วรากรณ์ สามโกเศศ
มหาวิทยาลัยธุรกิจบัณฑิตย์
21 ตุลาคม 2557
หลอดไฟแบบเผาไหม้ที่คิดค้นขึ้นได้เมื่อ 136 ปีก่อนให้ความสว่างแก่มนุษย์ในศตวรรษที่ 20 แต่หลอดไฟ LED จะทำหน้าที่เดียวกันในศตวรรษที่ 21 และด้วยเหตุนี้ผู้ร่วมกันสร้างสรรค์หลอดไฟ LED ซึ่งเป็นคนญี่ปุ่น 3 คน จึงได้รับรางวัลโนเบิลเมื่อเร็ว ๆ นี้
LED (Light-Emitting Diode) เป็นหลอดไฟที่ให้แสงสว่างโดยตรงจากกระแสไฟฟ้า ในขณะที่หลอดไฟแบบเผาไหม้ที่เรียกกว่า incandescent light ซึ่งคิดค้นโดย Thomas Edison ในปี ค.ศ. 1878 ให้แสงสว่างทางอ้อม กล่าวคือกระแสไฟฟ้าไปเผาไหม้ไส้และไส้เปล่งแสงสว่าง ดังนั้นสำหรับความสว่างเท่ากันจึงกินไฟฟ้ามากกว่าเมื่อเทียบกับหลอดไฟ LED
นักประวัติศาสตร์ปัจจุบันค้นพบว่ามีการประดิษฐ์หลอดไฟฟ้าแบบเผาไหม้ก่อน Edison ไม่น้อยกว่า 22 สิ่งประดิษฐ์ หากแต่ว่าสิ่งประดิษฐ์ของ Edison นั้นมีคุณภาพเหนือกว่าเพราะได้ทดลองไส้หลอดไฟฟ้าจากวัสดุนับร้อย ๆ ชนิด จนในที่สุดก็ประสบความสำเร็จจากถ่านไม้ไผ่ ต่อมามีการพัฒนาปรับปรุงโดยนักประดิษฐ์จำนวนมากในสหรัฐอเมริกาและยุโรปในทศวรรษแรกของ ค.ศ. 1900 จนในที่สุด tungsten เป็นสารที่ใช้ได้ผลดีที่สุดในการเอามาทำไส้
ต่อมามีการต่อยอดโดยอัดก๊าซ halogen เข้าไปผสมกับไส้ในและได้แสงสว่างที่ขาวนวลเหมือนกลางวันเป็น white light แต่ถึงจะประหยัดไฟได้มากกว่าเดิมแต่ก็มีราคาแพงกว่าพอควร
ยังมีหลอดไฟประเภทสองที่เรียกว่า fluorescent หรือหลอดนีออน ใช้วิธีผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดบรรจุก๊าซเพื่อให้เกิดไอระเหยของปรอท ซึ่งผลิตรังสีอุลตร้าไวโอเลตให้ไปทำปฏิกิริยากับ phosphor ซึ่งฉาบอยู่ในหลอดและเกิดแสงสว่างขึ้น
หลอดนีออนมีการต่อยอดเป็นหลอดที่เรียกว่า CFL (Compact Florescent Lamp) ซึ่งหน้าตาคล้ายหลอดไฟแบบเผาไหม้ แต่เป็นหลอดนีออนซึ่งเสียบเข้าไปในเต้าและใช้ได้เลยโดยไม่ต้องมีอุปกรณ์บัลลาสต์ และสต้าตเตอร์ให้รุงรัง CFL มีหลอดแก้วเป็นไส้ขดไปมาภายในหรือเป็นขาอยู่ข้างใน ปัจจุบัน CFL เป็นที่นิยมในบ้านเรา
อย่างไรก็ดีหลอดประเภทที่สามที่กำลังจะเป็นหลอดไฟของศตวรรษที่ 21 คือ LED หลอดไฟชนิดนี้กำลังจะมาแทนที่ดังที่เกิดขึ้นแล้วในบางอาคารในบ้านเราและในประเทศพัฒนาแล้วอื่น ๆ เพราะกินไฟน้อยมาก และมีอายุทนทานมาก
หลอด LED สีแดงและเขียว มีผู้ประดิษฐ์ได้แล้วตั้งแต่ ค.ศ. 1960 แต่ยังไม่มีใครสามารถประดิษฐ์หลอด LED ที่ให้สีน้ำเงินซึ่งเมื่อผสมกับสองสีก่อนหน้าก็สามารถเกิดเป็นไฟสีขาวและ สามารถเอามาใช้เป็นหลอดไฟในบ้านแทนหลอดไฟแบบเผาไหม้และไฟนีออนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก
ศาสตราจารย์ Isamu Akasaki (อายุ 85 ปีในปัจจุบัน) สามารถผลิตหลอด LED ที่ให้ แสงไฟสีน้ำเงินได้ในปี 1981 ถึงแม้ว่าก่อนหน้านั้นโลกตะวันตกเชื่อว่าทำไม่ได้ก็ตามที แต่แสงที่ผลิตได้ก็อ่อนจนไม่สามารถเอาไปทำประโยชน์อะไรได้เนื่องจากเกร็ดละอองแก้วซึ่งใช้เป็นวัสดุหลักในการทำขั้วไฟในหลอดยังไม่ดีพอ ต่อมาเขาได้
นักศึกษาปริญญาเอกชื่อ Hiroshi Amano (ปัจจุบันอายุ 54 ปี) มาทำงานทดลองใช้วัสดุนานาชนิดเพื่อผลิตละอองแก้วอย่างบากบั่นมานะ จนในที่สุด LED ก็สามารถผลิตแสงไฟสีฟ้าสว่างจ้าได้สำเร็จในปี 1985
ในฟากของเอกชน Shuji Nakamura (ปัจจุบันอายุ 60 ปี) แห่งบริษัทขนาดเล็กผลิตหลอดไฟฟ้าชื่อ Nichia Corp ก็สามารถฟันฝ่าอุปสรรคการดูถูกเยาะเย้ยว่าไมได้มีส่วนช่วยงานบริษัท สามารถนำสิ่งประดิษฐ์หลอด LED สีฟ้ามาผลิตเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จโดยเป็นลำแสงสีขาวสว่างจ้าในปี 1990
ทั้งสามคนจึงได้รับรางวัลโนเบิลสาขาฟิสิกส์ร่วมกันประจำปี 2014 ยิ่งเป็นที่ภาคภูมิใจแก่คนญี่ปุ่นเป็นอย่างมาก สามคนนี้ทำให้ญี่ปุ่นได้รับรางวัลโนเบิลรวมทั้งสิ้น 22 รางวัล (10 ในฟิสิกส์ 2 ในสาขาแพทย์ 7 ด้านเคมี 2 ด้านวรรณกรรม และ 1 ด้านสันติภาพ)
ศาสตราจารย์ Akasaki สอนหนังสือและวิจัยที่ Meijo University (ไม่ใช่แม่โจ้ที่เชียงใหม่) และ Nagoya University เช่นเดียวกับศาสตราจารย์ Amano ส่วนคนที่สามคือ Nakamura ปัจจุบันสอนอยู่ที่ University of California, Santa Barbara โดยปัจจุบันแปลงสัญชาติเป็นอเมริกัน
ศาสตราจารย์ Nakamura เป็นสีสรรค์ของรางวัลนี้เพราะบอกว่าได้รางวัลมาเพราะ ‘ความโกรธ’ บริษัทนายจ้าง Nichia Corp เขาเห็นบริษัทได้กำไรจากความสำเร็จของเขานับพัน ๆ ล้านเยนในทศวรรษ 1990 ในขณะที่เขาได้รับเงินรางวัลเพียง 6 พันบาท (20,000 เยน) เขาจึงฟ้องเรียกร้องผลตอบแทนจนชนะได้เงินมา 250 ล้านบาท เมื่อไม่กี่ปีมานี้ ปัจจุบันก็ยังเป็นคดีความกันอยู่เพราะเขาถูกบริษัทฟ้องกลับ (ปัจจุบันอาจรีบถอนฟ้องแทบไม่ทันเพราะคงต้องการโหนรางวัลโนเบิลนี้)
หลอดเผาไหม้มีอายุเพียงประมาณ 1,000 ชั่วโมง หลอดนีออนและ CFL ประมาณ 10,000 ชั่วโมง ส่วน LED นั้นคงทน 100,000 ชั่วโมง สำหรับการกินไฟนั้นน้อยกว่าหลอดเผาไหม้ประมาณ 6-7 เท่าตัว และน้อยกว่าหลอดนีออนและ CFL ประมาณกว่าเท่าตัว สำหรับราคานั้น LED เคยแพงกว่า CFL ประมาณ 4-5 เท่า แต่ปัจจุบันนั้นสัดส่วนนี้ลดลงเป็นลำดับเมื่อมีคนนิยมใช้หลอด LED มากขึ้น ในบ้านเราหลอด LED สามารถซื้อหาได้ในราคาต่ำกว่า 300 บาทในปัจจุบัน
จอสมาร์ทโฟน จอโทรทัศน์ชนิดแบน ไฟประดับตกแต่งร้าน ไฟที่ส่ว่างจ้า หน้ารถยนต์บางยี่ห้อ ไฟบนเวที ไฟจราจร ไฟแสดงตัวเลขบนจอของเครื่องมือต่าง ๆ ไฟป้ายที่สว่างต่าง ๆ ฯลฯ ล้วนเป็นหลอด LED ทั้งสิ้น เพราะคงทน กินไฟน้อย และสว่างเป็นพิเศษ
ในบ้านเราการใช้หลอดไฟ LED เพื่อความสว่างในบ้านยังมีน้อยอยู่ แต่มั่นใจว่าจะมีมากขึ้นเป็นลำดับเมื่อราคาหลอดลดลง การใช้ก็สะดวกเพียงแต่เปลี่ยนหลอดเข้าไปในเต้าปกติเท่านั้น
นักฟิสิกส์ทั้งสามสร้างประโยชน์แก่ชาวโลกอย่างมหาศาลเพราะช่วยให้เกิดการประหยัดไฟฟ้า ประหยัดวัสดุ (จอโทรทัศน์ที่แบนได้ก็เพราะสามารถใช้หลอด LED แทนนีออน) ประหยัดพลังงานที่นำมาผลิตไฟฟ้าและวัสดุ ลดการใช้หลอดนีออนซึ่งมีผลกระทบทางด้านลบต่อสิ่งแวดล้อม ที่สำคัญยิ่งก็คือประหยัดเงินของครอบครัว (เมื่อหลอดไฟ LED มีราคาถูกเช่นเดียวกับหลอดเผาไหม้ก็จะเห็นชัดเจนขึ้น)
ความมุ่งมั่นบากบั่นมานะ ไม่ย่อท้อกับความผิดหวัง และความโกรธสามารถผสมกันจนผลักดันให้เกิดสิ่งประดิษฐ์สำคัญต่อมนุษยชาติได้