รู้จัก LED (ตอนที่ 1)

อะไรคือ LED?

LED หรือ Light Emitting Diodes คืออุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่สามารถเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงได้โดยตรง โดยทั่วไปชิ้นส่วน LED ทำมาจาก Gallium-based Crystals ซึ่งประกอบด้วยวัสดุหลายชนิด เช่น ฟอสเฟอร์ เพื่อที่จะให้ได้สีของแสงต่างๆ กัน

ส่วนประกอบของ LED มีอะไรบ้าง?

หัวใจของ LED คือ ชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งด้านหนึ่งต่อกับแผ่นโลหะที่ต่อกับขาตะกั่วที่เป็นด้านไฟลบ และอีกด้านหนึ่งติดกับหนวดแหลมที่ต่อกับขาตะกั่วที่เป็นด้านไฟบวก และถูกครอบไว้ใน Epoxy Resin ซึ่งชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วย 2 ส่วน ส่วนแรกคือ เซมิคอนดักเตอร์ชนิด P ซึ่งเต็มไปด้วยรูเล็กๆ และอีกส่วนคือ เซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ซึ่งเต็มไปด้วยอิเล็กตรอน

กระบวนการกำเนิดแสงของ LED เป็นอย่างไร?

เมื่อเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และชนิด N ประกบติดกัน ก็จะเกิดช่องแคบ P-N ขึ้นตรงกลาง และเมื่อต่อชิ้นส่วนนี้เข้ากับกระแสไฟฟ้า อิเล็กตรอนจะถูกผลักผ่านช่องแคบเข้าไปในส่วน P

เมื่ออิเล็กตรอนเข้ารวมกับรู ก็จะปล่อยพลังงานในรูปของแสงออกมาเป็นสีต่างๆ อันเป็นผลมาจากความยาวคลื่นแสง ซึ่งขึ้นกับวัสดุที่ใช้ทำช่องแคบ P-N หรือวัสดุที่ใช้ในการทำชิ้นส่วน LED นั่นเอง

พัฒนาการของ LED เป็นมาอย่างไร?

LED ที่ให้สีที่มองเห็นได้ ถูกพัฒนาขึ้นครั้งแรกในปี 1962 ซึ่งสามารถใช้ทดแทนหลอดไส้ หลอดนีออน หลอดฟลูออเรสเซนต์ ได้อย่างดีในหลายๆ ด้าน และเป็นที่เชื่อกันว่า พัฒนาการอย่างต่อเนื่องของ LED นี้ จะสามารถเข้ามาแทนที่หลอดไฟต่างๆ ดังกล่าวได้ทั้งหมดในอนาคตอันใกล้นี้

พัฒนาการของ LED สามารถแบ่งออกเป็น 3 ขั้น คือ LED แสงสีแดง LED แสงสีฟ้า และ LED แสงสีขาว ทั้งนี้ LED แสงสีแดง และสีเขียวซึ่งล้วนแต่เป็นชนิดสีเดียวกัน ได้ถูกพัฒนามานานหลายทศวรรษแล้ว ดังนั้นเมื่อใช้ LED เหล่านี้ในการให้แสงวัตถุที่ถูกส่องสว่างจึงมักมีสีของ LED ฉาบอยู่ ทำให้การใช้งานด้านการส่องสว่างยังมีข้อจำกัด

จนกระทั่งในปี 1993 นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่นได้ประดิษฐ์ LED แสงสีฟ้า ที่ทำจาก Gallium Nitride ขึ้น ซึ่งนับได้ว่าเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญทางวิทยาศาสตร์ในการพัฒนาหลอด LED และจากพื้นฐานทางวิทยาการของ LED สีฟ้านี้ ในที่สุด LED แสงสีขาวก็ถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1997 ตั้งแต่นั้นมา LED ก็ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในงานต่างๆ รวมทั้งในแง่ของการเป็นแหล่งพลังงานแสงในอนาคต