ทำไมหลอดไฟ LED ถึงมี Lumen น้อยกว่าหลอดไฟแบบ HPS ครับ

ผมมีแพลนจะซื้อโคมไฟแบบ LED มาติดตั้งที่บ้าน แต่พอดูแคตตาล๊อกไปเรื่อยๆ พบว่าหลอดไฟแบบ LED ส่วนใหญ่จะมี Lumen ต่ำกว่าหลอดไฟแบบ HPS เลยอยากจะถามว่าทำไมถึงเป็นเช่นนั้นครับ ทั้งๆที่มันควรจะให้ lumen ออกมามากว่าหลอดไฟแบบ HPS เพราะว่าเวลาผมเห็นหลอดไฟ LED รู้สึกว่ามันสว่างกว่าหลอดไฟแบบ HPS มากเลยครับ
คำตอบที่ได้รับเลือกจากเจ้าของกระทู้
ความคิดเห็นที่ 8
จขกท. ชั่งสังเกตดีครับ และที่ตั้งข้อสงสัยมานั้น ก็เป็น fact เสียด้วย ที่ว่า LED จริงๆแล้วมี Lumen น้อยกว่า แต่กลับให้"ความรู้สึก"สว่างกว่า ซึ่งเหตุผลที่ว่านี้ ต้องพูดถึงพื้นฐานการมองเห็นของตามนุษย์ครับ เป็นที่ทราบกันว่าตาคนเราไม่สามารถมองเห็นแสงสีต่างๆนั้นได้ในระยะความยาวคลื่นแค่ช่วงหนึ่งเท่านั้น ส่วนประกอบของตาคนเราที่เป็นตัวทำให้เราเห็น

1) "สี" นั้น คือ Cones หรือเป็นอวัยวะที่ช่วยให้เรามองเห็นในเวลากลางวัน เรียกอีกอย่างว่า Photopic vision.
2) "ความแตกต่างของระดับแสงสว่าง" คือ Rods ซึ่งจะทำงานในเวลากลางคืน หรือเวลาที่มีแสงสว่างน้อยๆ ซึ่งอวัยวะส่วนนี้จะไม่เกี่ยวกับการมองเห็นสีเลย เรียกง่ายๆว่า ช่วยให้เราเห็นขาวหรือดำแค่นั้น มีศัพท์ที่เรียกเป็นทางการ คือ Scotopic vision

ทำไมผมถึงต้องพูดถึงอวัยวะ 2 ส่วนนี้? ปกติแล้วเครื่องมือต่างๆที่ใช้วัดเกี่ยวกับแสงนั้น ก็จะมีหน่วยเป็น Lumen อย่างที่ จขกท ถามมา ซึ่งส่วนที่สำคัญที่ควรรู้ คือ เครื่องมือเหล่านี้จะวัดใน function แบบ cones เท่านั้น เพราะฉะนั้น Lumens ที่วัดมาจากเครื่องมือเหล่านี้จึงมีชื่อเรียกอีกอย่างว่า Photopic Lumens อย่างที่ผมกล่าวไปด้านบนว่า เมื่อไหร่ที่เราอยู่ท่ามกลางสิ่งแวดล้อมที่มีแสงน้อยมากๆนั้น ตาเราจะเปลี่ยนไปใช้ rods (scotopic vision) แสงมากหรือน้อยปานกลาง ก็จะเป็นการแชร์การทำงานทั้ง rods และ cones (Mesopic vision) เพราะฉะนั้นเราจึงสามารถสรุปได้ง่ายๆว่าการที่ใช้ Photopic Lumens เป็นค่าประเมินแสงสว่างนั้น ถือได้ว่าไม่ตรงกับความจริงที่ตามนุษย์เราเห็น ในเมื่อตาเราใช้ทั้ง rods และ cones ว่าง่ายๆว่าวัดขาดนั่นแหละครับ นักวิทยาศาสตร์ที่ Lawrence Berkley Laboratory (LBL) ได้มีการใส่หน่วย หรือ factor พิเศษเพิ่มขึ้นเพื่อที่จะ convert Photopic Lumens หรือ Lumens ปกติที่ใช้กันเป็น Lumens ค่าจริงที่ตาเรามองเห็น และได้ทำการเรียกค่านี้ว่า S/P Ratio ซึ่งสามารถเห็นได้จากตารางข้างล่างนี้



จะเห็นได้ว่า LED มีค่า S/P Ratio ที่สูงที่สุด ทั้งๆที่ Lumens ธรรมดาน้อยกว่าของ HPL ถือว่าจุดนี้เข้าใจกันนะครับ นั่นคือเหตุผลแรกนะครับ

เหตุผลที่ 2 ก็จะเกี่ยวเนื่องกับเหตุผลแรก แต่จะลงไปอธิบายให้เห็นชัดมากขึ้นจากตัวเลข ขอยกไป คห. ใหม่ เพราะไม่งั้น คห. นี้จะยาวเกินไปครับ
สุดยอดความคิดเห็น
ความคิดเห็นที่ 9
คราวนี้มาที่เหตุผลที่ 2 ซึ่งก็สืบเนื่องมาจากเหตุผลเรื่อง cones กับ rods อีก แต่จะกล่าวลึกลงไปอีกหน่อย

อันดับแรกที่ผมอยากจะกล่าวถึง คือ เรื่อง CRI คือ ดัชนีความถูกต้องของสี หรือ ดัชนีการแสดงผลสี มีค่าตั้งแต่ 0-100 พูดง่ายๆว่าสีเพี้ยนหรือสมจริงแค่ไหน แค่ค่านี้ยิ่งสูงเท่าไหร่ก็แน่นอนว่ายิ่งสมจริงเท่านั้น ซึ่งเหตุผลที่ผมพูดถึงนั้นก็เพราะในความเป็นจริงนั้น LED มีค่า CRI ที่สูงที่สุด





และด้วยความที่ CRI สูงที่สุดนั้น ก็ทำให้ตาเราสามารถมองเห็นได้ตรงกับความจริงที่สุด ซึ่งนั่นก็เป็นข้อดีอีกข้อหนึ่งของ LED ซึ่งก็มีผลกับการมองเห็นของตาเรา พูดง่ายๆว่า ภายใต้แสงจาก LED ตาเราจะมองเห็นแยกแยะสีและความสว่างได้ชัดเจนกว่า

อันดับที่ 2 ที่อยากจะกล่าวถึง คือ ลงลึกไปอีก ซึ่งผมจะให้เหตุผลทว่าทำไม CRI ของ LED ถึงดีกว่า และทำไมคนเราถึง "รู้สึกหรือมองเห็น" แสดงจาก LED ได้สว่างกว่า จาก คห. บนที่ผมกล่าวถึงเรื่อง Rods ซึ่งจะ sensitive กับความยาวคลื่นในระยะสั้นเท่านั้น ซึ่ง Rods จะ sensitive ที่สุดที่คลื่นความยาวที่ประมาณ 507-510 nm (แสงสีฟ้า-เขียว) และ Cones ซึ่งจะ sensitive กับระยะคลื่นที่ยาวกว่า ซึ่งมีจุดสูงสุด ว่าง่ายๆว่า sensitive ที่สุดอยู่ที่ 550-555 nm (แสงสีเขียว) ซึ่งทั้ง HPS และ LPS จะค่อนข้างขาดระยะคลื่นช่วง เขียวเหลือง หรือฟ้าเหลือง พูดง่ายๆว่าตาเราจะ sensitive กับแสงจากหลอดไฟแบบนี้น้อยกว่า LED อย่างที่ผมบอกไปว่าเครื่องวัดต่างๆวัดแบบใน mode ของ cones  ก็คือวัดแค่ที่ช่วง peak ที่ 550 nm ก็ทำให้ค่าวัดที่แสดง(ตามกล่อง)ขาดในช่วงบริเวณ 510 nm ไปเสียอีก

คราวนี้กลับมาเข้าคำถามอีกครั้ง ผมเชื่อว่า จขกท และอีกหลายๆคนคงจะเคยรู้สึกว่าแสงจาก HPS นั้นดูหม่นๆมัวๆ ซึ่งนั่นก็คือความจริงอีกนั่นแหละครับ แม้ว่า HPS จะมีค่า Lumens/Watt สูงกว่า แต่ด้วยเหตุผลของระยะความยาวของคลื่นของแสงที่ส่งออกมาทำให้ตาเรามองเห็นแสงจากหลอดไฟประเภทนี้ดูหม่นๆ หรือมืดกว่า LED นั่นเอง ระยะความยาวของคลื่นของ HPS หน้าตาเป็นแบบนี้ครับ



ถ้าเทียบกับตาของคนเราที่เห็นก็จะเป็นประมาณนี้ เส้นน้ำเงิน = Rods กับเขียว = Cones



จะเห็นได้ว่า ช่วง peak หรือช่วงที่ตาเรา sensitive ที่สุดนั้น จะไม่ตรงกับระยะความยาวของ HPS ซึ่งจะอยู่ที่ประมาณ 575-650 nm ซึ่งเท่ากับว่า Spectrum ไม่ครบอีกต่างหาก (CRI ต่ำ) ในช่วงระยะความยาวของคลื่นตรงนี้ตาเราจะ sensitive แค่ประมาณ 20-80% เท่านั้น เพราะฉะนั้นสรุปได้ว่า HPS ไม่ใช่หลอดไฟที่เหมาะสมกับตาของมนุษย์ที่สุด

สุดท้ายนี้ก็ขอให้มาดู Spectrum ของ LED สีขาว (high-brightness Neutral White LED) กันครับ เส้นสีดำ คือ LED ครับ



แม้จะไม่ตรงกับ Peak ของตาเราทั้ง 2 อัน 100% แต่ก็เรียกว่าใกล้เคียงมาก เพราะฉะนั้นสรุปได้สั้นๆว่า ตาเราจะ sensitive แสงจาก LED มากกว่า HPS เยอะ และก็ทำให้เรา "รู้สึก" ไปด้วยว่า เราจะมองเห็นได้ชัดกว่าและ "สว่างกว่า" ท่ามกลางแสงจาก LED  เพราะ Peak ของ LED ลง Peak ของ cones ซึ่งเป็นตัวที่วัดความสว่างหรือมืดที่ตามองเห็น นอกจากนี้ HPS ก็ยังมีคลื่นแสงรบกวน (Stray light) / แสงกระจายมากกว่า LED อีกด้วยครับ

หวังว่าผมคงจะให้ความกระจ่างต่อคำถามของ จขกท ได้ไม่มากก็น้อยครับ

*เพิ่มรูปแสดงค่า CRI ใหม่นะครับ โชคดีที่มีสมาชิกมาทักท้วงเรื่องค่าของหลอดไฟ incan ที่ table แรกแสดงผิด ผมมัวแต่ดูของ HPS กับ LED จนลืมดูความถูกต้องของค่าอื่น แต่กลับมาเช็ครอบนี้ เลยขอลงรูปอีกทีเพื่อที่จะให้เปรียบเทียบค่ากัน ซึ่งนอกจาก incan แล้วค่าอื่นของตารางแรกถูกหมดครับ ความจริงแล้วแน่นอนว่าหลอด incan ต้องมี CRI = 100 ครับ (ในความเป็นจริงจะอยู่ที่ 90+ ซึ่ง LED ในปัจจุบันก็ถึงค่า 90+ แล้วเช่นกันครับ) ขอบคุณที่ทักท้วงครับ
ความคิดเห็นที่ 14
ตอบ คห. 13 นะครับ อาจจะยาวหน่อย แต่คิดว่าคำถามน่าสนใจดีเหมือนกันครับ

วิธีการคำนวณจำนวน LED ที่สมควรจะต้องใช้

ปกติแล้วค่าของความสว่างจะวัดเป็น Lumens และ Lux แบบด้านบ้าน Lumen นี่จะเป็นค่าความเข้มของแสง ส่วน Lux คือ ปริมาณแสงต่อตารางเมตร อย่างที่รู้กันว่าปกติแล้วตามกล่องจะเขียนเป็น Lumens นั่นหมายความว่าคุณจะต้องรู้ว่า ห้องๆหนึ่งต้องการ Lumens เท่าไหร่

แน่นอนว่าการจะรู้ว่าจะต้องใช้กี่ Lumens นั้นมันขึ้นอยู่กับพื้นที่ เพราะฉะนั้นอันดับแรกต้องวัดความกว้างยาวของห้อง เพื่อคำนวณพื้นที่ = ยาว x กว้าง

ตัวอย่างแรกที่ผมจะยกมาให้ดูนั้น น่าจะช่วยให้เข้าใจได้ง่ายขึ้นว่า สำหรับพื้นที่เท่านี้จะต้องใช้ LED กี่ดวงสำหรับห้องนอน
ตัวอย่างห้องนอนที่ผมยกมาซัก 5 m X 3 m = 15 m² คราวนี้เรามาดูตารางข้างบนที่ผมยกมาแล้วกันครับ จุดประสงค์ในการใช้ห้องที่แตกต่างกันไป ก็ทำให้ปริมาณแสงที่ต้องการใช้ในห้องแตกต่างกันไป เช่นว่า showroom ก็ต้องสว่างกว่าห้องสมุด หรือห้องนั่งเล่นต้องการแสงสว่างมากกว่าห้องนอน เป็นต้น ปกติแล้วสามารถหาค่าแนะนำของ Lux ที่ให้ใช้ในสถานที่ต่างๆได้ทั่วไป ผมยกมาให้ 2 เวป ค่าเฉลี่ยจะเท่าๆกัน
http://www.pilux-danpex.gr/downloads/Required_Light_LevelsEN.pdf
http://www.leoindustries.com/light_level_recommendations.php

แต่ผมยกตัวอย่างมาให้ตารานึง เพราะจะใช้ในการคำนวณต่อไป



เอาที่ห้องนอนแล้วกันนะครับ 150 lx คือที่แนะนำให้ใช้ พื้นที่ห้องนอน คือ 15 m² เพราะฉะนั้นเราก็คำนวณ Lumen ได้แล้วเป็น

Lumens = 150 (Lux) x 15 (m²) = 2250 Lumens

ขั้นต่อไป ก็คือ วิธีการเลือกไฟ LED โดยเฉลี่ยจะให้แสงสว่าง 80-110 Lumens / Watt เอาค่ากลางๆ 100 Lumens แล้วกันครับ ก็หารเอาง่ายๆเลยครับว่าต้องการใช้กี่ Watt ค่าที่คำนวณออกมา
2250 Lumens / 100 Lumens/Watt = 22.5 W

สรุปง่ายๆว่าต้องใช้ไฟ LED 22.5 W (20 หรือ 25 W ก็พอไหวอยู่ครับ) คำถามต่อไปแล้วใช้ LED กี่ดวงล่ะ?
LED lights = 20 W (ผมปัดเป็น 20 นะจะได้คิดง่ายๆ)/ 5 W (LED 5 Watt ดวงเดียว) = 4 ดวง

ทั้งนี้ทั้งนั้นจำนวนของ LED ขึ้นอยู่กับ factors อื่นๆด้วยนะครับ เช่น
- สีของห้อง สว่างหรือมืดแค่ไหน
- ความสูงของเพดาน ยิ่งเพดานสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งต้องการไฟมากขึ้นเท่านั้น

อะไรแบบนี้เป็นต้น ที่ผมยกมาคำนวณให้ดูนั้น เป็นแค่ reference นะครับ ไม่ใช่ว่าจะเป๊ะ 100% อย่างที่อธิบายไปด้านบนว่า ตาคนเรามีผลกับการรับรู้แสงสว่างที่สุด ขึ้นอยู่กับวิจารณญาณและความชื่นชอบเฉพาะตัวด้วย หวังว่าผมคงจะอธิบายรู้เรื่องจนไม่ทำให้งงนะครับ

แสดงความคิดเห็น
Preview
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่