สวทช. หนุนเอกชน พัฒนาอุปกรณ์ไดโอด หลอดไฟ LED ใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำเชิงแสงซิงค์ออกไซค์ สู่มาตรฐานสากลและเป็นที่ยอมรับกันทั่วโลก

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติและผู้บริหาร (สวทช.) ร่วมลงนามความร่วมมือวิจัย “โครงการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ไดโอดเปล่งแสงสีขาวโดยใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำเชิงแสงซิงค์ออกไซค์” กับบริษัท แม็กซ์ลูเมน จำกัด เพื่อพัฒนาเทคโนโลยีต้นน้ำอุปกรณ์ LED สู่อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมหลอดไฟส่องสว่าง ฯลฯ ด้วยงบประมาณ 300 กว่าล้านบาท

คาดหวังภายใน 2-3 ปี จะได้เทคโนโลยีใหม่ ในการสร้างวัสดุสารกึ่งตัวนำเชิงแสงซิงค์ออกไซค์ที่ใช้สำหรับการเปล่งแสงขาว ซึ่งสามารถนำไปต่อยอดสู่การผลิตหลอดไฟส่องสว่างที่ให้แสงขาวแบบธรรมชาติ พร้อมทั้งสามารถประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้มากกว่า 50 % ไร้องค์ประกอบที่เป็นพิษต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อม ประสิทธิภาพในการส่องสว่างสูง และมีอายุการใช้งานได้นานหลายปีดร.ทวีศักดิ์ กออนันตกูล ผู้อำนวยการสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ กล่าวว่า ปัจจุบันมีหลายประเทศทั่วโลกที่ประกาศต่อต้านและยกเลิกการใช้หลอดไฟฟ้าชนิดหลอดไส้ เช่น ออสเตรเลีย แคนาดา อังกฤษ ญี่ปุ่น ไต้หวัน เกาหลี อเมริกา รัสเซีย หรือแม้กระทั่ง จีน ก็มีแผนที่จะสิ้นสุดการขายหลอดไส้ภายในปี 2018

ดังนั้นจึงต้องการพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงใหม่ชนิดต่างๆ เข้ามาแทนที่หลอดไส้ เช่น หลอดฮาโลเจน หลอดฟลูออเรสเซนส์ และหลอดคอมแพ็ค ตั้งแต่ปี ค.ศ. 2000 เป็นต้นมาพบว่า หลอดไฟ LED แสงขาว เข้ามามีบทบาทมหาศาล ในระบบการส่องสว่างต่างๆ ทั้งในที่พักอาศัย ที่ทำงาน ที่สาธารณะ ห้างร้านสรรพสินค้า ไฟรถยนต์ ฯลฯ ปัจจุบันหลอดไฟ LED แสงขาว ที่มีขายอยู่ล้วนสร้างมาจากสารประกอบของวัสดุกึ่งตัวนำแกลเลี่ยมไนไตรด์ ซึ่งยังคงมีปัญหาที่สำคัญๆ คือ แสงขาวที่ได้ยังไม่เป็นเหมือนแสงขาวในธรรมชาติ ทำให้เกิดปัญหาต่อตาในการมองเห็นของวัตถุ ซึ่งนานๆไปจะทำให้การรับรู้สีของวัตถุเสียไป

นอกจากนั้น หลอดไฟ LED แสงขาวดังกล่าว ยังมีประสิทธิภาพแสงสว่างต่ำ เนื่องจากข้อจำกัดจากสมบัติของวัสดุแกลเลี่ยมไนไตรด์ เกิดความร้อนขึ้นสูงปลดปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมขณะใช้งาน และราคา LED แสงขาวสำหรับการส่องสว่างยังสูงอยู่

ดร.ทวีศักดิ์ กล่าวเพิ่มเติมว่า โครงการวิจัยและพัฒนาอุปกรณ์ไดโอดเปล่งแสงสีขาวโดยใช้วัสดุสารกึ่งตัวนำเชิงแสงซิงค์ออกไซด์ โดยความร่วมมือวิจัย ของ บ.แมกซ์ลูเมน กับหน่วยงานวิจัยของ สวทช. ได้แก่ เนคเทค ไบโอเทค และนาโนเทค ในครั้งนี้ จะสามารถสร้างงานวิจัยและพัฒนา ในระดับต้นน้ำ ของอุตสาหกรรมการสร้างหลอดไฟ LED แสงสีขาวจากวัสดุใหม่ ซึ่งเป็นทางออกที่น่าสนใจจะนำไปสู่การประดิษฐ์อุปกรณ์เปล่งแสงสีขาว ที่มีประสิทธิภาพสูง และมีราคาถูกได้จริง

เมื่อพิจารณาถึงวัสดุสารกึ่งตัวนำที่จะนำมาใช้แทนสารประกอบวัสดุแกเลียมไนไตร์ (GaN) พบว่า วัสดุสารกึ่งตัวนำซิงค์ออกไซด์ (Zinc Oxide, ZnO) เป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำที่มีศักยภาพสูง ทั้งในเรื่องของพลังงานพันธะในการเปล่งแสง (Emitting Binding Energy) ความเสถียรต่อความร้อนสูง เหมาะที่จะนำมาใช้เป็นวัสดุเปล่งแสงเพื่อนำไปสร้างเป็นอุปกรณ์ไดโอดเปล่งแสงสีขาวต่อไป นอกจากนี้ ซิงค์ออกไซด์ ยังเป็นวัสดุที่หาง่าย หรือสร้างขึ้นเองในห้องปฏิบัติการได้ มีราคาถูก รวมไปถึงกระบวนการต่างๆ ในการสร้างเป็นตัวอุปกรณ์ไดโอด ไม่ต้องอาศัยเครื่องมือหรือสารเคมีพิเศษ จึงทำให้ราคาต้นทุนตลอดกระบวนการสร้างอุปกรณ์ต่ำลง อีกทั้งตัววัสดุซิงค์ออกไซด์ และกระบวนการสร้างก็เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วย

หากผลงานวิจัยตามโครงการนี้ประสบความสำเร็จ คาดว่าจะได้วิธีหรือกระบวนการในการสร้างชิ้นส่วนต้นน้ำของหลอดไฟ LED แสงขาว ส่งต่อให้ภาคการผลิตอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ และอุตสาหกรรมการประกอบหลอดไฟส่องสว่าง หรืออุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องอื่นๆ รวมทั้งงานระบบ งานออกแบบและงานบริการ จะสามารถทำให้ประชาชนคนไทยได้ใช้หลอดไฟ LED ที่มีคุณภาพสูง แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งจะประหยัดค่าไฟฟ้าลงได้มากกว่า 50 % ได้แสงสว่างแบบธรรมชาติ มีอายุการใช้งานนานหลายปี มีความปลอดภัยในการใช้งาน ส่วนประกอบต่างๆ ที่ไม่เป็นพิษต่อร่างกายและสิ่งแวดล้อม

สำหรับโครงการความร่วมมือที่เป็นรูปธรรมระหว่างภาคเอกชนและภาครัฐในครั้งนี้ นับเป็นมิติใหม่ในการทำงานขององค์กร ที่บูรณาการทีมนักวิจัยภายใน สวทช. จากศูนย์ต่างๆ สร้างสรรค์ผลงานวิจัยตอบโจทย์ภาคเอกชน ที่จะส่งผลกระทบต่อภาพรวมของประเทศ ซึ่งจะเป็นอีกโครงการหนึ่งที่จุดประกายให้ภาคเอกชนอีกหลายๆ บริษัทหันมาสนใจการสร้างมูลค่าให้แก่ธุรกิจด้วยการวิจัยและพัฒนา ในพื้นที่อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทยที่เป็นนิคมวิจัยแห่งแรกของเมืองไทยที่มีความพร้อม ทั้งด้านห้องปฎิบัติการวิจัย และโครงสร้างพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ตอบโจทย์ความต้องการธุรกิจเทคโนโลยี อย่างครบวงจรบนพื้นที่กว่า 200 ไร่ มีศูนย์วิจัยแห่งชาติ 4 ศูนย์ ของ สวทช.ได้แก่

เนคเทค , ไบโอเทค , เอ็มเทค และนาโนเทค และมีบริษัทเอกชนทั้งไทยและต่างชาติเข้าใช้พื้นที่เพื่อทำการวิจัยและพัฒนากว่า 60 ราย คาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 200 รายเมื่ออาคารกลุ่มนวัตกรรม 2 เปิดให้บริการเต็มรูปแบบ โดยมีนักวิจัยวิชาการอยู่ร่วมกันอย่างพันธมิตร ก่อให้เกิดวงการการวิจัยอย่างมั่นคงและรอบด้าน

นายชัยยุทธ เกียรติภิญโญ กรรมการผู้จัดการ บริษัท แม็กซ์ลูเมน จำกัด เปิดเผยว่า ในปี 2013 มูลค่าตลาดของ LED ทางด้านการส่องสว่าง หรือ Lighting นั้นมีการเติบโตเกินครึ่งหนึ่งของ LED ในด้านอื่น ๆ คาดการณ์ว่า อีก 5 – 6 ปีข้างหน้ามูลค่า LED แสงขาวในตลาดโลก จะมีมูลค่าสูงถึง 2,500 ล้านเหรียญสหรัฐ โดย Value Chain หลักๆของอุตสาหกรรม LED Lighting เริ่มจากอุตสาหกรรมการผลิตแผ่นเวเฟอร์และชั้นเปล่งแสง อุตสาหกรรมการประกอบชิพ อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ไดโอด อุตสาหกรรมการประกอบเข้าโมดูล อุตสาหกรรมหลอดไฟส่องสว่าง และอุตสาหกรรมระบบควบคุม ซึ่งงานวิจัยโครงการนี้ ฯ จึงเป็นงานวิจัยอุตสาหกรรมต้นน้ำอย่างแท้จริง เพื่อนำไปสู่การพัฒนาอุตสาหกรรม LED Lighting ครบทั้ง Value Chain

นายชัยยุทธ มีความเชื่อมั่นต่อ สวทช. ที่มีบุคลากรคุณภาพ มุ่งมั่น กระตือรือร้น และมองเป็นยุทธศาสตร์ของประเทศในการพัฒนาวิจัยต้นน้ำเทคโนโลยี หากมีเครื่องมือมาช่วยในการทำวิจัยร่วมกันจะทำให้เกิดการเรียนรู้มากขึ้น ผลักดันให้เกิดความสำเร็จได้เร็วยิ่งขึ้น โดยได้วางแผนการดำเนินงาน ในเฟสแรก และเฟสสอง ประกอบด้วย

1) เช่าพื้นห้องปฏิบัติการที่อาคารนวัตกรรมสอง (INC-2)

2) ออกแบบ จัดสร้าง ติดตั้ง facility ต่างๆ เป็นห้องปฏิบัติการหลัก แยกเป็น 2 ส่วนหลักๆ คือ ห้องสะอาด (Cleanroom) และ ห้องปฏิบัติการตรวจวิเคราะห์สมบัติทางโครงสร้างและไฟฟ้า ติดตั้งเครื่องจักร อุปกรณ์ ต่างๆ ทุกระบบ ในห้องปฏิบัติการ

3) ศึกษา ทดลอง หาเงื่อนไขตัวแปรในการสร้างก้อนผลึกเดี่ยวซิงค์ออกไซด์ขนาดใหญ่ และได้สมบัติที่เหมาะสมกับการนำไปทำแผ่นเวเฟอร์ซิงค์ออกไซด์

4) ศึกษา ทดลอง หาเงื่อนไขตัวแปร ในการตัดก้อนผลึกเดี่ยวเป็นแผ่นเวเฟอร์ซิงค์ออกไซด์ ให้ได้สมบัติที่เหมาะสมเป็นฐานรองรับชั้นเปล่งแสงซิงค์ออกไซด์

5) ศึกษา ทดลอง หาเงื่อนไขตัวแปร ในการสร้างชั้นฟิล์มสารกึ่งตัวนำซิงค์ออกไซด์ชนิด n และ p ให้มีสมบัติเหมาะสมกับการทำชั้นเปล่งแสง

6) สร้างชั้นฟิล์มเปล่งแสงจากสารกึ่งตัวนำซิงค์ออกไซด์รอยต่อ p-n บนฐานรองรับซิงค์ออกไซด์ และตรวจสอบสมบัติทางแสง

7) สร้างอุปกรณ์ต้นแบบไดโอดเปล่งแสงจากสารกึ่งตัวนำซิงค์ออกไซด์ ตรวจสอบสมบัติทางแสง และไฟฟ้า

8) ได้กระบวนสร้างไดโอดเปล่งแสงจากสารกึ่งตัวนำซิงค์ออกไซด์ ที่สามารถนำไปต่อยอดสู่การผลิตในระบบอุตสาหกรรมต่อไป

รายการอ้างอิง :
2556.3 ปีลุ้นใช้หลอดไฟถนอมดวงตา. กรุงเทพฯ : กรุงเทพธุรกิจออนไลน์ (ไอที-นวัตกรรม : นวัตกรรม). สืบค้นจากอินเทอร์เน็ต, http://www.bangkokbiznews.com/home/detail/it/innovation/20131229/552721/3-ปีลุ้นใช้หลอดไฟถนอมดวงตา.html. ค้นเมื่อวันที่ 31 ธันวาคม 2556.– ( 105 Views)