เชื่อว่าในปัจจุบันหลาย ๆ บ้านเปลี่ยน “หลอดไฟ” ภายในบ้านเป็นหลอดไฟให้ความสว่างในกลุ่ม LED กันแล้ว เพราะด้วยราคาของ “เทคโนโลยี” ที่ถูกลง อีกทั้งยังลดการใช้พลังงานไฟฟ้าและคำกล่าวโฆษณาถึงอายุการใช้งานที่ยาวนานถึงหลายสิบปี แต่ก็เริ่มมีเสียงครหาจากการใช้งานจริง ว่าเหตุใด “หลอดไฟ LED” ในการใช้งานจริงกลับมีอายุสั้นไม่แตกต่างจากหลอดไฟทั่วไป

หลาย ๆ ครัวเรือนและภาคธุรกิจเริ่มเปลี่ยนหลอดไฟที่ให้แสงสว่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์มาใช้งานหลอดไฟ LED กันมากขึ้น ซึ่งผลมาจากทั้งจำนวนผู้ผลิตหลอดไฟ LED ที่มากขึ้นในตลาด เทคโนโลยีที่สูงขึ้น และการแข่งขันทางการค้าที่ทำให้ราคาถูกลง และอีกหนึ่งสิ่งที่สำคัญที่สุดคือการบริโภคไฟฟ้าของหลอด LED นั้นต่ำกว่าหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้แบบเดิมเป็นอย่างมาก

อัตราการบริโภคพลังงานของหลอดไฟ LED นั้นต่ำ เนื่องมาจากหลอด LED มีความสามารถในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงนั้นสูงมาก โดยที่มีอัตราความสว่างต่อพลังงานที่ใช้มากถึง 120 ลูเมนต่อวัตต์ ซึ่งมากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่สามารถทำได้แค่ 50-60 ลูเมนต่อวัตต์ และหลอดไส้ที่ 16 ลูเมนต่อวัตต์เท่านั้น อีกทั้งหลอด LED ยังมีแต้มต่อที่สำคัญคืออายุการใช้งานที่ยาวนานของมัน เนื่องจากตัว LED นั้นมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่างสูงมากถึง 95% ทำให้ตัว LED ผลิตความร้อนออกมาน้อย ส่งผลให้หลอดไฟ LED มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และไม่ปล่อยรังสียูวีและอินฟราเรดออกมาเหมือนกับหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้ อีกทั้งยังมีความต่อเนื่องของแสงสว่างที่คงที่ ไม่มีการกะพริบตามความถี่ของกระแสไฟฟ้าเหมือนลักษณะของหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่เคยเป็นมา

ภาพถ่ายหลอดไฟ LED ภาพถ่ายจาก Amit Burstein

จากการโฆษณาสรรพคุณของหลอดไฟ LED นั้น หลอดมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 20,000 - 100,000 ชั่วโมง ซึ่งหากหารชั่วโมงการใช้งานเฉลี่ยแล้ว หลอดไฟน่าจะสามารถใช้งานได้ยาวนานกว่า 20 ปีเลยทีเดียว ซึ่งจากทั้งสรรพคุณการประหยัดพลังงาน อายุการใช้งานที่ยาวนาน และราคาที่ถูกกว่าหลอดไฟประเภทอื่น หลอดไฟ LED ในปัจจุบันจึงเป็นหลอดไฟที่เป็นที่นิยมทั้งในภาคธุรกิจและครัวเรือนที่หันมาใช้งานหลอดไฟในกลุ่ม LED กันมากยิ่งขึ้น ไม่ว่าจะเป็นหลอดไฟให้ความสว่างภายในครัวเรือน อาคารสำนักงาน ไฟหน้ารถยนต์ ไฟให้ความสว่างถนน หรือแม้แต่สำหรับความบันเทิง

เมื่อมีการใช้งานหลอดไฟ LED ที่มากขึ้น ผลตอบรับจากการใช้งานหลอดไฟ LED ก็เริ่มมีจำนวนที่มากขึ้น และมีแนวโน้มออกมากล่าวถึงการโฆษณาของผลิตภัณฑ์เกินจริงในด้านของการใช้งาน

ประสบการณ์การใช้งานจริงของหลอดไฟ LED สำหรับหลาย ๆ คน คือหลอดไฟสามารถลดค่าใช้จ่ายได้ และความสว่างที่ได้รับนั้นมากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่เคยใช้งาน แต่กลับมีอายุการใช้งานที่ไม่ยาวนานจริงเหมือนที่บรรยายสรรพคุณไว้ บ้างก็ว่าสามารถใช้งานได้เพียง 3 ปีก็เสียแล้ว หรือบางรายมีการกล่าวอ้างว่าใช้งานจริงได้เพียง 3-6 เดือนหลอดไฟก็เสีย ต้องเปลี่ยนใหม่เพียงอย่างเดียว ซึ่งส่วนตัวผู้เขียนก็มีประสบการณ์หลากหลายทั้งใช้งานได้เพียงไม่กี่เดือนหรือบางหลอดใช้งานทุกวันมาร่วม 7 ปีแล้วก็ยังไม่เสียก็มี

พื้นฐานการทำงานของหลอดไฟ LED นั้นจะแตกต่างจากหลอดไฟในกลุ่มหลอดฟลูออเรสเซนต์และหลอดไส้ กล่าวคือ หลักการทำงานของหลอด LED จำเป็นต้องใช้งานกับไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น ไม่เหมือนกับหลอดไส้และหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้งานด้วยไฟฟ้ากระแสสลับจากบ้านเรือนได้โดยตรงทันที หลอด LED จึงต้องมีวงจรเรียงกระแส แปลงกระแสไฟฟ้าจากกระแสสลับเป็นกระแสตรงก่อน จากนั้นต้องมีวงจรปรับลดความต่างศักย์ของกระแสไฟฟ้า ซึ่งแล้วแต่การออกแบบของผู้ผลิต เช่น การใช้หม้อแปลงขนาดเล็กในการแปลงความต่างศักย์หรือใช้วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้าด้วยชิปที่อาศัยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าให้กลายเป็นความร้อน เพื่อให้กระแสไฟฟ้าเหมาะสมกับเซลล์ LED

ภาพไฟส่องสว่างทางที่ถูกเปลี่ยนเป็นหลอด LED ภายในรัฐแอริโซนา สหรัฐอเมริกา ภาพถ่ายจาก Chroma Starlight

เซลล์ LED นั้นแท้จริงแล้วไม่ได้สร้างความร้อนมากนัก เพียงแต่ชุดวงจรที่ถูกติดตั้งมาพร้อมภายในหลอดไฟต่างหากที่เป็นตัวปล่อยความร้อนหลักของหลอดไฟ LED ซึ่งหลายคนที่ไม่ทราบแล้วไปสัมผัสตัวหลอดไฟก็จะพบว่าหลอดไฟ LED ที่กล่าวว่าไม่ร้อนกลับมีความร้อนที่สูง อาจทำให้เกิดการบาดเจ็บได้ แต่หากเมื่อเทียบกับปริมาณความร้อนของหลอด LED เทียบกับหลอดไส้แล้ว หลอด LED นั้นเย็นกว่าเยอะมากเพราะหลอดไส้นั้นสามารถมีอุณหภูมิได้สูงถึง 2,400 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว

ความร้อนที่สูงจากชุดวงจรควบคุมกระแสไฟฟ้านั้นคือปัจจัยหลักที่ทำให้ตัวหลอด LED เกิดความเสียหาย เพราะพื้นฐานของ LED คือสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ซึ่งอย่างที่ทราบกันดีว่าสารกึ่งตัวนำจะมีอายุการใช้งานสั้นลงเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง สมบัติในการแลกเปลี่ยนประจุของชั้นประจุไฟฟ้าภายในเซลล์ของ LED ก็จะค่อย ๆ เสื่อมสภาพลงและหมดความสามารถในการเปล่งแสงออกมาในที่สุด

ความร้อนไม่ใช่ปัจจัยเดียวในการทำให้เซลล์ LED ภายในหลอดไฟ LED เสื่อมสภาพ คลื่นรบกวนภายในกระแสไฟฟ้าก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ LED อีกทั้งกระแสไฟฟ้าที่ไม่คงที่อย่างไฟตก ไฟกระชาก แรงดันไฟฟ้าไม่เต็ม ก็ล้วนเป็นสาเหตุที่ทำให้เซลล์ของ LED นั้นเสื่อมสภาพเช่นเดียวกัน

ภาพถ่ายหลอดไฟ LED ภายในโคมไฟ ภาพถ่ายจาก Achi Raz

ถึงแม้หลอด LED คุณภาพสูงตามท้องตลาดจะมีคุณสมบัติการทำงานที่สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงได้ แต่การใช้งานในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิสูงนั้นไม่ได้ดีต่ออายุการใช้อุปกรณ์เครื่องใช้ไฟฟ้าทุกประเภทอย่างแน่นอน

ดังนั้นเพื่อให้หลอดไฟ LED มีอายุการใช้งานที่ยาวนานและใช้งานได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ควรติดตั้งหลอดไฟ LED ภายในโคมไฟที่มีขนาดเหมาะสม เพื่อให้ตัวหลอดไฟได้มีพื้นที่ในการระบายความร้อน ไม่ควรติดตั้งหรือใช้งานในพื้นที่ที่อับอากาศ ไม่สามารถระบายความร้อนได้ดี เพราะจะทำให้ตัวหลอดร้อนและส่งผลต่ออายุการใช้งานที่อาจจะสั้นลง

จากภาพรวมการใช้พลังงานของมนุษย์ แค่การสร้างแสงสว่างเพียงกิจกรรมเดียวของมนุษย์เราก็สร้างการปล่อยคาร์บอนออกสู่ชั้นบรรยากาศมากถึง 5% จากกิจกรรมทั้งหมด ซึ่งหากเราสามารถเปลี่ยนมาใช้งานหลอดในกลุ่มหลอด LED กันได้หมดทุกดวงในทุกกิจกรรม เชื่อว่าจะสามารถลดการปล่อยคาร์บอนได้เทียบเท่าจำนวนรถยนต์ส่วนบุคคลทั้งหมดบนโลกใบนี้หายไปครึ่งหนึ่งจากจำนวนรถทั้งหมด 1,470 ล้านคันทั่วโลก และจากภาพรวมส่วนแบ่งการตลาดของผลิตภัณฑ์ในกลุ่มหลอดไฟให้แสงสว่าง หลอดไฟ LED ในปี 2022 มีส่วนแบ่งทางการตลาดมากขึ้นถึง 50% เมื่อเทียบกับกลุ่มหลอดไฟชนิดอื่น และมีแนวโน้มที่จะมากขึ้นเรื่อย ๆ จากแนวโน้มที่คงที่นี้ผู้คาดการณ์การตลาดมองว่าภายในปี 2035 หลอดไฟทุกดวงบนโลกน่าจะเปลี่ยนเป็นหลอด LED ทั้งหมด ซึ่งถือได้ว่าเป็นแนวโน้มที่ดีของโลกที่จะมีการเปลี่ยนผ่านจากหลอดไฟที่มีประสิทธิภาพในการให้แสงสว่างต่ำไปสู่หลอดไฟกลุ่มที่ให้ประสิทธิภาพแสงสว่างสูงอย่างหลอดไฟ LED ที่เราใช้งานกันอยู่ในปัจจุบัน

ต้องไม่ลืมว่า แม้จะเปลี่ยนมาใช้หลอดไฟ LED แล้ว แต่ก็ต้องไม่ผลิตเพิ่มมากขึ้นจนเกินความจำเป็น ดังนั้นการยืดอายุให้ใช้งานได้ยาวนานที่สุด เป็นสิ่งที่จำเป็นไม่แพ้กัน

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

ที่มาข้อมูล: youtube

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ทำไม ? “หลอดไฟ LED” ที่ให้ความสว่างภายในบ้าน ถึงไม่ “ทนทาน” เหมือนดังที่เราเข้าใจ