ก่อนศึกษาสาเหตุเสียของไฟ LED มาทำความรู้จักกับส่วนประกอบต่างๆของไฟ LED กันก่อน
เริ่มจากอุปกรณ์ที่ให้แสงสว่างโดยตรงนั่นก็คือตัว LED ซึ่งย่อมาจาก Light Emitting Diode เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่เรียกกันว่าไดโอดเปล่งแสง ใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (DC+-) จ่ายให้กับตัว Chip LED จึงจะเกิดการเปล่งแสงออกมาได้ โดยที่ตัวเม็ดชิพ LED นั้นมีอยู่ 2 ขั้ว คือ Anode และ Cathode เข้าใจง่ายๆคือต้องป้อนไฟบวกและลบให้จึงจะกำเนิดแสงออกมา
เมื่อมีไฟกระแสตรง DC จ่ายให้กับตัวชิพของ LED จะเกิดกระแสไฟผ่านที่ตัวอุปกรณ์จึงเกิดการเปล่งแสงสว่างออกมาและพร้อมกันนั้นก็จะมีความร้อนสะสมอยู่ที่ตัว LED หากความร้อนสะสมสูงเกินจะทำให้ตัวชิพขาดเสียหายได้ จึงต้องทำการลดความร้อนด้วยการติดแผ่นอลูมิเนียมในการดึงความร้อนที่ตัวชิบออกมาระบายด้วยอุณหภูมิภายนอก
ตัวชิพของ LED ที่นิยมนำมาทำหลอดไฟแสงสว่างปัจจุบันนิยมใช้กันมีอยู่ 2 ชนิด
ชนิดที่ 1 คือ ชิพแบบ COB ( Chip On Board )
COB เป็นชิพที่มีขนาดใหญ่ นิยมนำมาใช้กับไฟ High bay, Flood light, Street light อุณหภูมิใช้งานเริ่มตั้งแต่ -40°C ถึง 85°C และบางยี่ห้อสามารถรองรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงถึง 110°C จึงเหมาะกับการนำไปประกอบใช้งานกับโคมไฟที่ต้องการกำลังวัตต์สูง และทนต่อสภาพแวดล้อมอุณหภูมิการใช้งานที่สูง แรงดันตกคร่อมตัวชิพ ใช้แรงดันอยู่ระหว่าง 28-54 VDC หรือบางยี่ห้อใช้งานที่แรงดัน 90-100 VDC ก็มี ขึ้นอยู่กับยี่ห้อและรุ่น ซึ่งสามารถต่อขนานใช้งานเข้ากับ Output ของ Driver ได้โดยตรง
ชนิดที่ 2 คือ ชิพแบบ SMD ( Surface Mounted Diode )
SMD เป็นชิพที่มีขนาดเริ่มต้นเล็กกว่าแบบ COB นิยมนำมาผลิตโคมไฟขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ เช่น T8 light, Bulb light, Panel light, Down light, Street light และ Flood light ไปจนถึง High bay และ Area light อุณหภูมิใช้งานออกแบบมาใช้งานได้ไม่ต่างจากชิพแบบ COB และบางรุ่นสามารถทนอุณหภูมิได้สูงถึง 135°C ขึ้นอยู่กับยี่ห้อและรุ่น แรงดันตกคร่อมเริ่มต้นเพื่อให้เกิดแสงสว่างต่ำกว่าแบบ COB อยู่ที่ 3 VDC การนำมาใช้งานจึงต้องต่อวงจรแบบอนุกรมเพื่อให้แรงดันตกคร่อมโดยรวมทั้งหมดของวงจรเท่ากับแรงดัน Output ของ Driver หากเลือกใช้เม็ดชิพปริมาณมาก ก็ต้องต่อวงจรแบบผสม (อนุกรมกับขนาน) การต่อวงจรแบบอนุกรมข้อเสียคือ หากเม็ดชิพใดเสีย (วงจรภายในชิพขาด) ก็จะทำให้เม็ดชิพตัวอื่นๆที่ต่ออนุกรมกันอยู่ดับไปด้วย จึงเห็นได้บ่อยครั้งที่ไฟ LED ดับเป็นกลุ่มๆ
ชิพของ LED ทั้ง 2 แบบนี้หากเลือกไปใช้ไม่เหมาะกับอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมที่ใช้งานก็อาจเกิดความเสียหายได้ เช่น เม็ดชิพที่เลือกใช้งานทนอุณหภูมิได้ 85°C โดยสภาวะการทำงานปรกติตัวชิพ LED เองก็จะเกิดความร้อนในตัวอยู่แล้ว มีความร้อนเกิดขึ้นได้สูงถึง 80°C ในสภาวะทำงานปรกติ ดังนั้นจึงมีแผงอลูมิเนียม (Heat sink) ช่วยดึงความความร้อนจากตัวเม็ดชิพออกมามาระบายโดยอากาศภายนอก ซึ่งอุณหภูมิภายนอกในพื้นที่ใช้งานปรกติอยู่ระหว่าง 25-45°C แต่หากพื้นที่ติดตั้งใช้งานอยู่บริเวณเตาหลอมเหล็กซึ่งอุณหภูมิสูงกว่าง 45°C และอาจสูงถึง 90°C ก็จะทำให้ความสามารถในการระบายความร้อนของ Heat sink และตัวเม็ดชิพนั้นลดลง จึงเกิดอุณหภูมิสะสมสูงขึ้นที่ตัวเม็ดชิพ LED และหากสูงเกิน 85°C เป็นระยะเวลาต่อเนื่องก็จะส่งผลให้วงจรในเม็ดชิพขาดเสียหาย
ส่วนต่อไปนี้เป็นส่วนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เรียกว่า Driver เนื่องจากไฟฟ้าตามระบบสายส่งมายังผู้ใช้งานเป็นไฟฟ้ากระแสสลับ จึงต้องมี Driver เป็นอุปกรณ์แปลงจากไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง AC to DC และลดแรงดันไฟฟ้าจาก 220 VAC ให้สอดคล้องกับแรงดันไฟที่ LED Chip Board จากการประกอบตัวเม็ดชิพ LED ลงบนบอร์ดวงจร LED Chip Board
นอกจากการแปลงไฟ AC to DC และลดแรงดันไฟแล้ว ยังต้องมีวงจรป้องกันไฟกระชาก ไฟเกิน ที่เกิดจากปัจจัยภายนอกนอกจากไฟกระแสสลับ AC วงจรดังกล่าวเรียกว่า Surge protection ซึ่งจะต่อรวมอยู่แบบ Build-in อยู่ในตัว Driver เพียงแต่แบ่งเป็นภาพการทำงานบน PCB Board เดียวกัน
ปัญหาไฟกระชากหรือไฟเกินซึ่งพบเจอได้บ่อยและทำให้อุปกรณ์ตัว Driver เสียหายได้ ลักษณะแรงดันไฟเกินจะเกิดขึ้นเพียงชั่วขณะเท่านั้น
จากรูป Transient คือ ลักษณะรูปคลื่นสัญญาณที่มีไฟเกินปนมากับคลื่นไซน์ คลื่นไซน์นั้นมีแรงดัน 220 โวลต์ แต่ Transient ที่เกินมานั้นมีแรงดันที่สูงกว่า 220 โวลต์ (Amplitude สูงในช่วงเวลาสั้นๆ) หากไม่มีวงจรป้องกัน Surge protection หรือแรงดัน Transient สูงเกินกว่าวงจรป้องกันทำงานได้ก็จะส่งผลกระทบให้วงจรพังเสียหาย และอาจส่งผลกระทบไปยังวงจรภาคอื่นๆใน Driver ได้อีกด้วย
แรงดันไฟที่สูงเกินชั่วขณะเกิดขึ้นได้จากหลายปัจจัย เช่น ฟ้าฝ่า หรือมีอุปกรณ์จำพวกมอเตอร์ใช้งานเป็นจำนวนมาก ขณะหยุดการทำงานของมอเตอร์ยังมีกระแสไฟฟ้าค้างอยู่ที่ขดลวดมอเตอร์และไหลย้อนกลับมาที่แหล่งจ่ายไฟกระจายไปสู่อุปกรณ์ไฟฟ้าอื่นๆที่เปิดใช้งานอยู่
ในการติดตั้งไฟ LED นั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งในการต่อกราวด์ให้กับอุปกรณ์ เนื่องจากขณะ Surge protection ทำงานเพื่อป้องกันไฟเกิน จะบายพาสไฟที่เกินลงไปที่กราวด์ หากไม่ได้ต่อกราวด์ไว้ Surge protection ก็ไม่สามารถทำงานได้ จึงส่งผลให้ไฟ LED เสียหายได้เหมือนไม่มีวงจร Surge protection
อีกสาเหตุที่ทำให้ Driver LED เสียหายได้แล้ว ก็คือการติดตั้งในจุดที่อุณหภูมิสูง ซึ่งทำให้ตัวอุปกรณ์ที่อยู่ภายในเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ก็สามารถเสียหายได้เช่นกัน
3 สาเหตุหลักที่ทำให้ LED มีปัญหาและเสียหายบ่อยครั้ง มีดังนี้
- มีแรงดันไฟเกิน ไฟกระชากบ่อยครั้ง ทำให้ Driver LED เสียหาย
- ไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์ Surge protection หรือ Surge protection ไม่รองรับระดับแรงดันไฟเกิน
- ติดตั้งในจุดที่อุณหภูมิสูงเกินกำหนด เลือกโคมไฟไม่เหมาะสมกับพื้นที่ใช้งาน หรือผู้ผลิตออกแบบโคมไฟไม่เหมาะกับพื้นที่ใช้งาน
