่า 220 ลูเมนต่อวัตต์ที่ผลิตขึ้นเป็นจำนวนมาก

COB หรือ “Chip-On-Board” ให้ความยืดหยุ่นและความสว่างของฟอร์มแฟคเตอร์อย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน สร้างแรงบันดาลใจในการพัฒนาจอภาพความละเอียดสูง ความก้าวหน้าในการบำบัดด้วยสี และโปรไฟล์ที่เล็กกว่าสำหรับการขายปลีกและการจัดแสดง ศิลปะ และความบันเทิง

ด้วยการผสมผสานความบันเทิงหรืองานศิลป์อันน่าตื่นเต้น เราได้เห็นเส้นขอบฟ้าของเมืองทั้งเมืองกลายเป็นภูมิทัศน์แห่งสีสันและแสงสีที่เปลี่ยนแปลงไปอันน่าตื่นเต้นซึ่งได้รับแรงบันดาลใจ ซึ่งกระตุ้นทั้งจินตนาการและอารมณ์ของเรา

คูลลิ่ง LED แบบย้อนกลับ

การพัฒนาใหม่ที่น่าตื่นเต้นอีกประการหนึ่งในฟิสิกส์ของหลอดไฟ LED คือแนวคิดของการใช้ไฟ LED ในทิศทางตรงกันข้ามเพื่อสร้างการระบายความร้อน เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการแสดงให้เห็นว่าหากคุณใช้ LED ย้อนกลับแทนที่จะไม่ทำอะไรเลยอย่างที่คาดหวังจากไดโอด คุณจะได้เอฟเฟกต์คือการระบายความร้อนในระยะสั้นมากเป็น 6W/m2

การคาดการณ์ความสามารถในการระบายความร้อนในพื้นที่ 1000W/m2 สิ่งนี้สามารถทำได้ในอนาคตโดยการใช้ไฟ LED จริงในการดึงความร้อนออกจากโปรเซสเซอร์ จึงทำให้เกิดการปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อนในอุปกรณ์สวมใส่ อุปกรณ์พกพา และอื่นๆ

การปรับสีและการควบคุมคลื่นความถี่มีความเป็นไปได้ที่ไม่รู้จบในตลาดพืชสวน ซึ่งออกแบบมาเพื่อกระตุ้นการเติบโตภายใต้สภาวะที่มีการควบคุม วิศวกรชีวภาพกำลังทำการทดลองทั่วโลกและรายงานผลการค้นพบที่น่าทึ่ง ซึ่งเป็นการขับเคลื่อนนวัตกรรมเพื่อป้อนมวลชนอย่างแท้จริงอีกครั้ง

สไตล์และฟังก์ชั่น

อุตสาหกรรมยานยนต์ยังคงใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี LED ในทุกกลุ่มผลิตภัณฑ์และรุ่นต่างๆ ไม่เพียงแต่สำหรับช่วงล่างที่สะดุดตาหรือแสงแบบเส้นตรงเท่านั้น แต่เป็นเทคโนโลยีการส่องสว่างแบบตรวจจับไปข้างหน้า เทคโนโลยีนี้ใช้ระดับไฟหน้าของลำแสงขับขี่แบบปรับได้และอาร์เรย์ LED เพื่อลดแสงสะท้อนในขณะที่ปรับแสงสำหรับคนขับให้เหมาะสม LED กำลังเปลี่ยนวิธีที่เรามองเห็นและโต้ตอบกับโลกรอบตัวเรา ไม่ต้องสงสัยเลย เราอยู่ในช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้นที่สุดนับตั้งแต่การประดิษฐ์หลอดไฟของ Edison

ไฟ LED ที่มีผู้ใช้เป็นศูนย์กลาง

เรายังคงพัฒนาคุณภาพชีวิตของเราต่อไปโดยนำเสนอระบบหลอดไฟ LED แบบอินเทอร์แอคทีฟพร้อมๆ กับรูปแบบชีวิตแบบไดนามิกเพื่อสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อความสงบ ประสิทธิภาพการผลิตและการพักผ่อนอย่างมีคุณภาพด้วยการปรับสี ไม่มีแหล่งกำเนิดแสงอื่นใดที่จะเลียนแบบสเปกตรัมสีในวงกว้างของดวงอาทิตย์ได้ดีไปกว่า หลอดไฟ LED

นอกเหนือจากการประหยัดพลังงานที่ชัดเจนและน่าทึ่งเกี่ยวกับการใช้พลังงานแล้ว หลอดไฟ LED ที่ทำงานร่วมกับการตรวจจับระดับแสงและการเคลื่อนไหวหรือเทคโนโลยีการครอบครองช่วยให้สามารถประยุกต์ใช้อย่างชาญฉลาดในทุกสภาพแวดล้อมที่จินตนาการได้ เทคโนโลยีเหล่านี้ตอบสนองโดยการปรับระดับแสง คำนึงถึงแสงโดยรอบอย่างมีสติในพื้นที่เฉพาะที่ถูกครอบครองโดยการเปิด/ปิดหรือลดแสง สิ่งนี้ไม่เพียงแค่ช่วยประหยัดเงิน แต่ยังช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ด้วย

The Internet of Things

จำนวนอุปกรณ์ เครื่องจักร เครื่องใช้ไฟฟ้า HVAC และระบบควบคุมสิ่งแวดล้อมที่พูดคุยผ่านอินเทอร์เน็ตเพิ่มขึ้นทุกวัน รวมถึงการควบคุมแสง Internet of Things (IoT) กลายเป็นเยื่อเกี่ยวพันที่นำทุกแง่มุมของสภาพแวดล้อมที่เราสร้างขึ้นมาสู่ความบังเอิญ

Li-Fi

Wi-Fi ที่ช่วยบรรเทาการจราจรบนทางหลวงที่คับคั่ง แนวคิดล่าสุดที่เกิดจากวิวัฒนาการทางวิทยาศาสตร์ของไฟ LED คือ Li-Fi ลองนึกถึง Wi-Fi แต่ใช้คลื่นแสง ไม่ใช่คลื่นวิทยุ และเร็วกว่าถึง 100 เท่า

การรวม Li-Fi ไว้ในการออกแบบสถาปัตยกรรมสามารถให้โซลูชันทางเลือกที่การเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่เชื่อถือได้อาจเป็นเรื่องท้าทาย ไฟ LED สามารถให้ปรับแสงในอัตราที่สูง และสิ่งนี้สามารถสร้างการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตในสายตาด้วยความจุในวงกว้างและอัตราการส่งข้อมูลที่น่าประหลาดใจ

คิดว่าอีกไม่นานเราอาจจะได้เห็นไฟ DC LED ที่จัดการพลังงานทั้งหมดสำหรับ LED บนตัวชิปเองนั้นน่าทึ่งมาก ไม่มีไดรเวอร์ภายนอกที่ส่งผลให้การออกแบบที่สะอาดขึ้นและให้เอาต์พุตลูเมนเพิ่มขึ้นโดยใช้พลังงานน้อยลง หรือฟอยล์ LED แบบหล่อที่ทำจากอาร์เรย์ LED พร้อมเลนส์สำหรับจอแสดงผล ไฟ LED ที่ยืดหยุ่น