องค์ประกอบของโคมไฟแอลอีดีและคำศัพท์ต่างๆ ของ LED

องค์ประกอบของโคมไฟแอลอีดีและคำศัพท์ต่างๆ ของ LED  Update 21/7/2562

                            ในปัจจุบัน ความต้องการที่จะลดค่าใช้จ่ายในส่วนของค่าไฟฟ้าหรือโครงการสีเขียวที่เน้นการประหยัดพลังงานและรักษาสิ่งแวดล้อม สำหรับระบบเสาไฟถนนที่ให้แสงสว่างตามท้องถนนทั่วไป ทั้งถนนในส่วนของราชการและเอกชน หรือโคมไฟแอลอีดีประเภทอื่นๆ มีแนวโน้มที่มีอัตราการเติบโตที่สูงขึ้นมาก จากเมื่อหลายปีก่อน เนื่องจากปัจจุบัน ราคาสินค้าในกลุ่มของโคมไฟแอลอีดี และอุปกรณ์ที่ใช้ในงานโซล่าร์เซลล์ มีราคาที่ถูกลงอย่างมาก และมีประสิทธิภาพการทำงานที่มากขึ้นจากเมื่อหลายปีก่อน ทำให้กลุ่มลูกค้าที่สนใจที่จะปรับเปลี่ยนจากโคมไฟแบบเก่า ที่กินพลังงานค่อนข้างสูงและมีประสิทธิภาพต่ำ หันมาเลือกใช้โคมไฟแบบ LED หรือโคมไฟสำหรับงาน Solarcell ซึ่งมีประสิทธิภาพที่ค่อนข้างสูง อายุการใช้งานยาวนาน คุ้มค่ากับการลงทุน เพื่อลดค่าใช้จ่ายของค่าไฟฟ้าและลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาโคมไฟแบบเก่า

                              ซึ่งบทความนี้ทางผมได้เขียนขึ้น เพื่อที่จะแบ่งปันความรู้จากประสบการณ์จริง ที่ได้ทำการทดลอง ทดสอบ และติดตั้งจริงให้กับลูกค้า ทั้งหน่วยงานราชการหรือโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อให้เพื่อนๆหรือผู้ที่สนใจจะออกแบบ และต้องการใช้งานโคมไฟแบบแอลอีดีและโคมไฟแบบโซล่าร์เซลล์ ได้ทำการเรียนรู้ เลือกใช้ และออกแบบการใช้งานได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อให้คุ้มค่าการกับลงทุน ถ้าหากมีข้อผิดพลาดประการใด ทางผมต้องขออภัยมา ณ ที่นี้ด้วยนะครับ ก่อนอื่นเรามาทำความรู้จักกับอุปกรณ์ต่างๆที่จำเป็นต่อระบบก่อนนะครับ 

ปล. ถ้าผมพิมพ์ศัพท์บางคำเป็นภาษาไทยบ้าง ภาษาอังกฤษบ้าง ก็อย่าว่ากันนะครับ  ^_^ 

1.โคมไฟแอลอีดี LED Light

                               เพื่อนๆหลายคนคงจะรู้จักหลอดหรือโคมไฟ LED กันมาบ้างแล้วนะครับ ผมขอไม่กล่าวถึงที่มาที่ไปของหลอด LED นะครับ เนื่องจากมีข้อมูลเรื่องนี้ให้ค้นหาอยู่แล้วมากมายใน Google  โคมไฟแอลอีดี LED Street Light  / LED HighBay / LED Flood Light / LED Tube เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่สำคัญมากๆ สำหรับการออกแบบหรือเลือกใช้งานโคมไฟ LED  ทั้งโคมไฟถนนที่ใช้ไฟกระแสสลับ 220Vac หรือโคมไฟถนนที่ใช้ไฟกระแสตรง DC (สำหรับงานโซล่าร์เซลล์) หรือโคมไฟประเภทอื่นๆ โดยส่วนประกอบของโคมไฟแอลอีดีหลักๆ จะมีอยู่ 3 ส่วนหลักๆคือ ตัวบอดี้ของโคมไฟ / เม็ด Chip LED หรือหลอดแอลอีดี / เลนส์สำหรับกระจายแสง  โคมไฟที่ใช้ไฟกระแสสลับหรือไฟบ้าน 220V จะมีส่วนประกอบหลักๆ เพื่มขึ้นมา 1 ตัว คืออุปกรณ์แปลงไฟหรือที่เรียกกันว่า Driver ซึ่งเจ้าตัวอุปกรณ์ Driver จะมีหน้าที่ทำการแปลงไฟจากระบบไฟบ้าน 220Vac เป็นไฟกระแสตรง DC เพื่อที่จะทำให้หลอดหรือ Chip LED ที่อยู่ในโคมไฟ สามารถทำงานได้ เนื่องจากหลอดแอลอีดี ส่วนมากต้องการใช้ไฟกระแสตรงเพื่อให้หลอดไฟแอลอีดีทำงานหรือสว่างขึ้น   

1.1 ไดร์เวอร์ (สำหรับโคมไฟที่ใช้ไฟกระแสสลับหรือไฟบ้าน 220Vac)                             

                              ในส่วนของตัว Driver หลักๆ ก็จะแบ่งเป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ คือ Driver สำหรับใช้งานภายในอาคารและ Driver สำหรับใช้ภายนอกอาคาร ซึ่งทั้ง 2 แบบ ก็จะมีลักษณะการทำงานที่ใกล้เคียงกัน คือมีหน้าที่แปลงไฟจาก AC เป็นไฟ DC จะแปลงจาก 220Vac เป็นไฟ DC ขนาดแรงดันเท่าไรก็ได้ ก็ขึ้นอยู่กับสเปคของตัวของ Driver เองครับ ว่าต้องการแปลงเป็นไฟ DC ขนาดกี่โวลท์ กี่แอมป์ เช่นแปลงไฟจาก 220Vac เป็น 36Vdc หรือแปลงจาก 220Vac เป็น 48Vac เป็นต้น ซึ่งไดร์เวอร์หลายๆรุ่น ก็สามารถปรับค่ากำลังไฟของตัวไดร์เวอร์เองได้ด้วย การเลือกใช้ตัวไดร์เวอร์ก็สำคัญทีเดียวครับ เพราะไดร์เวอร์เป็นอุปกรณ์จ่ายไฟหลักให้กับระบบการทำงานของโคมไฟถนนแอลอีดี ไดร์เวอร์ยิ่งประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานก็ยาวนาน คุ้มค่ากับการลงทุน ไดร์เวอร์สำหรับโคมไฟถนนแอลอีดี ที่คุณภาพสูงๆ ที่บ้านเราใช้กัน ก็จะมียี่ห้อ Meanwell และของยี่ห้อ Phillips ซึ่งทั้ง 2 ยี่ห้อนี้ ค่อนข้างเป็นที่นินมในประเทศไทย เพราะทนทาน เสถียร บางรุ่นอายุการใช้งานเกือบๆ 70,000 ชม. (หรือ 10 ปีขึ้นไป) ในส่วนของตัวไดร์เวอร์ เบื้องต้นก็ไม่มีอะไรมากนะครับ

Driver แบบที่ใช้ภายนอกอาคารหรือภายในอาคาร สำหรับโคมไฟแอลอีดี

                                                   

                                       

Driver หรือ Switching Power Supply แบบที่ใช้ภายในอาคารหรืองานตกแต่ง

                                          

1.2 บอดี้โคมไฟและHeatsink

                        ในส่วนของบอดี้โคมไฟ ส่วนนี้ก็เป็นอีกส่วนประกอบนึง ที่ค่อนข้างสำคัญทีเดียว เพื่อนๆหลายๆคน อาจจะนึกว่ามันสำคัญด้วยหรือ นอกจากดูที่ความสวยงานของบอดี้โคมไฟอย่างเดียวแล้ว แต่จริงๆตัวบอดี้ก็มีผลโดยตรงกับอายุการใช้งานของ Chip LED โดยตรง เนื่องจากเม็ด Chip LED จำนวนมากที่ติดอยู่บนแผ่น PCB และตัวแผ่น PCB ก็จะถูกยึดติดกับตัวบอดี้ของโคมไฟอีกที เพื่อทำการระบายความร้อนจากเม็ดแอลอีดีสู่ตัวบอดี้ของโคมไฟ โดยมีการใช้ซิลิโคนระบายความร้อน เป็นตัวถ่ายเทความร้อนสู่ตัวบอดี้ของโคมไฟอีกที ปกติเม็ด Chip LED จะถูกจัดเรียงบนแผ่น PCB  จำนวนมากหรือน้อยก็ขึ้นอยู่กับคนออกแบบ  (การเรียงเม็ด Chip LED แบบอนุกรมหรือขนาน จำนวน กี่ S หรือกี่ P ก็แล้วแต่คนออกแบบ หรือแล้วแต่ประสิทธิภาพของเม็ด Chip ยี่ห้อนั้น ) บอดี้ของโคมไฟถนน ส่วนมากจะผลิตจากวัสดุหลักๆ 2 ประเทภ คืออลูมิเนียมและโลหะผสม ซึ่งทั้ง 2 วัสดุนี้ ก็มีการถ่ายเทความร้อนที่ต่างๆกัน แต่โดยส่วนมากโคมไฟที่คุณภาพกลางๆถึงคุณภาพดีๆ  จะผลิตจากวัสดุอลูมเนียม เนื่องจากมีการถ่ายเทความร้อนได้ดีกว่าโลหะประเภทอื่นๆ วัสดุอลูมิเนียม ก็จะแบ่งเกรดออกไปอีก ขึ้นอยู่กับบริษัทที่ออกแบบ อัตราการถ่ายเทความร้อนก็ไม่เท่ากัน ในส่วนนี้ผมไม่ขอพูดถึงนะครับ เพื่อนๆคนไหนอยากได้ข้อมูลเพิ่มเติม ก็ดูใน Google ได้เลยนะครับ (Thermal Conductivity : ค่าการส่งผ่านความร้อน  W /m-k) 

การวางเม็ด Chip LED บนแผงวงจรหรือแผ่น PCB

                                                             

                              โดยปกติ โคมไฟแอลอีดี ไม่ว่าจะเป็นโคมไฟที่ใช้งานประเภทไหน เช่นโคมไฟถนนแอลีดี / โคมไฟไฮเบย์ / โคมไฟฟลัดไลท์เป็นต้น โดยโคมพวกนี้ ถ้ายิ่งโคมไฟ มีกำลังไฟของตัวโคมที่กำลังวัตต์มากๆ ความร้อนของเม็ด Chip LED ก็จะเกิดความร้อนมากขึ้นด้วย อัตราการถ่ายเทความร้อน ก็จะต้องมีอัตราการถ่ายเทที่ค่อนข้างรวดเร็วและเหมาะสม เนื่องจากเมื่อเม็ด Chip LED มีความร้อนเกิดขึ้นมากและมีการสะสมอยู่ที่แผ่น PCB แล้วมีการถ่ายเทความร้อนไม่เหมาะสมกับการใช้งาน อายุการใช้งานของเม็ด Chip LED นั้นๆ ก็จะเสื่อมสภาพเร็วด้วย เช่น เม็ด Chip LED 1 รุ่น ถ้าทำงานหรืออุณหภูมิสะสมที่ตัวแผ่น PCB และอุณหภูมิโดยรอบ ที่อุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส ตัว Chip LED จะมีอายุการใช้งานหรือเสื่อมสภาพที่ 50,000 ชม.เป็นต้นไป แต่ถ้าเม็ด Chip LED ทำงานที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส อายุการทำงานจะลดลงเหลือ 30,000 ชม.เป็นต้น เห็นมั๊ยครับว่า บอดี้โคมไฟสำคัญขนาดไหน ทีนี้เรามาต่อในส่วนของการระบายความร้อนอีกนิดครับ เมื่อโคมไฟแอลอีดี ที่มีกำลังไฟสูงๆ เช่นระดับ 300-1000W ระบบระบายความร้อนก็ต้องใหญ่ขึ้น บอดี้ตัวโคมก็จะต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นด้วย เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนให้เหมาะสม หรือมีการติดตั้ง Heatsink ฮีทซิงค์ระบายความร้อน 

Heatsink ฮีทซิงค์ระบายความร้อนของโคมไฟแอลอีดีที่ขนาดกำลังวัตต์สูง

                                              
                                                           

                                      ยังไม่จบนะครับ สำหรับเรื่องการระบายความร้อนของตัวโคมไฟ  จากที่กล่าวถึงเรื่องการระบายความร้อนผ่านวัสดุของตัวโคมหรือผ่านตัว Heatsink  แล้ว ยังมีการระบายความร้อนอีกแบบ ที่เพื่อนๆ น่าจะได้เรียนรู้ไปด้วย คือการระบายความร้อนตามการออกแบบของตัวโคมไฟ  โคมไฟส่วนใหญ่จะติดตั้งภายนอกอาคาร ติดตั้งในที่โดนแสงแดดตลอดทั้งวัน ทำให้โคมไฟมีอุณหภูมิสะสมจากความร้อนของแสงแดดได้ ซึ่งก็จะส่งผลกับเม็ด Chip LED เหมือนกับตอนที่โคมไฟเริ่มให้ความร้อนในตอนที่เปิดใช้งาน การระบายความร้อนผ่านการออกแบบของตัวโคมไฟ ก็สำคัญทีเดียวครับ 
                                      ปกติการออกแบบโคมไฟแอลอีดี ก็จะใช้หลักการระบายความร้อนแบบ Passive Cooling  จะใช้หลักการของการถ่ายเทอากาศเป็นหลัก โดยที่ตัวโคมไฟ LED จะเป็นโคมไฟแบบปิดสนิท หรือ โคมไฟแบบมีช่องว่างให้อากาศไหลเวียนได้หลายทิศทางก็ตาม โดยหลักการของการระบายความร้อนแบบ Passive Cooling นี้ จะใช้หลักการไหลเวียนของอากาศ ปกติในธรรมชาติ อากาศร้อนจะมีมวลน้ำหนักที่เบา ทำให้อากาศร้อนมีการลอยตัวขึ้น เมื่ออากาศร้อนมีการลอยตัวขึ้น ก็จะเกิดหลักการไหลเวียน โดยที่อากาศที่เย็นกว่าจะเข้าไปแทนที่ตัวอากาศร้อน จึงทำให้เกิดการไหลเวียนของอากาศหรือเกิดลมนั่นเองครับ ซึ่งหลักการแบบนี้ สามารถเอามาประยุกต์ใช้ ในการออกแบบของโคมไฟแอลอีดีได้เหมือนกันครับ ซึ่งจะทำให้การไหลเวียนของอากาศเกิดขึ้น เช่นเมื่อหลอดไฟ LED ทำงานแล้วมีความร้อนเกิดขึ้น ตัวความร้อนจะส่งผ่านมาที่ตัวบอดี้หรือตัว Heatsink อีกที ทำให้ตัว Heatsink มีความร้อน อากาศร้อนรอบๆ Heatsink ก็จะเริ่มกระบวนการถ่ายเทความร้อนหรือลอยตัว ทำให้อากาศที่เย็นกว่าเข้ามาแทนที่ จึงทำให้เกิดกระบวนการระบายความร้อนแบบ Passive Cooling นั่นเองครับ 

โคมไฟถนน LED Street Light ระบายความร้อนแบบ Passive Cooling (โคมแบบปิด)

                                       โคมไฟแบบนี้ ภายในตัวโคมจะมีการปิดสนิทและจะไม่มีการไหลเวียนของอากาศจากภายในตัวโคม เนื่องจากตัวโคมถูกปิดสนิท แต่อากาศจะไหลเวียนผ่าน Heatsink ด้านบนตัวโคมเท่านั้น ซึ่งโคมประเภทนี้ ส่วนมากจะเป็นโคมที่มีกำลังไฟหรือกำลังวัตต์ที่ไม่สูงมาก ทำให้ความร้อนสะสมค่อนข้างน้อย หรือถ้าผู้ผลิตและผู้ออกแบบที่ออกแบบโคมประเภทนี้ สามารถออกแบบ Heatsink ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ก็ออกแบบเป็นโคมแบบระบบปิดผนึกได้เหมือนกันครับ ไม่มีกฎตายตัวสำหรับการออกแบบโคมไฟถนนแอลอีดี 
 
 
                            

                                       

โคมไฟถนน LED Street Light ระบายความร้อนแบบ Passive Cooling  (โคมแบบเปลือย) 

                                       โคมไฟประเภทนี้ ผู้ผลิตหรือผู้ออกแบบ จะใช้หลักการระบายความร้อนแบบ Passive Cooling เหมือนโคมแบบแรก โดยตัวโคมไฟจะมีการไหลเวียนของอากาศเพิ่มขึ้น ผ่านฮีทซิ้ง จากทั้งด้านล่างและด้านข้างของตัวโคม ซึ่งต่างจากโคมไฟประเภทแรก ที่อากาศจะไหลเวียนด้านข้างอย่างเดียว (ขึ้นอยู่กับการออกแบบ) ซึ่งโคมไฟถนนที่ออกแบบมาแบบนี้ ส่วนมากจะเป็นโคมไฟถนนที่มีการสะสมของความร้อนสูงหรือมีกำลังวัตต์ของโคมที่สูง ซึ่งการไหลเวียนของอากาศจากทุกทิศทาง จะทำให้การระบายความร้อนมีประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น หรือเพื่อความสวยงานของตัวโคมด้วย แต่ก็ไม่มีกฎตายตัวเช่นกันสำหรับการออกแบบโคมไฟถนนแต่ละแบบ 

                                   

                                        

 

                                           

                           

                                        

1.3 เลนส์กระจายแสงและองศาของการกระจายแสง

                                          มาถึงอุปกรณ์ตัวที่ 3 สำหรับส่วนประกอบหลักของโคมไฟแอลอีดี " เลนส์กระจายแสง " เป็นอุปกรณ์หลักที่ไม่ค่อยมีคนพูดถึงหรือคิดว่าไม่จำเป็น ซึ่งในความเป็นจริงแล้ว การเลือกใช้โคมไฟ LED ให้คุ้มค่ากับการลงทุน เราไม่สามารถมองข้ามเรื่องเลนส์และมุมองศาของการกระจายแสงได้เลยครับ เนื่องจากตัวเลนส์และมุมองศา จะส่งผลโดยตรงหรือโดยอ้อม ต่องบประมาณในการลงทุนของโคมไฟถนนแต่ละประเภท   
                                          ผมยกตัวอย่างแบบนี้ก่อนนะครับ เช่น เพื่อนๆมีโครงการที่จะติดตั้งโคมไฟถนนแอลอีดีพร้อมเสาไฟถนน ไม่ว่าจะเป็นงานของหน่วยราชการหรือเอกชน สมมุติจะติดตั้งที่ระยะทาง 1 กิโลเมตร เสาสูง 6 เมตร ใช้เลนส์หรือมุมกระจายแสงของโคมที่ 90-100 องศา เท่ากับในระยะทาง 1 กิโลเมตร จะติดตั้งเสาไฟทั้งหมดประมาณ 34-35 ต้น ที่ระยะห่างเสาต่อต้นประมาณ 30 เมตร เพื่อให้ความสว่างของโคมไฟครอบคลุมพื้นที่ถนนมากที่สุด ถ้าเราเลือกใช้เลนส์ที่มุมกระจายแสงที่ไม่เหมาะสมหรือใช้โคมไฟถนนแบบเก่า ที่ให้มุมองศาการส่องสว่างของด้านข้างทั้งซ้ายและขวาที่ต่ำ ทำให้การกระจายแสงด้านข้างของโคมไฟประมาณ 10-12 เมตร ทั้งด้านซ้ายและด้านขวา  แต่ถ้าเราเลือกใช้เลนส์ที่มีขนาดองศาเท่าที่กำหนดคือ 90 -100 องศา เท่ากับเราก็จะต้องติดตั้งโคมไฟถนนทั้งหมด 34-35 ต้นเท่าเดิม ตามที่คำนวนไว้แต่แรก แต่ถ้าเราเลือกใช้เลนส์หรือมุมของการกระจายแสงของโคมไฟถนนที่ 140-150 องศา ติดที่ระยะความสูงเท่าเดิมคือ 6 เมตร จำนวนเสาไฟถนนและโคมไฟถนนก็จะลดลงทันทีครับ เนื่องจากการกระจายแสงด้านข้าง ทั้งซ้ายและขวาของตัวโคมจะเพิ่มจาก 10-12 เมตร เป็น 18-20 เมตร การกระจายแสงและระยะของความสว่างก็จะเพิ่มขึ้นตามองศาของเลนส์ จำนวนเสาไฟและโคมไฟถนนจะลดลงเหลือประมาณ 28-30 ต้น จากเดิม 34-35 ต้น โดยติดที่ความสูงเท่าเดิมคือ 6 เมตร ระยะห่างเสาต่อต้น จากเดิมติดระยะห่างต่อต้นอยู่ที่ 30 เมตร เราสามารถขยับระยะห่างของตัวเสาเป็น 35 เมตรได้เลยครับ จำนวนเสาไฟถนนหรือโคมไฟก็จะลดลง และถ้าเราเพิ่มความสูงของเสาจาก 6 เมตร เป็น 7-8 เมตรละ แบบนี้จำนวนเสาจะลดลงเหลือ 25-26 ต้นเลยครับ สามารถติดเสาได้ที่ระยะห่างถึง 40 เมตรเลยทีเดียว และยังสามารถประหยัดงบประมาณไปได้เยอะมากๆเลยนะครับ เพราะเสาไฟฟ้าแบบเทเปอร์ 1 ต้นพร้อมโคมไฟถนนแอลอีดี มีราคาต่อชุดประมาณ 15,000-20,000 บาท ประหยัดไปหลักแสนบาทเลยนะครับ นี่ยังไม่นับรวมเรื่องระบบสายไฟและอุปกรณ์อื่นๆอีก ที่ลดจำนวนลง เห็นมั๊ยครับว่าเลนส์และองศาของการกระจายแสงสำคัญขนาดไหน แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ก็ขึ้นอยู่กับคนออกแบบหรือข้อกำหนดต่างๆด้วยนะครับ 

การกระจายแสง แบบใช้เลนส์กระจายแสงสำหรับโคมไฟถนน LED Street Light 

 

                                                 

การกระจายแสง แบบใช้ฝาครอบรีเฟลกเตอร์สำหรับโคมไฟแอลอีดีไฮเบย์ LED HighBay

                                   

                                           
ภาพตัวอย่างการจำลองแสงชุดเสาไฟถนน ที่ความสูง 6.5 เมตร ระยะห่างเสา 30 เมตร มุมกระจายแสง 140x70 องศา

                                           

                                       

                                      

ภาพตัวอย่างการจำลองแสงชุดเสาไฟถนน ที่ความสูง 6.5 เมตร ระยะห่างเสา 30 เมตร มุมกระจายแสง 110  องศา
                              

                                    จากภาพตัวอย่างทั้ง 2 ภาพ เพื่อนๆจะเห็นมุมของการกระจายแสงของโคมไฟถนน ซึ่งต่างกันอย่างชัดเจน ในเรื่องของการกระจายออกทางด้านข้างซ้ายและขวา รวมถึงด้านหน้าของตัวโคม จะเห็นความกว้างของระยะการกระจายแสงที่ต่างกัน ภาพบนใช้เลนส์แบบโพลี่คาร์บอเนต มุมกระจายแสง 140 x 70 องศา ส่วนภาพล่างใช้โคมที่ มีมุมกระจายแสงประมาณ 100-110 องศา 

                                            

1.4 หลอดแอลอีดี Chip LED

                                         
                                         มาถึงอุปกรณ์ตัวที่ 4 สำหรับส่วนประกอบหลักของโคมไฟถนนแอลอีดี " หลอดแอลอีดีหรือ Chip LED  " อุปกรณ์ตัวนี้ถือเป็นส่วนประกอบหลักของโคมไฟถนนหรือโคมไฟแอลอีดีประเภทอื่นๆ หลอดแอลอีดีได้ถูกผลิตขึ้นมาเมื่อหลายสิบปีที่แล้ว และก็ได้รับความนิยมอย่างรวดเร็ว และก็น่าจะได้รับความนิยมอย่างต่อเนื่องในอนาคต เนื่องจากหลอดแอลอีดีมีคุณสมบัติที่สามารถนำมาใช้ในงานแสงสว่าง ได้อย่างมีประสิทธิภาพ มากกว่าหลอดไฟแบบอื่นๆ อีกทั้งยังมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และยังให้ค่าความสว่างต่อกำลังวัตต์มากกว่าหลอดไฟทุกประเภทในท้องตลาด ณ.ตอนนี้ เพื่อนๆหลายคนอาจจะรู้จักหลอดไฟแอลอีดีกันมาบ้างแล้วนะครับ ว่าข้อดีของมันคืออะไร สำหรับบทความเรื่องนี้ ค่อนข้างเยอะหน่อยนะครับ พอดีรายละเอียดที่สำคัญๆ มีเยอะทีเดียวครับ 
                                       

                                          ในตลาด ณ.ปัจจุบันของ Chip LED ผมจะแบ่งเป็น 2 ประเภทหลักๆนะครับ คือ Chip LED แบบ COB และแบบ SMD โดย Chip LED ทั้ง 2 แบบนี้ มีข้อดีข้อเสียที่แตกต่างกัน ซึ่งในปัจจุบัน Chip ทั้ง 2 แบบก็มีขายอยู่ทั่วไปตามท้องตลาด อยู่ในโคมไฟและหลอดไฟหลายประเภท ส่วนเพื่อนๆ จะเลือกใช้ชิบแอลอีดีแบบไหน ก็ลองพิจารณาดูตามความเหมาะสมและปัจจัยอืนๆด้วยครับ 

                                          ในส่วนของ Chip SMD หรือ Surface Mounted Device ชิบแอลอีดีแบบนี้ จะเป็นชิบที่ออกแบบมาให้มีขนาดเล็ก ใช้สำหรับนำไปวางบนแผ่น PCB หรือแผงวงจร โดยที่ Chip SMD จะมีขนาดที่บาง เล็กและไม่มีขา สามารถจัดเรียงบนแผ่น PCB ได้หลากหลายรูปแบบ จะเรียงแบบชิดกันหรือห่างกัน ก็สามารถทำได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวโคมหรือคนออกแบบ โดยที่ชิบประเภทนี้ จะให้ความคุ้มค่าและประสทิธิภาพ ที่ค่อนข้างสูงกว่า Chip แบบ COB อยู่พอสมควร (แต่ในอนาคตก็ยังไม่แน่นะครับ ตัว COB ก็อาจจะให้ความคุ้มค่ามากกว่า ก็ขึ้นอยู่กับคนพัฒนาและความต้องการของตลาดเป็นหลักด้วยครับ ) ปัจจุบัน Chip แบบ SMD สามารถให้ความสว่างมากถึง 200 กว่า Lumen ต่อ 1 วัตต์  ตัว Chip LED SMD มีหลายขนาด เช่น 2835 / 3030 / 5050 / 5630 เป็นต้น ซึ่งรหัสของ Chip SMD ก็คือขนาดคร่าวๆ ของตัวเม็ดชิบ เช่น 3030 ก็คือขนาด 3 x 3 มิลลิเมตรนั่นเองครับ ส่วนเรื่องสเปค คุณภาพประสิทธิภาพการทำงาน อายุการใช้งาน ของ Chip SMD แต่ละขนาดหรือแต่ละยี่ห้อนั้น ก็จะต่างกันออกไป ส่วนเรื่องความร้อนที่ออกมาจาก Chip SMD ประเภทนี้ ปกติเม็ด Chip เมื่อให้ความสว่าง มันก็จะมีความร้อนออกมาด้วยครับ ไม่ว่าเม็ดชิบประเภทไหน ซึ่งความร้อนของตัว Chip SMD นั้น ถ้าผู้ผลิตหรือผู้ออกแบบโคมไฟ สามารถออกแบบและจัดเรียงเม็ดชิบ SMD ได้อย่างมีประสิทธิภาพและสมดูลกับระบบระบายความร้อน ตัวเม็ดชิบ SMD ก็จะมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ใกล้เคียงเสปคของเม็ดชิบนั้นๆ และให้ค่าความเสื่อมประสิทธิภาพการส่องสว่างของเม็ดชิบใกล้เคียงกับผลทดสอบ LM-80 และ TM-21 (เดี๋ยวมีอธิบายเพิ่มครับ ในเรื่อง LM-80 และ Tm-21) 

                                           ผมยกตัวอย่างแบบนี้นะครับ เช่นยี่ห้อเม็ดชิบ ที่มีคุณภาพที่สูงมากๆ ให้ความสว่างสูง อายุการใช้งานยาวนานระดับ 50,000 - 60,000 ชม. แต่เม็ดชิบถูกนำไปใส่ในโคมไฟที่ออกแบบมาไม่ดี ระบบ Heatsink หรือตัวโคมระบายความร้อนไม่ทัน ใช้ Driver ที่คุณภาพต่ำ จ่ายแรงดันไฟไม่เสถียร ถ้าเงื่อนไขเป็นแบบนี้ จากเม็ดชิบที่มีคุณภาพสูงๆ อายุการใช้งานยาวๆ ก็จะทำให้อายุการใช้งานของ Chip LED ต่ำกว่าที่ควรจะเป็น 

                                           ในส่วนของ Chip COB หรือ Chip On Board คือการนำเอาชิปแอลอีดี หลายๆชิบมารวมกันแล้วติดกันเป็นชิ้นเดียว  เพื่อเพิ่มค่าความสว่างและลดพื้นที่ของการเรียงชิบ ซึ่งมันก็มีข้อดีของตัวมันเอง เช่นให้ความสว่างสูงกว่า SMD (ในกรณีที่พื้นที่การจัดเรียงเม็ดชิบเท่ากัน) ซึ่งก็มีโคมไฟหลายรุ่นที่เลือกใช้ Chip COB เพื่อมาประกอบในโคมไฟแอลอีดีประเภทต่างๆ ในส่วนของข้อเสีย ที่ผมเจอมาโดยตรง จากการขายสินค้าให้กับลูกค้า คือเรื่องความร้อน ซึ่ง Chip ประเภทนี้ จะให้ความร้อนค่อนข้างสูงกว่าแบบ SMD เนื่องจาการเรียงชิบที่รวมกัน ถ้าระบบระบายความร้อนไม่ดี  ตัว Chip COB ชุดนั้นก็จะขาดและเสียค่อนข้างง่าย *  เวลาเสียก็จะเสียทั้งโมดูลของ COB เช่นใน 1 โคมไฟ มีชุด Chip COB อยู่ 3 ชุด โดย 1 ชุดให้กำลังไฟ 50W เท่ากับ 3 ชุด ก็กินพลังงาน 150W กรณีเวลาเสีย 1 โมดูล โคมไฟตัวนั้นก็จะทำงานได้แค่ 2 โมดูลที่เหลือหรือ 100W แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น ก็ขึ้นอยู่กับคุณภาพของ Chip COB แต่ละยี่ห้อด้วยนะครับ เม็ด Chip COB คุณภาพสูงๆ มีเยอะแยะมากมายครับ ตอนนี้เพื่อนๆก็เริ่มรู้จักประเภทของ Chip LED กันบ้างแล้วนะครับ หลักๆที่ใช้ในงานโคมไฟประเภทต่างๆ ก็มี 2 ชนิดนี้ครับ 

                                          

ภาพตัวอย่าง Chip LED แบบ SMD ที่วางบนแผ่น PCB แล้วประกอบใส่ในโคมไฟประเภทต่างๆ
 

                                             

                                             

ภาพตัวอย่าง Chip LED แบบ COB

                                                          

                                        
                                


สาระสำคัญเกี่ยวกับคำศัพท์ต่างๆของโคมไฟถนนLED และโคมไฟแอลอีดีประเภทอื่นๆ

                            ทีนี้เรามาดูในส่วนอื่นๆต่อนะครับ สำหรับรายะละเอียดและค่าต่างๆที่ควรรู้ จากโคมไฟถนนหรือโคมไฟแอลอีดีประเภทอื่นๆ เพื่อนๆ หลายคนอาจจะเคยเห็นค่าต่างๆ กันมาบ้างแล้วนะครับ จากเอกสารแคตตาล๊อคสินค้าของผู้จัดจำหน่าย ซึ่งค่าต่างๆเหล่านี้ ก็ล้วนมีประโยชน์และส่งผลกับประสิทธิภาพการทำงานของโคมไฟแอลอีดีโดยรวม การรู้ค่าต่างๆ ของตัวโคม ก็จะทำให้เพื่อนๆ สามารถเลือกใช้ตัวโคมหรือเลือกใช้ตัว Chip LED ได้อย่างถูกต้อง ให้เหมาะสมกับการใช้งาน เพื่อให้คุ้มค่ากับการลงทุน เรามาเริ่มกันเลยนะครับ 

 

• Input Voltage คือค่ากำลังไฟขาเข้าของ Driver ที่รองรับเช่น  90-277Vac 

• Lamp Power คือค่าการกินไฟของโคมไฟ หน่วยเป็นวัตต์ต่อชม. เช่น 100W  150W 

• Color Temperature หรือ CCT คือค่าโทนสีของ Chip LED เช่น 3,000K  4,000K  5,700K  6,500K

• CRI หรือ Color Rendering Index คือค่าดัชนีความถูกต้องของสี เช่น  (CRI): ≥70Ra

• Working Lifetime คืออายุการใช้งาน Chip LED หรือตัว Driver เช่น  Lifetime 50,000 ชม. 

• Total Lamp Luminous หรือ Total Flux คือค่าความสว่างโดยรวมของโคมไฟ 

• Luminous Efficiency คือค่าการให้ประสิทธิภาพความสว่างลูเมนต่อวัตต์ เช่น 140 ลูเมนต่อ 1 วัตต์ 

• BEAM ANGLE คือมุมกระจายแสงของเลนส์หรือตัวโคมไฟ เช่นมุม  30º / 60º / 90º / 120º / 60x135º / 70x140º 

• IP Rating คือค่าที่โคมไฟหรือเลนส์ สามารถป้องกันน้ำและฝุ่นระดับ เช่น  IP44 / IP65 / IP66 

• IK  คือค่าการป้องกันการกระแทกของวัตถุ เช่น IK08 / IK10

• Power Factor คือค่าประกบอกำลังทางไฟฟ้า AC 

• THDi  คือค่าฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้า 

• SDCM  Standard Deviation Colour Matching คือค่าการวัดความแปรปรวนของสีหลอด LED  

• LM-79 / LM-80 / TM-21 คือผลการทดสอบประสิทธิภาพของโคมไฟหรือ Chip LED 

 

Input Voltage ค่ากำลังไฟขาเข้าของ Driver

                              
                             input Voltage หรือค่ากำลังไฟขาเข้าของตัว Driver ซึ่งค่านี้ส่วนมากจะขึ้นอยู่กับสเปคของ Driver รุ่นนั้นๆ ที่รองรับไฟ AC หรือไฟกระแสสลับ เช่น ค่าถูกกำหนดว่ารองรับได้ตั้งแต่  90-277Vac ก็แสดงว่า เราสามารถนำโคมไฟแอลอีดีรุ่นดังกล่าว มาต่อกับระบบไฟบ้าน AC ได้ตั้งแต่ช่วง 90Vac ถึง 277 Vac  ซึ่งในส่วนนี้ไฟบ้านเราก็รองรับอยู่แล้วครับ เพราะไฟบ้านเราใช้ระบบ 220Vac ซึ่งก็อยู่ในช่วงดังกล่าวด้วย ค่าตัวนี้เราสามารถดูได้จาก ตัวสเปคของ Driver เองหรือจะดูจากเอกสารผลทดสอบ LM-79 (มีหน่วยเป็น V หรือโวลท์)

Lamp Power คือค่าการกินไฟของโคมไฟ

                           

                             Lamp Power หรือค่าการใช้พลังงานของโคมไฟ ซึ่งค่านี้จะเป็นค่าที่มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อ 1 ชม. ทั้งในส่วนของไฟ AC และไฟ DC เช่นโคมไฟถนน AC ขนาด 100W ก็แสดงว่า โคมไฟถนนรุ่นนี้ มีการกินพลังงาน 100W ต่อ 1 ชม. ถ้าเราเปิดวันละ 12 ชม. โคมไฟรุ่นนี้ก็จะมีอัตราการใช้พลังงานอยู่ที่ 1,200W ต่อ 12 ชม.หรือ 1 คืน เป็นต้น ซึ่งค่านี้ เราสามารถดูได้จาก ตัวสเปคของโคมไฟ  วัดค่าเองจากแอมป์มิเตอร์ หรือจะดูจากเอกสารผลทดสอบ LM-79 ก็ได้  (มีหน่วยเป็น w หรือวัตต์)

CCT คือค่าโทนสีของ Chip LED

 

                               Correlated Color Temperature หรือ CCT คือค่าโทนสีของตัวหลอด LED หรือตัวโคมไฟ ซึ่งค่านี้ที่เราเห็นบ่อยๆ ก็จะมี 3,000K  4,000K  5,700K  6,500K  เป็นต้น ซึ่งค่าดังกล่าวก็จะบ่งบอกถึงอุณหภูมิหรือโทนสีของหลอด LED หรือตัวโคมไฟ ซึ่งค่าตัวนี้สามารถดูได้จากผลทดสอบ LM-79 หรือจากสเปคของ Chip LED แต่ละยี่ห้อ ผมจะแบ่งโทนสีออกเป็น 2 โทนนะครับ เพื่อให้เข้าใจง่าย และที่ใช้งานจริงๆ ในกลุ่มของ Chip LED โทนสีแรกคือโทนสีวอร์มไวท์ 3,000K ( ชื่อเรียกโทนสีของแต่ละผู้จัดจำหน่ายก็เรียกไม่เหมือนกัน ผมขอใช้ศัพท์ของผมเองนะครับ ^_^ ) ซึ่งโทนสีนี้ แสงที่ออกมาจากตัวหลอดหรือตัวโคม จะออกสีเหลืองๆครับ ยิ่งมีค่าตัวเลขที่ต่ำ ก็จะออกสีเหลืองมากหน่อย เช่นโทนสี 3,000K ก็จะออกสีเหลืองเข้มๆหน่อย ถ้าขยับมาที่โทนสี 4,000K ก็จะมีโทนสีขาวเข้ามาผสมกับโทนสีเหลืองเล็กน้อย ถ้าโทนสี 2,700K  โทนสีนี้ก็จะออกเหลืองเข้มๆ ไปทางส้ม โทนสีที่สอง คือโทนสีเดย์ไลท์ 6,500K ซึ่งโทนสีนี้จะออกสีขาวและมีค่าโทนสีใกล้เคียงกับแสงอาทิยต์ในตอนกลางวัน ซึ่งโทนสีนี้ จะออกสีขาวๆ ไปทางฟ้านิดๆ แต่เวลาเรามองก็จะเห็นเป็นโทนสีขาว ถ้าขยับโทนสีลงมาที่ 5,700K โทนนี้ก็จะออกสีขาวแต่มีโทนสีเหลืองมาผสมเข้าไปเล็กน้อย 

                                 ค่า CCT หรือค่าโทนสีของหลอด LED หรือตัวโคมไฟ เราสามารถดูได้จากเอกสารสเปคของตัว Chip หลอดไฟ แต่ถ้าตัว Chip หลอดไฟ ถูกนำไปใส่ในตัวโคมไฟประเภทต่างๆ ค่าที่ได้ ก็จะดูได้จากเอกสารผลทดสอบ LM-79 ของตัวโคม ซึ่งค่าโทนสีของ Chip LED เมื่อไปอยู่ในตัวโคมไฟ ตัวโทนสีของ Chip LED ที่อยู่ในโคมไฟ อาจจะแตกต่างกับโทนสีของตัว Chip LED ที่ไม่ได้อยู่ในโคมไฟเล็กน้อย เนื่องจากการเรียงเม็ด Chip LED และตัวเลนส์ ก็จะส่งผลต่อค่าของตัว CCT ด้วย แต่ก็ไม่ได้ต่างกันมากมายครับ  (มีหน่วยเป็น K หรือเคลวิน) 

 

                                 การเลือกใช้โทนสีของโคมไฟ ก็ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างหรือขึ้นอยู่กับทางผู้ซื้อเองด้วยนะครับ เดี๋ยวในหัวข้อต่อไป จะมีเรื่องค่าความถูกต้องของสีหรือ CRI  เข้ามาเกี่ยวข้องกับเรื่องโทนสีด้วยนะครับ แล้วจะได้ตัดสินใจว่า ต้องเลือกโทนสีอย่างไร ให้เหมาะสมกับงานที่ใช้ 

ขอขอบคุณ รูปภาพจากเวปไซต์

https://hackernoon.com/the-trinity-3-specs-you-must-know-when-purchasing-led-light-bulbs-46abb9a6398d

ขอขอบคุณ รูปภาพจากเวปไซต์ 

www.eledlights.com/blog/post/a-quick-guide-to-lighting-color-temperature 

                       

CRI หรือ Color Rendering Index ค่าดัชนีความถูกต้องของสี

                            
                                มาถึงค่าตัวต่อไป CRI หรือ Color Rendering Index  ค่า CRI นั้นจะเป็นค่าที่แสดงให้รู้ว่าตัวโคมไฟหรือ Chip LED ที่ส่องไปที่วัตถุ หรือที่มีแสงจากหลอดแอลอีดีและโคมไฟไปตกกระทบกับตัววัตถุนั้นๆ  แล้วจะทำให้สีของวัตถุที่ถูกแสงไปตกกระทบ  เกิดความผิดเพี้ยนไปจากสีจริงๆ ของวัตถุ มากน้อยขนาดไหน โดยใช้สายตาของเราเป็นตัวมองสีของวัตถุนั้นๆ  (ซึ่งค่า CRI ที่มีความสัมพันธ์กับค่าของโทนสี CCT  ในหัวข้อที่ 3 โดยตรง)  โดยปกติค่าของ CRI จะมีค่าตั้งแต่ 0-100 Ra ตัวเลขยิ่งมาก ก็จะบ่งบอกว่าความเพื้ยนของสีวัตถุที่น้อยหรือใกล้เคียงกับสีจริงของวัตถุมากที่สุด  โดยที่เราจะเทียบค่าจากแสงอาทิตย์เป็นหลัก เพราะแสงของดวงอาทิตย์ จะให้ค่าการมองเห็นสีของวัตถุจากสายตาของเราได้ครบทุกสี ซึ่งจะให้ค่าความถูกต้องดีที่สุด และแทบไม่เพี้ยนไปจากสีจริงของวัตถุนั้นๆ 

                                จากภาพตัวอย่าง จะมีค่า CRI อยู่ 3 ค่า คือ CRI 50 Ra / CRI 80 Ra / CRI 90 Ra ซึ่งค่า CRI ที่มีค่าสูงสุดคือ 90 นั้น จะทำให้เรามองเห็นสีของวัตถุ มีความใกล้เคียงกับสีจริงของวัตถุมากที่สุด ค่ายิ่งน้อยสีของวัตถุก็ยิ่งเพี้ยนไปจากความเป็นจริงมาก เมื่อมองจากสายตาเรา 

ขอขอบคุณ รูปภาพจากเวปไซต์

https://hackernoon.com/the-trinity-3-specs-you-must-know-when-purchasing-led-light-bulbs-46abb9a6398d

                                   แล้วมันสำคัญขนาดไหนเจ้าค่า CRI  มันก็สำคัญเป็นบางกรณีครับ เช่นโรงงานที่ผลิตสินค้าอะไรก็ตามหรือห้างสรรพสินค้าต่างๆ  ที่ต้องการความค่าความถูกต้องของสีวัตถุให้ใกล้เคียงกับสีจริงของวัตถุนั้นๆ เพื่อเวลาผลิตสินค้าออกมาหรือให้ลูกค้าเลือกซื้อของ จะได้เห็นสีของวัตถุได้ใกล้เคียงกับสีจริงมากที่สุด  แบบนี้เราก็สามารถจะเลือกใช้โคมไฟแอลอีดี ที่มีค่า CRI สูงๆ ตั้งแต่ 80-90 Ra ขึ้นไป ซึ่งจะทำให้เห็นสีของวัตถุใกล้เคียงกับของจริงมากที่สุด แต่ถ้าอีกโรงงานนึง ผลิตสินค้าที่ไม่ต้องการค่าความถูกต้องของสีมาก ก็จะเลือกใช้ค่า CRI ประมาณ 60-75 RA เช่นโรงงานผลิตยางรถยนต์ โรงงานผลิตท่อเหล็ก เป็นต้น ยกตัวอย่างโคมไฟถนนแอลอีดีอีกสักตัว ปกติเวลาเราขับรถหรือสัญจรบนท้องถนนทั่วไป เราก็ไม่มีความจำเป็น ที่จะต้องเห็นสีจริงของพื้นถนน สีของต้นไม้ สีของใบไม้หรือวัตถุรอบข้างในตอนกลางคืน เนื่องจากมันไม่จำเป็น เพราะเรามัวแต่สนใจและมีสมาธิกับการขับรถหรือว่าคอยสังเกตุ ว่ามีวัตถุอะไรตัดหน้ารถเราหรือเปล่า เช่นรถ คนเดินถนน แค่นั้นเองครับ คงไม่มีใครเวลาขับรถตอนกลางคืน แล้วต้องการที่จะแยกแยะสีของวัตถุที่เราเห็น  แบบนี้เราก็เลือกใช้ค่า CRI ของโคมไฟถนนที่ 60-70 RA ก็ได้  ไม่จำเป็นต้องไปใช้ค่า CRI ที่สูงๆก็ได้ครับ  Chip LED ที่ยิ่งมีค่า CRI ที่สูง ส่วนมากจะเป็นโทนสีขาวเดย์ไลท์ และมีราคาแพงกว่าค่า CRI ที่ต่ำกว่าครับ (ค่า CRI สามารถดูได้จากเอกสาร LM-79 หรือสเปคของ Chip LED)

Working Lifetime อายุการใช้งานของอุปกรณ์ในโคมไฟแอลอีดี

                                

                                  Lifetime หรืออายุการทำงานของอุปกรณ์ของโคมไฟแอลอีดีประเภทต่างๆ Lifetime ส่วนมากจะถูกระบุอยู่ในเอกสารสเปคสินค้าของผู้จัดจำหน่าย หรือตามสเปคของโรงงานผู้ผลิต หรือเอกสารผลทดสอบต่างๆ ซึ่งเจ้าตัว Lifetime ก็จะบ่งบอกถึงอายุการใช้งานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์นั้นๆ ว่าจะเริ่มเสื่อมสภาพหรือคุณภาพการทำงานที่ลดลง ส่วนมากที่เราเห็นจะเป็นของตัว Chip LED ซะส่วนใหญ่ เช่น Lifetime LED : 50,000 ชม. ซึ่งค่าที่เราเห็นนี้ จะต้องผ่านการทดสอบจากแลป  (เดี๋ยวจะอธิบายอีกรอบ ในส่วนของผลการทดสอบ LM-79 / LM-80 / TM-21 ) Lifetime LED : 50,000 ชม. ถ้าค่านี้ถูกระบุในส่วนของ Chip LED ก็แสดงว่า Chip LED รุ่นนี้ สามารถเสื่อมหรือลดประสิทธิภาพการทำงาน เมื่ออายุการทำงานของ Chip LED ผ่านไปแล้วที่ 50,000 ชม. เป็นต้น Lifetime Driver : 70,000 ชม.  ถ้าค่าแจ้งมาแบบนี้ ก็แสดงว่า ตัว Driver มีประสิทธิภาพลดลงหรือเริ่มเสื่อมสภาพ หลังจากถูกใช้งานไปแล้ว 70,000 ชม.ครับ โดยในค่า Lifetime ที่ถูกต้องและเที่ยงตรงนั้น จะต้องถูกผ่านการทดสอบจากห้องแลปที่ได้มาตรฐาน ซึ่งเราจะสามารถดูค่าในส่วนนี้ของเม็ด Chip LED จะผลทดสอบ LM-80 / TM-21