โทมัส อัลวา เอดิสัน

เมื่อร้อยกว่าปีก่อน นักประดิษฐ์และนักธุรกิจชาวอเมริกันนามว่า “โทมัส อัลวา เอดิสัน” ได้จุดความสว่างไสวให้แก่โลกยามค่ำคืนด้วยสิ่งประดิษฐ์ที่เรียกว่า “หลอดไฟ” ที่ได้กลายมาเป็นสัญลักษณ์ของนักคิดนักสร้างสรรค์ และทำให้ไฟฟ้ากลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการดำรงชีพของมนุษย์ในยุคนี้

1 ใน 4 ของพลังงานไฟฟ้าที่ใช้กันอยู่ทั่วโลก ปัจจุบันนี้อยู่ในรูปของแสงสว่างจากหลอดไฟ แต่หลอดไฟที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกวันนี้ ไม่ใช่หลอดไส้แบบของเอดิสันกันอีกแล้ว แต่เป็น “หลอดแอลอีดี” ที่ทรงประสิทธิภาพในการส่องสว่าง และถือได้ว่าเป็นเทคโนโลยีล่าสุดของการผลิตแสงขาวให้แก่โลกในศตวรรษที่ 21

กำเนิด ‘แอลอีดี’

แอลอีดี หรือไดโอดเปล่งแสง (Light emitting diode, LED) เป็นเทคโนโลยีที่มีจุดเริ่มต้นขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดย เฮนรี เจ. ราวด์ (Henry J. Round) นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่พบปรากฏการณ์การเปล่งแสงออกจากสารกึ่งตัวนำในปี ค.ศ. 1907 ต่อมาในช่วงกลางทศวรรษที่ 1920 โอเลก วลาดิมิโรวิช โลเซฟ (Oleg Vladimirovich Losev) นักวิทยาศาสตร์ของสหภาพโซเวียตได้ศึกษาและตีพิมพ์ผลงานวิจัยเกี่ยวกับไดโอดเปล่งแสงในวารสารหลายฉบับต่อมา
นักวิทยาศาสตร์เริ่มหันมาสนใจพัฒนาเทคโนโลยีแอลอีดีอย่างจริงจัง เมื่อ รูบิน บราวน์สไตน์ (Rubin Braunstein) นักวิทยาศาสตร์ของบริษัทเอกชนในสหรัฐอเมริกา ได้รายงานการเปล่งรังสีอินฟราเรดของสารแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) และโลหะกึ่งตัวนำชนิดอื่นๆ เมื่อปี ค.ศ. 1955

ในปี ค.ศ. 1962 หลอดแอลอีดีที่เปล่งแสง สีแดงหลอดแรกก็ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดย นิก โฮลอนแยค (Nick Holonyak) วิศวกรชาวอเมริกัน และต่อจากนั้นก็มีการพัฒนาหลอดแอลอีดีสีเขียวและสีอื่นๆ ตามมา ซึ่งมีการนำหลอดแอลอีดีสีแดงและสีเขียวมาใช้งานแพร่หลายในรูปของไฟแสดงสัญลักษณ์ หรือแสดงการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องคิดเลข นาฬิกาดิจิทัล เป็นต้น

‘แอลอีดีสีน้ำเงิน’ ปฏิวัติโลกแห่งแสงขาว

การผลิตแสงสีขาวจากเทคโนโลยีแอลอีดีได้นั้น ต้องนำหลอดแอลอีดีที่ให้แสงแม่สีทั้ง 3 สี คือ สีแดง เขียว และน้ำเงิน มารวมกัน แต่กว่านักวิทยาศาสตร์จะค้นพบวิธีสร้างแอลอีดีที่ให้แสงสีน้ำเงินได้ ก็ต้องใช้ความเพียรพยายามยาวนานถึง 30 ปี นับจากแอลอีดีสีแดงหลอดแรกถูกประดิษฐ์ขึ้น

กระทั่งในปี ค.ศ. 1993 ชูจิ นะกะมูระ (Shuji Nakamura) วิศวกร บริษัท นิจิอะ เคมิคัลส์ (Nichia Chemicals) ในญี่ปุ่น ร่วมกับ อิซามุ อะคะซะกิ (Isamu Akasaki) และฮิโรชิ อะมะโนะ (Hiroshi Amano) สองนักวิจัยของมหาวิทยาลัยนาโงยา (Nagoya University) พัฒนาไดโอดเปล่งแสงสีน้ำเงินได้เป็นผลสำเร็จ และปฏิวัติการผลิตแสงขาวในเวลาต่อมา
นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาเทคโนโลยีหลอดแอลอีดีแสงสีขาวให้มีประสิทธิภาพสูงยิ่งขึ้น จนล่าสุดสามารถให้ค่าความสว่างได้สูงถึง 300 ลูเมนต่อวัตต์ มีอายุการใช้งานสูงสุด 100,000 ชั่วโมง ขณะที่หลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีของหลอดไฟก่อนหน้านั้น มีค่าความสว่างประมาณ 70 ลูเมนต่อวัตต์ มีอายุการใช้งานประมาณ 10,000 ชั่วโมง และหลอดไส้ที่ให้ความสว่างเพียง 16 ลูเมนต่อวัตต์ ด้วยอายุการใช้งาน 1,000 ชั่วโมง

นอกจากนี้ หลอดแอลอีดียังไม่ก่อให้เกิดความร้อนขณะใช้งาน และไม่มีสารปรอทที่เป็นอันตรายต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ด้วยข้อได้เปรียบเหล่านี้ทำให้หลอดแอลอีดีกลายเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง แทนที่หลอดไฟแบบเดิมภายในเวลาเพียงไม่กี่ปี และยังคงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มีประสิทธิภาพสูง ยิ่งขึ้น และสามารถใช้งานได้หลากหลายรูปแบบ

แม้แอลอีดีสีน้ำเงินจะเป็นสิ่งประดิษฐ์ที่เพิ่งมีเพียง 20 ปี แต่ก็ทำให้มนุษย์ได้รับประโยชน์อย่างมหาศาลจากหลอดแอลอีดีสีขาว ที่ไม่เพียงส่องสว่าง แต่จุดประกายความหวังให้แก่ชาวโลกกว่า 1,500 ล้านคน ที่ยังเข้าไม่ถึงโครงข่ายไฟฟ้า ให้มีคุณภาพชีวิตที่ดีขึ้นด้วยหลอดไฟที่ใช้พลังงานต่ำจากพลังงานแสงอาทิตย์ราคาถูกที่หาได้ในท้องถิ่น

จึงไม่มีเหตุผลใดที่คณะกรรมการตัดสินรางวัล โนเบลจะรอเวลาการมอบรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ให้แก่นักวิทยาศาสตร์ชาวญี่ปุ่น ผู้ประดิษฐ์แอลอีดีสีน้ำเงินทั้ง 3 ท่าน ให้ล่าช้าไปกว่าปี 2014 อีกแล้ว