ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง จัดเป็นงานระบบไฟฟ้าที่มักจะได้รับการออกแบบเป็นอันดับแรกเสมอ เมื่อมีการออกแบบระบบไฟฟ้าภายในอาคาร  และถ้าออกแบบระบบไฟฟ้าแสงสว่างอย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพก็จะสามารถประหยัดการใช้พลังงานไฟฟ้าภายในอาคารได้ อย่างไรก็ตามควรคำนึงถึงประสิทธิภาพการทำงานเป็นหลัก เพราะหากการประหยัดแสงสว่างแล้วก่อให้ประสิทธิภาพของผู้ใช้งานอาคารลดลง เกิดอุบัติเหตุ หรือการสูญเสียต่าง ๆ จากสภาพที่ไม่ปลอดภัย เช่นนั้นแล้วก็ถือว่าไม่เหมาะสมและไม่ประหยัดค่าใช้จ่ายสุทธิที่แท้จริง ดังนั้น การออกแบบระบบไฟฟ้าแสงสว่างให้ประหยัดพลังงานที่แท้จริง ควรมุ่งเน้นให้ระบบมีการใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ มีระดับการส่องสว่างที่เพียงพอ เหมาะสมต่อการใช้งาน และได้คุณภาพของแสงสว่างที่ดี ซึ่งสิ่งเหล่านี้คือสิ่งที่แสดงถึงคุณภาพของแสงสว่างที่ดี หากมีความรู้ความเข้าใจพื้นฐานเป็นอย่างดี ย่อมสามารถออกแบบหรือเลือกใช้ระบบไฟฟ้าแสงสว่างได้อย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพ โดยมีรายละเอียดดังนี้

ฟลักซ์การส่องสว่าง (Luminous Flux) คือ ปริมาณแสงทั้งหมดที่ส่องออกจากแหล่งกำเนิดแสงรอบทิศทางในแต่ละวินาที เช่น หลอดไฟ มีหน่วยเป็น ลูเมน (Lumen, lm)

ถ้าต้องการรู้ว่าแหล่งกำเหนิดแสงกี่ลูเมนต้องใช้ Photometric Sphere Meter วัดค่าลูเมน ซึ่งเครื่องวัดจะแปลงค่าพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้าแล้วแปลงเป็นตัวเลขออกมา

ภาพ Photometric Sphere Meter

การส่องสว่างที่มีลูเมนแตกต่างกัน

ความเข้มการส่องสว่าง (Luminous Intensity, I) คือ ความเข้มของแสงที่ส่องออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง (Solid angle) โดยจะคิดคำนวณจากมุมตัน มักใช้แสดงความเข้มของแสงที่มุมต่างๆ ของโคมไฟ มีหน่วยเป็น แคนเดลา (Candela, cd) ซึ่งจะสังเกตุได้จากข้อมูลหลอดไฟ หรือ โคมไฟฟ้า จะมีการระบุค่ามุมองศาของแสงไว้ด้วย

1 Candela เท่ากัน 12.57 ลูเมน

ความเข็มการส่องสว่างที่มีมุมแตกต่างกัน

ดังนั้นค่าความเข้มการส่องสว่างของแหล่งกำเหนิดแสงต่างชนิดกัน แต่ที่ระบุตัวเลขเท่ากัน แต่เวลานำไปใช้งานที่พื้นที่จริงอาจได้ค่าความสว่างไม่เท่ากันก็ขึ้นอยู่กับมุมองศาของแหล่งกำเหนิดแสงมากหรือน้อย

ความส่องสว่าง (Illuminance, E) คือ ปริมาณแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวต่อพื้นที่ อาจเรียกว่า ระดับความสว่าง (Lighting Illuminance level) เพื่อบอกว่าพื้นที่นั้นๆ ได้รับแสงสว่างมากน้อยเพียงใด มีหน่วยเป็น ลูเมนต่อตารางเมตร หรือ ลักซ์ (Lux, lx)

ความสว่าง (Luminance, L) คือ ปริมาณแสงสะท้อนออกมาจากพื้นผิวใดๆ ในทิศทางใดทิศทางหนึ่งต่อพื้นที่ หรือเรียกว่า ความจ้า (Brightness) ซึ่งปริมาณแสงที่เท่ากัน เมื่อตกกระทบลงมาบนวัตถุที่มีสีต่างกัน จะมีปริมาณแสงสะท้อนกลับต่างกัน ทำให้เห็นวัตถุมีความสว่างต่างกัน มีหน่วยเป็น แคนเดลาต่อตารางเมตร

อุณหภูมิสีของแสง (Color Temperature) เป็นการะบุสีของแสงที่ปรากฏให้เห็น โดยเทียบกัยสีที่เกิดจากการเปล่งสีของการเผาไหม้วัตถุดำอุดมคติ (Black body) ให้ร้อนที่อุณหภูมิที่กำหนด มีหน่วยเป็น เคลวิน (Kelvin, K) เช่น แสงจากหลอดไส้หรือหลอดอินแคนเดสเซนต์มีอุณหภูทิสี 2,700 K มีอุณหภูมิต่ำ แสงที่ได้จะอยู่ในโทนสีร้อน (สีแดง) ส่วนแสงอาทิตย์ในช่วงเวลาเที่ยงวันที่ให้แสงสีขาวนั้นมีอุณหภูมิสีประมาณ 5,500 K หรือแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ชนิดสีเดย์ไลต์ (Daylight) ที่มีอุณหภูมิสี 5,500 K สามารถเปล่งแสงออกมาเป็นสีขาว

ภาพเปรียบเทียบค่าอุณหภูมิสีของแสง

อุณหภูมิสีของแสงที่มีผลกับวัตถุ

***อุณหภูมิสีของแสงจะแตกต่างจากอุณหภูมิความร้อน กล่าวคือ หลอดไฟที่มีอุณหภูมิสีต่ำจะให้โทนสีอุ่น (Warm white) ส่วนหลอดไฟที่มีอุณหภูมิสีสูงจะให้โทนสีเย็น (Cool white/ Daylight) ซึ่งจะตรงข้ามกับอุณหภูมิความร้อน การเลือกใช้แสงที่มีอุณหภูมิสีต่างกันจะทำให้ได้บรรยากาศท่แตกต่างกัน***

ความเสื่อมของหลอด (Lamp Lumen Depreciation, LLD) คือ อัตราส่วนปริมาณแสงที่เหลืออยู่ เมื่อหลอดไฟครบอายุใช้งานเทียบกับค่าฟลักซ์การส่องสว่างเริ่มต้น เนื่องจากการเสื่อมสภาพของหลอดไฟแต่ละชนิด

ตัวอย่างการเสื่อมลูเมนของหลอดตลอดอายุการใช้งาน

ดัชนีความถูกต้องของสี (Color Rendering Index, CRI or Ra) เป็นค่าที่บอกว่าแสงที่ส่องไปถูกวัตถุ ทำให้เห็นสีของวัตถุได้ถูกต้องมาก/น้อยเพียงใด ค่าดัชนีนี้ไม่มีหน่วย มีค่าตั้งแต่ 0 – 100 โดยกำหนดแสงอาทิตย์ช่วงกลางวันเป็นดัชนีอ้างอิงเปรียบเทียบที่มีค่า Ra = 100 ดังนั้นหากหลอดไฟที่มีค่า Ra ต่ำจะทำให้สีของวัตถุพี้ยนไปได้

ค่าประสิทธิผลการส่องสว่างของหลอด (Lamp Luminous Efficacy) คืออัตราส่วนระหว่างปริมาณแสงที่หลอดเปล่งออกมาได้ (ปริมาณฟลักซ์การส่องสว่างท่ออกจากหลอด โดยทั่วไปวัดที่ค่าฟลักซ์การส่องสว่างเริ่มต้น คือ หลังหลอดทำงานแล้ว 100 ชั่วโมง) ต่อกำลังไฟฟ้าที่หลอด มีหน่วยเป็น ลูเมนต่อวัตต์ (lu/W) เรียกว่า ค่าประสิทธิผลการส่องสว่างของหลอด แต่ถ้าหากค่ากำลังไฟฟ้าที่ใช้ ไม่ใช่ค่ากำลังไฟฟ้าที่หลอด แต่เป็นค่ากำลังไฟฟ้าของวงจรหรือค่ากำลังที่หลอดรวมบัลลาสต์ จะเรียกว่า ค่าประสิทธิผลการส่องสว่างของวงจร หรือ ค่าประสิทธิผลการส่องสว่างของหลอดรวมบัลลาสต์ (Circuit Luminous Efficacy or System Luminous Efficacy)

การเสื่อมลูเมนของหลอดตามชั่วโมงอายุการใช้งาน

***ค่าประสิทธิผลเป็นค่าที่คล้ายกับค่าประสิทธิภาพตรงที่เป็นการเปรียบเทียบสมรรถนะ เพื่อบอกว่าอุปกรณ์ดังกล่าวจะให้สมรรถนะสูงเพียงใด แต่ต่างกันตรงที่ค่าประสิทธิภาพนั้นเป็นการเปรียบเทียบเรื่องเดียวกัน ดังนั้นหน่วยจึงหักล้างกันหมดทำให้ไม่มีหน่วย จึงนิยมเรียกเป็น ร้อยละหรือเปอร์เซ็นต์ ส่วนค่าประสิทธผลจะเป็นการเปรียบเทียบเรื่องต่างกัน จึงยังคงมีหน่วย***

ค่าประสิทธิภาพของโคมไฟ (Luminaire Efficiency) คือ ค่าที่ใช้บอกประสิทธภาพการให้แสงของโคมไฟ ซึ่งมาจากค่าอัตราส่วนของแสงโดยรวมที่ออกจากโคม เมื่อเทียบกับแสงที่ออกจากหลอดที่ติดตั้ง เช่น โคมฟลูออเรสเซนต์ตะแกรงโดยทั่วไป อาจมีค่าประสิทธิภาพของโคมไฟ ประมาณ 60 % แต่โคมฟลูออเรสเซนต์ตแกรงแบบประสิทธิภาพสูง จะมีค่าประสิทธิภาพโคมไฟมาถึง 80 % ซึ่งหมายความว่า หากหลอดเปล่งแสงออกจากหลอดคิดเป็น 100 % เมื่อนำหลอดประเภทนี้ไปติดตั้งในโคมไฟประสิทธิภาพสูงจะให้ออกจากดวงโคมมากถึง 80 %

แสงบาดตา (Glare) หมายถึง สภาพแสงที่เข้าตาแล้วทำให้มองเห็นวัตถุได้ยากหรือมองไม่เห็นเลย ทำให้สามารถแบ่งแสงบาดตาออกเป็น 2 ลักษณะใหญ๋ คือ แสงบาดตาแบบไม่สามารถมองเห็นได้ (disability glare) เป็นแสงบาดตาประเภทที่ไม่สามารถมองเห็นวัตถุได้ เช่น แสงจ้าจากดวงอาทิตย์ และลักษณะที่สองคือ แสงบาดตาแบบไม่สบายตา (Discomfort glare) เป็นแสงบาดตาประเภทที่ยังมองเห็นวัตถุได้ แต่เป็นไปด้วยความยากลำบากและไม่สบายตา เพราะมีแสงย้อนเข้าตา เช่น แสงสะท้อนบนหน้าจอคอมพิวเตอร์

***การออกแบบแสงสว่างที่ดี ต้องจัดตำแหน่งติดตั้งโคมและเลือกใช้โคมไฟให้เหมาะสม เพื่อให้เกิดแสงบาดตาน้อยที่สุด ซึ่งสามารถพิจารณาได้จากค่า UGR***

UGR (Unified Glare Rating System) เป็นเกณฑ์ตามมาตรฐาน CIE หรือ Commission International del’Eclairage) ในการประเมินแสงบาดตาของการให้แสงสว่างภายในอาคาร แทนการใช้กราฟแสงบาดตา โดยสเกลของค่า UGR คือ 13 16 19 22 25 และ 28 โดยค่า 13 หมายถึงมีแสงบาดตาน้อย ส่วน 28 หมายถึงมีแสงบาดตามาก

The post คำศัพท์ระบบไฟฟ้าแสงสว่าง appeared first on iPACH.

เรามารู้จักกับแบตเตอรี่ที่ใช้กับดวงโคมไฟ LED Solar Street all-in-one นวัตกรรมใหม่ของแบตเตอรี่ที่ใช้ร่วมกับดวงโคมไฟฟ้าส่องถนน ซึ่งปัจจุบันมีการใช้แบตเตอรี่กันหลายแบบ และผู้ใช้งานจำเป็นต้องรู้เรื่องนี้บ้าง เพื่อที่จะได้เลือกผลิตภัณฑ์ที่มีอายุการใช้งานที่ยาวนานคุ้มค่ากับการลงทุน

ภาพดวงโคมไฟ LED Solar Street all-in-one

 แบตเตอรี่ LiFePO4 เป็นแบตเตอรี่ชนิด Lithium-Ion ที่ค้นคิดขึ้นมาใหม่ โดยเป็นการรวมข้อดีของแบตฯ Li-Po กับ แบตฯ A123 เข้าด้วยกัน

ภาพของเซลล์แบตเตอรี่ชนิด LiFePO4

   LiFePO4 ย่อมาจาก Lithium Ion Phosphate นั้นจะยึดโครงสร้างทางเคมีเช่นเดียวกับแบต Li-Po (Lithium Polymer) ทั่วไป แต่ว่ามีการเปลี่ยนวัสดุที่ใช้จาก Cobalt Dioxide ที่เป็นก๊าซมาเป็นโลหะที่ทนทานมากขึ้น การที่ LiFePO4 เปลี่ยนวัสดุจาก Lithium Cobalt Dioxide (LiCoO2) มาเป็นโลหะทำให้ปลอดจากปฎิกริยาเคมีที่ทำให้เกิดความร้อนในแบตฯ Li-Po ทั่วไป มีผลทำให้ LiFePO4 ไม่สามารถติดไฟหรือเกิดการเผาไม้เหมือนกับ Li-Po แม้จะถูกใช้งานอย่างสุดขีด หรือเกินขอบเขตที่แบต Li-Po ทั่วไปจะสามารถรับได้ ในขณะเดียวกันตัว LiFePO4 ยังมีการขับพลังงานที่สูงกว่า (higher discharge rate) และไม่เป็นพิษ (nontoxic) แถมยังมีอายุการใช้งานที่มากกว่าแบต Li-Po ทั่วไปหลายเท่า

LiFePO4 ถูกคิดค้นโดย Mr. John Goodenough ทีมวิจัยของมหาวิทยาลัย เท๊กซัลในปี 1996 เพราะคุณสมบัติพิเศษของวัสดุใหม่นี้ ทำให้ LifePO4 มีต้นทุนที่ถูกลง, ไม่เกิดพิษภัย, มีความทนทานมากขึ้น, มีการควบคุมอุณหภูมิที่ดีขึ้น, มีความปลอดภัยมากขึ้น, นำไฟได้ดีขึ้นและสามารถบรรจุ mAh ได้มาขึ้นอีกด้วย ถ้าเทียบกับ Li-Po ทั่วไป

จุดเด่นของ LiFePO4

ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง ได้เป็นอย่างดี ไม่ทำให้เกิดความร้อนมาก หรือถ้าเกิดความร้อนมากก็ไม่มีผลทำให้ตัวแบตมีการเปลี่ยนรูปร่างหรือเปลี่ยน สถานะของตัวเอง มีอายุการใช้งานต่อรอบมากขึ้น (Life Cycle) และมีอายุยาวขึ้น (Calendar Life)

กระแสไฟจ่ายได้สูงมากขึ้นและการจ่ายกระแสสูงชั่วขณะได้มากขึ้น (Peak-power rating) และ การใช้ Iron & Phosphate ทำให้ไม่มีผลเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมเพราะ เป็นสารที่มีอยู่ในสิ่งแวดล้อมอยู่แล้ว ไม่เหมือน Cobalt ที่จะทำลายสิ่งแวดล้อมในระยะยาว การพัฒนาอย่างต่อเนื่องโรงงานผลิตทั่วโลกพยายามทำให้ LiFePO4 มีค่าบรรจุที่สูงขึ้นและขนาดที่เล็กลงและเบาขึ้น

ข้อเปรียบเทียบ Li-Po & LiFePO4

LiFePO4 เกิดจากาการใช้สารที่มีโครงสร้างทางโมเลกุลทนทานกว่าของ Li-Po ทั่วไปทำให้เวลาที่เกิดการใช้งานที่ผิดแปลกจากปกติ เช่นการลัดวงจร หรือการใช้ในสภาวะที่เกิดความร้อนสูง ตัวโมเลกุลที่แข็งแรงของ LiFePO4 ทำให้อนูของออกซิเจนไม่แยกตัวออก ทำให้ไม่บวมเหมือน Li-Po ที่ใช้โครงสร้างสาร CoO2.

ในวงการอุตสาหกรรมทั่วไปตัว LifePO4 ได้รับความนิยมอย่างสูง เพราะข้อได้เปรียบและจุดเด่นที่เหนือกว่า Li-Po โดยเฉพาะเรื่องความปลอดภัยจากการรั่วของก๊าซและเพลิงไหม้ ทำให้ LiFePO4 ได้ถูกยอมรับในวงการต่างๆมากยิ่งขึ้น สำหรับในวงการ Hobby RC เองก็เริ่มได้รับการยอมรับมากขึ้นเรื่อยๆเพราะตัว LiFePO4 สามารถ Charge ได้ไว้กว่าและมากครั้งกว่า และไม่มีโอกาสติดไฟได้อย่าง Li-Po ทั่วไป ทั้งยังแข็งแรงกว่าด้วย

นวัตกรรมแบตเตอร์รี่ตระกูลลิเทียมไอออน แบตเตอร์รี่ LiFePo4 ชาร์จได้เร็วกว่าประสิทธิภาพเหนือกว่า !!

เป็นที่ประจักษ์แล้วว่าแบตเตอร์รี่ไอออน Li-ion (polymer) และ แบตเตอร์รี่ ลิเทียมโคบอลล์ออกไซด์ (LiCoO2) มีการใช้งานอย่างมากในอุตสาหกรรมอิเลกทรอนิกส์  แต่แบตเตอร์รี่ลิเทียมโคบอลล์ออกไซด์ (LiCoO2) ราคาแพงมาก และไม่ปลอดภัยเมื่อมันมีความจุสูงขึ้น แบตเตอร์รี่ลิเทียมไอออนฟอสเฟต (LiFePo4) เป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดในปัจจุบันนี้ ตลาดแบตเตอร์รี่ตระกูลลิเทียมไอออนมีความนิยมเนื่องจากมีความจุสูงและสามารถ นำไปใช้งานได้หลากหลาย เช่น คอมพิวเตอร์แลบทอป เครื่องมือกล รถวีลแชร์ไฟฟ้า รถจักรยานไฟฟ้า รถไฟฟ้า แม้นแต่รถบัสไฟฟ้า แบตเตอร์รี่ลิเทียมไอออนฟอสเฟต (LiFePo4) มีความปลอดภัยเทียบเท่าแบตเตอร์รี่แบบตะกั่วกรด แต่ความแรงเทียบเท่าแบตแบบตระกูลลิเทียมไอออน ข้อดีของลิเทียมไอออน Li-ion (polymer) ที่เป็นชนิดลิเทียมไอออนฟอสเฟต (LiFePo4)คือ

1. ชาร์จไว

ในระหว่างกระบวนการชาร์จแบตเตอร์รี่ Li-ion แบบดั้งเดิมประกอบด้วย ลิเทียมโคบอลต์ออกไซต์(LiCoO2) ต้องการชาร์จสองขั้นตอน ขั้นตอนแรก คือการใช้กระแสคงที่ (Constant Current:CC) เพื่อให้ถึง 60% ของจุดชาร์จ (Stage of Charge:SOC) ขั้นตอนที่สอง เกิดขึ้นเมื่อแรงดันไปถึง 4.2V เป็นขีดจำกัดบนแรงดันของการชาร์จ ก็จะเริ่มชาร์จที่แรงดันคงที่จนกว่ากระแสจะลดลงเรื่อยๆ ในขั้นตอนที่  (60%SOC) ใช้เวลาประมาณ 2 ชั่วโมง และในขั้นตอนที่ 2 (40%SOC) ใช้เวลาอีกประมาณ 2 ชั่วโมง แต่แบตเตอร์รี่ LiFePo4 สามารถใช้แค่ 1 ขั้นตอน เมื่อ CC ไปถึง 95% ของ SOC หรืออาจชาร์จทั้ง CC+CV เพื่อให้ถึง 100%SOC เวลาทั้งหมดประมาณสองชั่วโมง

กราฟแสดงความสัมพัธ์ระหว่างแรงดันและกระแสในการชาร์จ

2. มีการเผื่อต่อการชาร์จมากไป (over charge) สูง และสมรรถนะที่ปลอดภัยกว่า

แบตเตอร์รี่ LiCoO2 มีการเผื่อต่อการโอเวอร์ชาร์จแคบมาก ประมาณ 0.1V ที่แรงดันชาร์จ 4.2V และต้องพิจารณาขีดจำกัดควบคุมบนของการชาร์จแรงดันด้วย ถ้าชาร์จเกิด 4.3V อาจทำให้แบตเตอร์รี่ประสิทธิภาพตกได้และอาจเป็นเหตุให้ไฟไหม้และระเบิดได้ แบตเตอร์รี่ LiFePO4 มีการผื่อต่อการโอเวอร์ชาร์จกว้างมากกว่าเป็น 0.7V ที่แรงดันชาร์จเป็น 3.4V

ความร้อนจากปฏิกิริยาเคมีวัดจาก DSC หลังจากโอเวอร์ชาร์จเป็น 90J/g สำหรับ LiFePO4 และ 1600J/g for LiCoO2 ยิ่งมีการคายความร้อนมากเท่าไร จะเกิดพลังงานจะสะสมในแบตเตอร์รี่ในทางสิ้นเปลืองและอาจทำให้ไฟไหม้และ ระเบิดได้ แต่แบตเตอร์รี่ LiFePo4 สามารถโอเวอร์ชาร์จได้ถึง 30V โดยไม่ต้องมีวงจรป้องกัน เหมาะสมกับการใช้งานที่กระแสสูงๆ ความจุสูงๆ ในรูปแสดงถึงความปลอดภัยและความทนต่อการโอเวอร์ชาร์จของแบตเตอร์รี่ LiFePO4 กราฟมีลักษณะคล้ายการตอบสนองของแบตเตอร์รี่ตะกั่วกรด

กราฟเปรียบเทียบ แบตเตอร์รี่ LiFePo4 และแบตเตอร์รี่แบบตะกั่วกรด

3. สมดุลด้วยตัวเอง

เซลล์ของ LiFePO4 จะถูกต่ออนุกรมและจัดให้สมดุลระหว่างกระบวนการชาร์จ เนื่องจากมีความเผื่อต่อการโอเวอร์ชาร์จสูง นี่คือข้อแตกต่างจากแบตเตอร์รี่แบบตะกั่วกรด คุณลักษณะการสมดุลย์ตัวเองสามารถยอมให้ความแตกต่างระหว่างเซลสำหรับทั้งแรง ดันและความจุของแบตเตอร์รี่ไม่เกิน 10% ดังรูปด้านล่าง

กราฟแสดงการสมดุลย์แรงดันแต่ละเซลให้แตกต่างไม่เกิน 10%

4. ระบบจัดการแบตเตอร์รี่ (Battery Management System) และ แบตเตอร์รี่ชาร์จเจอร์ง่ายกว่า  

การเผื่อโอเวอร์ชาร์จและชุดสมดุลของแบตเตอร์รี่ LiFePo4 ส่วนมากจะมีชุดป้องกันแบตเตอร์รี่และวงจรที่มีราคาไม่แพง ใช้การชาร์จเพียงหนึ่งขั้นตอน อาจใช้แหล่งจ่ายไฟแบบทั่วไปเพื่อชาร์จแบตเตอร์รี่ LiFePO4 แทนที่จะเป็นชาร์จเจอร์แบบ Li-ion

5. อายุการใช้งานที่ยืนยาว

เมื่อเปรียบเทียบอายุการใช้งานของแบตเตอร์รี่ LiCoO2 มีอายุการชาร์จเพียง 400 ครั้ง แต่แบตเตอร์รี่ LiFePO4 อายุการชาร์จถึง 2000 ครั้ง

6. สมรรถนะอุณหภูมิสูง

ข้อเสียของการแบตเตอร์รี่ LiCoO2  คือประสิทธิภาพจะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจนถึง 60C แบตเตอร์รี่ LiFePO4 ทำงานได้ดีกว่า ที่อุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากการนำความร้อนของลิเทียมไอออนนิกที่สูงกว่า

ตารางเปรียบเทียบแบตเตอร์รี่ชนิดต่างๆ

แหล่งที่มา https://www.powerstream.com/LLLF.htm

The post แบตเตอรี่ชนิด LiFePO4 สำหรับ LED Solar Street all-in-one appeared first on iPACH.

แสงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่สามารถมองเห็นได้ แสงที่เรามองเห็นอยู่นั้น สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภท

1. แสงที่เกิดจากธรรมชาติ  เช่น แสงจากดวงอาทิตย์ ดวงดาว ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า หรือแสงที่เกิดจากสัตว์บางชนิด เช่น หิ่งห้อย โดยแหล่งกำเนิดแสงของธรรมชาติ จะเกิดจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงมาก เช่น ดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกัน แสงสว่างบนโลกของเราส่วนใหญ่นั้น ได้มากจากแสงของดวงอาทิตย์ที่แผ่พลังงานออกมารอบๆ และส่องมายังโลก และดวงดาวอื่นๆด้วย

2. แสงที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้น เช่น แสงจากไฟฉาย หลอดไฟ ตะเกียง เทียนไข หรือการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่างๆ มนุษย์นั้นได้ประดิษฐ์สิ่งที่เป็นแหล่งกำเนิดแสง ขึ้น เพื่อใช้ในเวลากลางคืน เช่น เทียนไข คบเพลิง แต่แสงเหล่านี้เกิดจากการเผาไหม้ทำให้เกิดมลพิษทางอากาศ จนกระทั่งนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน นามว่า ทอมัส แอลวา เอดิสัน ได้จดสิทธิบัตรในการประดิษฐ์หลอดไฟขึ้น ในยุคแรกนั้นเป็นหลอดไฟฟ้าแบบมีไส้  แต่พลังงานไฟฟ้าส่วนใหญ่นั้นจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนมากกว่าที่จะเป็นแสงสว่างเสียอีก

แสงจะรวมตัวกันในแต่ละความยาวคลื่น (หน่วยเป็น นาโนเมตร, nm) เป็นแสงสีขาวที่เรามองเห็น ความยาวคลื่นแสงจะเริ่มตั้งแต่ ม่วง คราม น้ำเงิน เขียว เหลือง แสด แดง ในสายตาที่มนุษย์เรามองเห็น ช่วงความยาวคลื่น 380nm. – 750nm. ถ้าความยาวคลื่นแสงต่ำกว่าสายตาที่มนุษย์เรามองเห็นจะเรียกว่า “แสงยูวี”  และถ้าความยาวคลื่นแสงมากกว่าสายตาที่มนุษย์เรามองเห็น เค้าจะเรียกว่าแสงอินฟาเรด

ความยาวคลื่นแสง

ความยาวคลื่นแสงแต่ละช่วง

           มนุษย์เราใช้ประโยชน์จากความคลื่นแสง จึงใช้ช่วงความยาวคลื่น 370nm. ซึ่งความยาวคลื่นแสงช่วงนี้แมลงจะชอบมาก เราจึงมีหลอดล่อแมลงที่เรียกว่า “หลอดยูวี” แต่มนุษย์เราก็ยังสับสนว่าเมื่อเปิดสวิทช์ไฟหลอดยูวีแล้วมันเหมือนไม่ค่อยสว่าง เหตุผลก็คือความยาวคลื่นของแสงยูวีจะต่ำกว่ามนุษย์เรามองเห็นนั้นเอง ถ้าอยากจะทดสอบว่าหลอดสว่างขนาดไหน ก็ต้องหากระดาษสีเป็นสีขาวแล้ววางที่ระยะ 4เมตร 5 เมตร หรือไกลกว่านั้น เราจะเห็นแสงยูวีมากระทบกระดาษให้เรามอกเห็นนั้นเอง ถ้าหลอดยูวีเรามอกด้วยตาเปล่าแล้วรู้สึกว่ามันสว่างมาก นั้นแสดงว่ามันเหมาะกับสายตามนุษย์และไม่เหมาะกลับการล่อแมลง ในทำนองเดียวกัน ช่วงความยาวคลื่นแสง 580nm. ความยาวคลื่นแสงช่วงนี้แมลงจะไม่ชอบเอามากๆ เพราะแมลงเห็นแสงนี้เหมือนกันเราเอาตามองดวงอาทิตย์แล้วเห็นแสงที่จ้าตามากๆ ทำให้รู้สึกไม่สบายตาจึงเลี่ยงที่จะอยู่ในพื้นทีนั้นๆ

หลอดล่อแมลง                                 หลอดไล่แมลง

          ถ้าเราต้องการจะแยกแสงจากธรรมชาติ หรือมนุษย์สร้างขึ้น จะต้องให้แห่งกำเนิดแสงส่องผ่านปริซึม เราจะเห็นความต่อเนื่องของความยาวคลื่นแสงแต่ละประเภทได้

แหล่งกำเนิดแสงที่ถูกส่องผ่านปริซึม

สเปคตรัมแสงแต่ละประเภท

หน่วยที่ใช้ในการวัดแสง

• ความจ้า (brightness) หรือ อุณหภูมิ(temperature)
• ความสว่าง (illuminance หรือ illumination) (หน่วยSI: ลักซ์ (lux))
• ฟลักซ์ส่องสว่าง (luminous flux) (หน่วย SI: ลูเมน (lumen))
• ความเข้มของการส่องสว่าง (luminous intensity) (หน่วย SI: แคนเดลา (candela))

นอกจากนี้ยังมี:

• ความสุกใสของแสง (brilliance) หรือ แอมปลิจูด (amplitude)
• สี (color) หรือ ความถี่ (frequency)
• โพลาไรเซชั่น (polarization) หรือ มุมการแกว่งของคลื่น (angle of vibration)

The post ความรู้พื้นฐานทางแสง appeared first on iPACH.

          ปัจจุบันหลอดLED ที่เราใช้กันอยู่ น้อยคนนักที่จะรู้ว่ามันคืออะไร ถ้าย้อนกลับไปเมื่อ 200 กว่าปีที่แล้ว เรามีหลอดไส้ใช้กันนั้นมีการใช้พลังงานไฟฟ้าที่มากแต่ประสิทธิภาพการให้แสงสว่างต่ำเหลือเกิน และมีการพัฒนาหลอดต่างจนมายุคสุดท้ายคือหลอดฟลูออเรสเซ็นต์ที่มีทั้งแบบขั้วที่ E27 และ G5 ที่เราคิดว่าเป็นนวัตกรรมสุดท้าย หลังจากนั้นเร็วมากไม่เกิน 2 ปี เทคโนโลยี LED เข้ามาแทนแบบไม่ทันตั้งตัว ทำให้บังคับเราต้องรู้จัก LED มากขึ้นเพื่อไม่ให้ ผู้จำหน่ายหลอกขาย LED ให้กับเรา ดังนั้นเรามารู้จัก LED กันก่อนว่ามันคืออะไร?

ประวัติความเป็นมาของ LED

• ปี 2450 มีการค้นพบ LED ครั้งแรก ของโลก โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ ชื่อ Henry H.J ของ Marconi Labs พบการกำเนิดแสงระหว่างสารกึ่งตัวนำใน แต่แสงมันไม่สว่างพอและไม่สมารถนำไปใช้ในเชิงพานิชย์ได้
• ปี 2493 ได้พัฒนา เป็นไดโอดเปล่งแสงอินฟาเรด ซึ่งมนุษย์เราไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ ซึ่งเรายังคงเห็นรูปแบบการใช้งานในช่วงแสง infra-red นี้ตามอุปกรณ์ประเภทรีโมทคอนโทรลในเครื่องใช้ไฟฟ้าตามบ้านเรือนจนปัจจุบัน และในปี 2498 ที่อังกฤษมีการพัฒนา โดยใช้โลหะผสมสารกึ่งตัวนำโดย นาย Bob Biard & Gary
• ปี 2505 ได้พัฒนาจนพบแสงที่ให้สเปกตัมแรกเป็น แสงสีแดง โดย Nick Holonyak โดยเค้าทำงานที่ General Electric Company การค้นพบนี้ทำให้เขาได้รับฉายา “Father of the Light-Emitting Diode.” การค้นพบครั้งนี้ทำให้สามารถนำไฟ LED มาใช้งานในเชิงพาณิชได้

Mr.Nick Holonyak

• ปี 2515 ได้พัฒนา จนพบแสง สีเหลือง และสีแดงส้ม โดย George Craford ซึ่งลูกศิษย์อาจารย์ Nick Holonyak
• ปี 2533 ได้พัฒนา จนพบ LED สีฟ้า โดย ดร. Shuji Nakamura จากประเทศญี่ปุ่น ทำให้ LED มีครบ 3 สี คือ แดง เหลือง น้ำเงิน
• ปี 2539 ได้พัฒนา จนสามารถ ทำให้ LED เปล่งแสงสีขาว ได้โดย ดร. Shuji Nakamura แห่งบริษัท Nichia จากประเทศญี่ปุ่น การค้นพบครั้งสำคัญนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ที่สุดในวงการแสงสว่างของโลกอีกครั้งนับจาก เอวา-เอดิสัน คิดค้นหลอดไฟ หลอดแรกของโลกได้

ดร. Shuji Nakamura

• ปี 2557 – ปัจจุบัน ระบบแสงสว่างของโลก 70% จะเปลี่ยนจากเทคโนโลยีเก่า เช่น หลอดไส้ ฟลูออเรสเซนต์ ฯลฯ มาเป็น LED

เริ่มจากคำย่อ LED

          L-Light แสง
          E-Emitting เปล่งประกาย
          D-Diode ไดโอด

          แปลรวมกัน ก็คือ “คือสารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่งที่สามารถเปล่งแสงได้ หรือ “Diode แปล่งแสง”

มีสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจรคือ

สัญลักษณ์ LED

ส่วนหน้าตาของ LED ที่เห็นกันบ่อย ๆ

ตัวอย่าง LED

ไดโอดคืออะไร

          ไดโอดเป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำ ที่เราสามารถเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการนำไฟฟ้าของมันได้   ปกติวัสดุสารกึ่งตัวนำเป็นตัวนำไฟฟ้าที่เลว  ถ้าเราใส่สารเจือปนเข้าไป  เราจะสามารถควบคุมการนำไฟฟ้าให้มากหรือน้อยได้   เราเรียกวิธีนี้ว่า  “การโดปปิ้ง  (Doping)” ส่วนใหญ่หลอด  LED  ใช้สาร  ซิลิกอน คาร์ไบด์  (Silicon Carbide) ย่อเป็น  SiC  เป็นสารกึ่งตัวนำ ถ้ายังไม่ได้ใส่สารเจือปน  พันธะในอะตอมจะเกาะกันอย่างแข็งแรง  ไม่มีเล็กตรอนอิสระ  (ประจุไฟฟ้าลบ) หรือมีอยู่น้อย  ดังนั้นมันจึงไม่ค่อยจะนำกระแส   แต่เมื่อทำการโดป  โดยการเติมสารเจือปน  ทำให้ความสมดุลของวัสดุเปลี่ยนไป  เมื่อเราใส่สารเจือปนแล้วทำให้อิเล็กตรอนอิสระในสารกึ่งตัวนำเพิ่มขึ้น   เรียกว่าสารประกอบชนิด  N (-)    ส่วนสารกึ่งตัวนำที่ใส่สารเจือปนแล้ว มีประจุไฟฟ้าบวกหรือมีหลุมและ โฮลเพิ่มขึ้น   เรียกว่าสารประกอบชนิด  P  (+) โฮล (hole)

หลักการทำงานของ LED

          เพื่อให้ทันต่อกระแส การเข้าใจและรู้หลักการทำงาน LED จึงน่าจะเป็นประโยชน์ เพื่อที่จะได้เปิดใจและยอมรับสิ่งที่กำลังจะกลายเป็นอนาคตของพวกเราทุกคน..

          Figure a. สารกึ่งตัวนำที่ตัดแต่งแล้วจะต้องมี อิเล็กตรอนอิสระ (-) และประจุไฟฟ้าบวก (+)

          Figure b. เมื่อเรานำสารกึ่งตัวนำที่ตัดแต่งแล้วมาจับชนกันในขณะที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระ (-) และประจุไฟฟ้าบวก (+) จะต่างคนต่างอยู่ไม่มีการเคลื่อนที่ข้ามรอยต่อไปที่ P  ซึ่งจะเรียกว่า “เกิดโซนดีพลีชั่น (depletion)”  โซนนี้เปรียบเทียบได้กับกำแพงป้องกันการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ถ้าโซนนี้มีขนาดใหญ่ขึ้น การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระจะยากขึ้น

          Figure c. ขณะเราปล่อยแรงดันไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระ (-) และประจุไฟฟ้าบวก (+) จะเคลื่อนที่กระโดดจากวงโคจรนอกเข้าสู่วงโคจรในและจะปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นพลังงานแสง “แสงโฟรตรอน” เป็นความถี่ของพลังงานอยู่ในช่วงความถี่ที่ตามองเห็นได้   ถ้าความถี่ที่ตามองไม่เห็นจะเป็นช่วงอินฟาเรดซึ่งสามารถนำไปใช้ในเครื่องควบคุมระยะไกลหรือรีโมทคอนโทรล

          Figure d. หลังจากที่เราหยุดปล่อยแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้า อิเล็กตรอนอิสระ (-) และประจุไฟฟ้าบวก (+) จะไหลย้อนกลับมาอยู่ฝั่งเดียวกัน

The post LED คืออะไร? appeared first on iPACH.