- LED สีแดงและสีเขียวปรากฏขึ้นตั้งแต่ทศวรรษ 1960 แต่การเปลี่ยนผ่านด้านแสงสว่างที่ใช้ RGB เพื่อสร้างสีขาวและสีทุกสีล่าช้าไปหลายสิบปี เพราะยังขาด LED สีน้ำเงิน
- แสงสีน้ำเงินต้องใช้ band gap ที่ใหญ่กว่า และ zinc selenide กับ gallium nitride ก็ทำให้เป็น p-type ได้ยาก มีข้อบกพร่องในผลึก และมีข้อจำกัดด้านเอาต์พุต จึงยากต่อการทำเชิงพาณิชย์
- Shūji Nakamura แห่ง Nichia เลือก gallium nitride ในช่วงที่กระแสหลักมุ่งไปที่ zinc selenide และฝ่าปัญหาคุณภาพผลึกด้วยการดัดแปลงอุปกรณ์ MOCVD กับ two-flow reactor
- จากนั้นเขาผสานการ annealing gallium nitride ที่ doped ด้วย magnesium, ชั้น active layer ของ indium gallium nitride และชั้นกั้น aluminum gallium nitride จนสร้าง LED สีน้ำเงินสว่างที่ 450nm และ 1,500 ไมโครวัตต์ได้สำเร็จ
- Nichia ผลิตได้เดือนละ 1 ล้านชิ้นในปี 1994 และขยายไปสู่ LED สีขาวในปี 1996 ขณะที่ไฟ LED เพิ่มจาก 1% ของยอดขายไฟส่องสว่างสำหรับที่อยู่อาศัยทั่วโลกในปี 2010 เป็นมากกว่าครึ่งในปี 2022
ทำไม LED สีน้ำเงินจึงเป็นชิ้นส่วนสุดท้ายของการปฏิวัติแสงสว่าง
- สีของ LED ไม่ได้มาจากฝาครอบพลาสติก แต่มาจาก โครงสร้างอิเล็กตรอน
- LED แบบใสก็สามารถเปล่งแสงสีแดงแบบเดียวกันได้
- ตัวเคสมีหน้าที่ใกล้เคียงกับการช่วยแยกประเภท LED มากกว่า
- ในปี 1962 Holonyak แห่ง General Electric สร้าง LED แสงที่มองเห็นได้ตัวแรก ซึ่งเปล่งแสงสีแดงจางๆ
- ต่อมา วิศวกรของ Monsanto สร้าง LED สีเขียวได้ แต่ LED ยังคงหยุดอยู่ที่สีแดงและสีเขียวเป็นเวลาหลายสิบปี
- หากทำ LED สีน้ำเงินได้ ก็จะผสมสีแดง·เขียว·น้ำเงินเพื่อสร้าง สีขาว และสีทุกสีได้
- ทำให้สามารถขยายการใช้ LED ไปทั่ววงการแสงสว่าง เช่น หลอดไฟ โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ ทีวี และป้ายไฟ
- ตั้งแต่ทศวรรษ 1960 บริษัทอิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่อย่าง IBM, GE, Bell Labs ต่างเข้ามาพัฒนา LED สีน้ำเงิน แต่แม้นักวิจัยหลายพันคนก็ยังไม่สำเร็จ
- ผู้อำนวยการคนหนึ่งของ Monsanto มองว่า LED จะไม่สามารถแทนไฟในครัวได้ และจะใช้ได้แค่ในเครื่องใช้ไฟฟ้า แผงหน้าปัดรถยนต์ และไฟแสดงสถานะของเครื่องเสียงเท่านั้น
หลักการที่ LED เปล่งแสง
- หลอดไส้ปล่อยกระแสไฟผ่านไส้หลอด tungsten เพื่อให้ร้อน และผลคือเกิดแสง
- รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาส่วนใหญ่เป็นอินฟราเรด หรือก็คือ ความร้อน
- แสงที่มองเห็นได้มีเพียงสัดส่วนเล็กมาก
- LED ตามชื่อ light emitting diode คืออุปกรณ์ที่สร้างแสงเป็นหลัก จึงมีประสิทธิภาพกว่ามาก
- ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่มีขั้วไฟฟ้าสองขั้ว และทำให้กระแสไหลได้เพียงทิศทางเดียว
- เมื่ออะตอมในสารกึ่งตัวนำรวมตัวเป็นของแข็ง ระดับพลังงานของอิเล็กตรอนจะก่อตัวเป็น energy band ที่ถี่มาก
- band สูงสุดที่มีอิเล็กตรอนอยู่คือ valence band
- band ที่อยู่เหนือขึ้นไปคือ conduction band
- ความต่างพลังงานระหว่างสอง band คือ band gap
- สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์มีประโยชน์จำกัดในตัวเอง จึงต้องมีการ doping โดยใส่อะตอมสิ่งเจือปนเข้าไปใน lattice
- เมื่อใส่ phosphorus ลงใน silicon จะเกิดอิเล็กตรอนส่วนเกิน กลายเป็นสารกึ่งตัวนำ n-type
- เมื่อใส่ boron ลงใน silicon จะเกิด hole กลายเป็นสารกึ่งตัวนำ p-type
- เมื่อนำ p-type และ n-type มาต่อกัน อิเล็กตรอนกับ hole จะแพร่เข้าหากันและเกิด depletion region
- หากต่อแบตเตอรี่กลับขั้ว depletion region จะใหญ่ขึ้นและกระแสไม่ไหล
- หากต่อด้วยขั้วที่ถูกต้อง depletion region จะเล็กลง และอิเล็กตรอนจะไหลจาก n-type ไป p-type
- เมื่ออิเล็กตรอนตกจาก conduction band ลงสู่ hole ใน valence band พลังงานเท่ากับ band gap อาจถูกปล่อยออกมาเป็น photon
- การเปลี่ยนแปลงพลังงานนี้ออกมาเป็นแสง และนี่คือหลักการทำงานของ LED
- ขนาดของ band gap กำหนดสีของแสงที่ปล่อยออกมา
- band gap ของ silicon คือ 1.1eV ดังนั้น photon ที่ปล่อยออกมาจึงไม่ใช่แสงที่มองเห็นได้ แต่เป็นอินฟราเรด
- LED แบบนี้ใช้ในรีโมตทีวีและกล้องสามารถจับภาพได้
- photon ของแสงสีน้ำเงินต้องใช้พลังงานสูงกว่า จึงต้องมี band gap ที่ใหญ่กว่า และนี่คือสิ่งที่ทำให้ LED สีน้ำเงินยาก
การพนันของ Nichia และ Nakamura
- Shūji Nakamura เป็นนักวิจัยที่ทำงานในบริษัทเคมีขนาดเล็กของญี่ปุ่นชื่อ Nichia
- Nichia ขยายธุรกิจไปสู่การผลิตสารกึ่งตัวนำที่ใช้ผลิต LED สีแดงและสีเขียว แต่ช่วงปลายทศวรรษ 1980 แผนกสารกึ่งตัวนำกำลังประสบปัญหา
- บริษัทเสียเปรียบในการแข่งขันกับบริษัทที่ตั้งหลักได้มากกว่าในตลาดที่แออัด
- พนักงานรุ่นใหม่บอกให้ Nakamura สร้างผลิตภัณฑ์ใหม่ ส่วนพนักงานอาวุโสมองว่างานวิจัยของเขาเป็นการผลาญเงิน
- ห้องแล็บของ Nakamura ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่เขารวบรวมและเชื่อมขึ้นเองเป็นส่วนใหญ่
- การรั่วของ phosphorus ทำให้เกิดระเบิดบ่อยมากจนเพื่อนร่วมงานไม่มาเช็กดูแล้ว
- ในปี 1988 ผู้บังคับบัญชาผิดหวังกับงานวิจัยและบอกให้ Nakamura หยุด เขาจึงเสนอการพัฒนา LED สีน้ำเงินต่อ Nobuo Ogawa ผู้ก่อตั้งและประธานบริษัท
- Ogawa จัดสรรเงิน 500 ล้านเยน หรือประมาณ 3 ล้านดอลลาร์ ให้โครงการของ Nakamura
- เป็นจำนวนเงินที่คาดว่าประมาณ 15% ของกำไรประจำปีของบริษัท
- Nakamura ตัดสินใจไปเรียนรู้ MOCVD ที่แล็บแห่งหนึ่งใน Florida
- MOCVD คืออุปกรณ์ที่ฉีดโมเลกุลไอของวัสดุผลึกเข้าไปใน chamber ร้อนเพื่อสร้างชั้นบน substrate
- เป็นเทคโนโลยีหลักที่ใช้ผลิตผลึกสะอาดในปริมาณมาก และยังใช้มาจนถึงปัจจุบัน
- บางครั้งชั้นผลึกต้องบางเพียงไม่กี่อะตอม และ lattice ของ substrate กับ lattice ของผลึกที่เติบโตด้านบนต้องเข้ากันได้ดีเพื่อให้เกิดผลึกที่เสถียรและเรียบ
- ที่ Florida, Nakamura ไม่ได้ใช้ MOCVD ที่ทำงานอยู่จริง และใช้เวลา 10 เดือนจาก 12 เดือนประกอบระบบใหม่
- เนื่องจาก Nichia ไม่อนุญาตให้ตีพิมพ์论文 Nakamura จึงไม่มีปริญญาเอกและไม่มีบทความวิจัย นักวิจัย PhD จึงปฏิบัติกับเขาเหมือนเป็นช่างเทคนิคระดับล่าง
- เมื่อกลับญี่ปุ่นในปี 1989 Nakamura เหลือเพียงคำสั่งซื้อ MOCVD reactor ใหม่สำหรับ Nichia และความมุ่งมั่นอย่างแรงกล้าที่จะได้ปริญญาเอก
- ในญี่ปุ่นเวลานั้น แม้ไม่ได้เข้าเรียนมหาวิทยาลัย ก็สามารถได้ PhD หากตีพิมพ์论文 5 ฉบับ
- เขาจึงมีทางเลือกสำรองว่า แม้จะล้มเหลวกับ LED สีน้ำเงิน ก็ยังอาจได้ PhD
การเลือก gallium nitride ที่กระแสหลักมองข้าม
- ภายในทศวรรษ 1980 วัสดุผู้สมัครสำหรับ LED สีน้ำเงินถูกจำกัดลงเหลือหลักๆ คือ zinc selenide และ gallium nitride
- zinc selenide ดูเป็นตัวเลือกที่มีอนาคตกว่า
- เมื่อเติบโตบน gallium arsenide substrate ใน MOCVD ค่า lattice mismatch มีเพียง 0.3%
- ข้อบกพร่องในผลึกมีประมาณ 1,000 จุดต่อตารางเซนติเมตร อยู่ในขอบเขตบนที่ LED ยังทำงานได้
- แต่แม้จะสร้าง n-type zinc selenide ได้หลายวิธี ก็ยังไม่สามารถสร้าง p-type ได้
- gallium nitride เป็นวัสดุที่นักวิจัยส่วนใหญ่ยอมแพ้ไปแล้ว
- lattice mismatch กับ sapphire substrate อยู่ที่ 16%
- ข้อบกพร่องเกิน 10,000 ล้านจุดต่อตารางเซนติเมตร
- สามารถทำ n-type ด้วย silicon ได้ แต่ p-type ยังเป็นโจทย์ยาก
- LED สีน้ำเงินเชิงพาณิชย์ต้องมีเอาต์พุตแสงรวมอย่างน้อย 1,000 ไมโครวัตต์ แต่ prototype ที่มีอยู่ต่ำกว่านั้นถึงสองหลักของจำนวน
- Nakamura มองว่าหากต้องตีพิมพ์论文 5 ฉบับด้วยตัวเอง gallium nitride ซึ่งมีการแข่งขันน้อยกว่าน่าจะดีกว่า
- งานนำเสนอเรื่อง zinc selenide ในสมาคมฟิสิกส์ประยุกต์ที่ใหญ่ที่สุดของญี่ปุ่นมีผู้เข้าร่วมกว่า 500 คน
- งานนำเสนอเรื่อง gallium nitride มีผู้เข้าร่วมเพียง 5 คน
- ใน 5 คนนั้นมี Akasaki ผู้เชี่ยวชาญด้าน gallium nitride และ Hiroshi Amano อดีตนักศึกษาบัณฑิตศึกษาของเขา
- Akasaki และ Amano สร้างจุด突破สำคัญ โดยไม่ได้ปลูก gallium nitride บน sapphire โดยตรง แต่ปลูก aluminum nitride buffer layer ก่อน
- aluminum nitride มีระยะ lattice อยู่ระหว่าง sapphire กับ gallium nitride จึงทำให้สร้างผลึก gallium nitride ที่สะอาดกว่าได้ง่ายขึ้น
- แต่ aluminum ก่อปัญหาให้ MOCVD reactor ทำให้ขยายกระบวนการได้ยาก
จุดทะลุทะลวงสามครั้ง: ผลึก, p-type และความสว่าง
- ตอนแรก Nakamura ไม่สามารถเติบโต gallium nitride ได้อย่างเหมาะสมใน MOCVD reactor ใหม่
- หกเดือนต่อมา เขาแยกชิ้นส่วนอุปกรณ์และเริ่มสร้างเวอร์ชันที่ดีกว่าด้วยตัวเอง
- เขามาถึงแล็บทุกวันเวลา 7 โมงเช้า
- ช่วงเช้าเชื่อม ตัด และเปลี่ยนการเดินสาย
- ช่วงบ่ายทดลองกับ reactor ที่ดัดแปลงแล้ว
- 1 ทุ่มกลับบ้าน กินข้าว ล้างตัว และนอน วนซ้ำแบบนี้
- ทำงานโดยไม่มีวันหยุดสุดสัปดาห์และวันหยุด ยกเว้น New Year’s Day ซึ่งเป็นวันหยุดสำคัญของญี่ปุ่น
- หนึ่งปีครึ่งต่อมาในฤดูหนาวปี 1990 sample gallium nitride ของ Nakamura มี electron mobility สูงกว่า gallium nitride เดิมที่เติบโตบน sapphire โดยตรงถึง 4 เท่า
- กุญแจสำคัญคือการเพิ่มหัวฉีดที่สองใน MOCVD reactor
- มีปัญหาที่ก๊าซปฏิกิริยา gallium nitride ลอยขึ้นใน chamber ร้อนแล้วผสมกันกลางอากาศ กลายเป็นผงของเสีย
- หัวฉีดที่สองส่งการไหลของ inert gas ลงด้านล่าง เพื่อกดการไหลแรกให้ติดกับ substrate และทำให้เกิดผลึกสม่ำเสมอ
- นักวิทยาศาสตร์หลีกเลี่ยงแนวคิดนี้เพราะมองว่าการไหลที่สองจะเพิ่ม turbulence แต่ Nakamura ใช้หัวฉีดพิเศษให้การไหลคงสภาพ laminar
- เขาเรียกสิ่งนี้ว่า two-flow reactor
- ด้วยการออกแบบ two-flow Nakamura จึงสามารถใช้ gallium nitride เองเป็น buffer layer บน sapphire substrate แทน aluminum nitride ได้
- จากนั้นสร้างผลึก gallium nitride ที่สะอาดกว่าทับบนชั้นนั้น และหลีกเลี่ยงปัญหา aluminum
- แรงกดดันภายในบริษัทเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ
- Nobuo Ogawa ผู้ก่อตั้ง Nichia ถอยไปเป็นประธานกรรมการ และ Eji Ogawa ลูกเขยขึ้นเป็น CEO
- ผู้บริหารคนหนึ่งจาก Matsushita กล่าวที่ Nichia ว่า zinc selenide คือเส้นทางในอนาคต ส่วน gallium nitride ไม่มีอนาคต
- วันเดียวกัน Eji ส่งบันทึกถึง Nakamura สั่งให้หยุดงาน gallium nitride ทันที
- Nakamura เพิกเฉยต่อบันทึก รวมถึงคำสั่งและโทรศัพท์ที่ตามมา
- Nakamura แอบตีพิมพ์งานวิจัย two-flow reactor โดยไม่ให้ Nichia รู้ และนี่กลายเป็น论文ฉบับแรกของเขา
- อุปสรรคที่สองคือ p-type gallium nitride
- Akasaki และ Amano นำ gallium nitride ที่ doped ด้วย magnesium ไปสัมผัส electron beam และสร้าง p-type gallium nitride ตัวแรกของโลก
- แต่พวกเขาไม่รู้ว่าทำไมมันถึงทำงาน และกระบวนการยิง electron ใส่ผลึกแต่ละชิ้นก็ช้าเกินไปสำหรับการผลิตเชิงพาณิชย์
- Nakamura มองว่า electron beam เกินจำเป็น และลอง annealing โดยให้ความร้อน gallium nitride ที่ doped ด้วย magnesium ที่ 400°C
- ผลลัพธ์คือ sample p-type อย่างสมบูรณ์
- electron beam ทำให้เฉพาะผิว sample เป็น p-type แต่การให้ความร้อนทำงานได้ดีกว่า และเป็นกระบวนการที่ขยายได้รวดเร็ว
- งานวิจัยนี้ยังเผยสาเหตุที่ p-type gallium nitride ทำได้ยาก
- ammonia ที่ใช้เป็นแหล่ง nitrogen ใน MOCVD มี hydrogen อยู่ด้วย
- อะตอม hydrogen จับกับ magnesium และปิดกั้น hole
- เมื่อเพิ่มพลังงาน hydrogen จะหลุดออกจากวัสดุ ทำให้ hole กลับมาเป็นอิสระ
- ในปี 1992 ที่ workshop ใน St. Louis, Nakamura นำเสนอ prototype LED สีน้ำเงินและได้รับการปรบมือยืน
- แต่สีใกล้เคียง blue-violet และเอาต์พุตแสงอยู่ที่ 42 ไมโครวัตต์ ต่ำกว่ามาตรฐานใช้งานจริง 1,000 ไมโครวัตต์
- อุปสรรคที่สามคือการเพิ่มเอาต์พุตแสง
- วิธีที่รู้จักกันในการเพิ่มประสิทธิภาพ LED คือการสร้างชั้นบางที่เรียกว่า active layer ที่ p-n junction เพื่อลด band gap ลงเล็กน้อย
- active layer ที่เหมาะที่สุดสำหรับ gallium nitride เป็นที่รู้กันว่า indium gallium nitride
- ชั้นนี้ทำให้ข้าม band gap ได้ง่ายขึ้น และปรับ blue-violet ให้เป็น true blue ได้
- Amano เล่าว่า gallium nitride กับ indium nitride เคยถูกมองว่าไม่ผสมกันเหมือนน้ำกับน้ำมัน
- Nakamura ใช้ประโยชน์จาก MOCVD reactor ที่ดัดแปลงเองได้ อัด indium ให้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ลงบน gallium nitride และได้ผลึก indium gallium nitride ที่สะอาด
- เมื่อใส่ active layer เข้าไปใน LED ตัว well ทำงานดีเกินไปจน electron ล้นออกและรั่วไปยัง gallium nitride layer
- ภายในไม่กี่เดือน เขาสร้าง aluminum gallium nitride แล้วใช้เป็น ชั้นกั้น ที่มี band gap ใหญ่กว่า
- ชั้นนี้กันไม่ให้ electron หลุดออกหลังจากเข้าไปใน well แล้ว
การทำเชิงพาณิชย์ ข้อพิพาทเรื่องค่าตอบแทน และการแพร่หลายของไฟ LED
- ในปี 1992 Nakamura สร้าง LED สีน้ำเงินสว่างได้สำเร็จ
- สว่างจนมองเห็นได้แม้ใน daylight
- เอาต์พุตแสงอยู่ที่ 1,500 ไมโครวัตต์
- ความยาวคลื่นตรงที่ 450nm
- สว่างกว่า pseudo-blue LED ในตลาดเวลานั้นมากกว่า 100 เท่า
- Nichia จัดงานแถลงข่าวที่ Tokyo เพื่อประกาศ true blue LED ตัวแรกของโลก และอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ก็สะเทือน
- ผลทางธุรกิจของ Nichia เกิดขึ้นทันที
- คำสั่งซื้อทะลักเข้ามา และปลายปี 1994 บริษัทผลิต blue LED ได้เดือนละ 1 ล้านชิ้น
- ภายใน 3 ปี รายได้บริษัทเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า
- ในปี 1996 Nichia ขยายไปสู่ white LED โดยวาง yellow phosphor บน LED สีน้ำเงิน
- สารเคมีนี้ดูดซับ blue photon และปล่อยกลับออกมาเป็นสเปกตรัมกว้างทั่วช่วงแสงที่มองเห็นได้
- ไม่นาน Nichia ก็จำหน่าย white LED ตัวแรกของโลก
- ในอีก 4 ปีต่อมา รายได้ของ Nichia เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าอีกครั้ง
- ปี 2001 รายได้เข้าใกล้ 700 ล้านดอลลาร์ต่อปี
- มากกว่า 60% มาจากผลิตภัณฑ์ blue LED
- ปัจจุบัน Nichia เป็นหนึ่งในผู้ผลิต LED รายใหญ่ที่มีรายได้ต่อปีระดับหลายพันล้านดอลลาร์
- ค่าตอบแทนที่ Nakamura ได้รับมีจำกัด
- เงินเดือนประจำปีเพิ่มเป็นสองเท่าแล้วอยู่ที่ 60,000 ดอลลาร์
- โบนัสต่อสิทธิบัตรคือ 170 ดอลลาร์
- ในปี 2000 หลังทำงานที่ Nichia มากกว่า 20 ปี Nakamura เดินทางไปสหรัฐฯ
- เขาเริ่มเป็นที่ปรึกษาให้ Cree
- Nichia ฟ้องเขาว่ารั่วไหลความลับบริษัท
- Nakamura ฟ้องกลับเรียก 20 ล้านดอลลาร์ โดยระบุว่าไม่ได้รับค่าตอบแทนที่เหมาะสมต่อสิ่งประดิษฐ์ของเขา
- ในปี 2001 ศาลญี่ปุ่นตัดสินเข้าข้าง Nakamura และสั่งให้ Nichia จ่าย 10 เท่าของยอดที่เรียกร้องครั้งแรก
- Nichia อุทธรณ์ และท้ายที่สุดคดีจบด้วยการตกลงจ่าย 8 ล้านดอลลาร์
- จำนวนเงินนี้แทบพอครอบคลุมค่าใช้จ่ายทางกฎหมายของ Nakamura เท่านั้น
- LED สีน้ำเงินกลายเป็นส่วนหนึ่งของอุตสาหกรรมมูลค่า 80,000 ล้านดอลลาร์ในปัจจุบัน
- ใช้ในไฟบ้าน ไฟถนน โทรศัพท์มือถือ คอมพิวเตอร์ ทีวี สัญญาณไฟจราจร และจอแสดงผล
- คำเตือนว่า blue light จากหน้าจออาจรบกวน circadian rhythm ก็เชื่อมโยงกับ gallium nitride blue LED
- LED bulb สำหรับแสงสว่างมีประสิทธิภาพกว่า incandescent หรือ fluorescent bulb ใช้งานได้นานกว่ามาก ปลอดภัยกว่าในการจัดการ และปรับแต่งได้เต็มที่
- หลัง white LED ถือกำเนิดมา 30 ปี bulb ระดับสูงสามารถเลือก white shade ได้ 50,000 แบบ
- ราคาลดลงเหลือแพงกว่าหลอดไฟแบบอื่นเพียงไม่กี่ดอลลาร์
- เมื่อคำนวณจากการใช้งานต่อวันและค่าไฟโดยเฉลี่ย จะคืนส่วนต่างราคาได้ในประมาณสองเดือน
- ยอดขายไฟ LED เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
- ในปี 2010 สัดส่วน LED ในยอดขายไฟส่องสว่างสำหรับที่อยู่อาศัยทั่วโลกอยู่ที่ 1%
- ในปี 2022 เกินครึ่งหนึ่ง
- ผู้เชี่ยวชาญคาดว่าในอีก 10 ปีข้างหน้า ยอดขายไฟเกือบทั้งหมดจะเป็น LED
- แสงสว่างคิดเป็น 5% ของการปล่อยคาร์บอนทั้งหมด
- คาดว่าหากเปลี่ยนเป็น LED ทั้งหมดจะลด CO2 ได้ 1.4 พันล้านตัน
- เทียบเท่ากับการนำรถยนต์เกือบครึ่งหนึ่งของโลกออกจากถนน
งานวิจัยและการยอมรับของ Nakamura หลังจากนั้น
- ปัจจุบัน Nakamura วิจัย LED รุ่นถัดไปอย่าง micro LED และ UV LED
- ขนาด LED มาตรฐานคือ 300×200 ไมครอน และว่ากันว่าขนาดเล็กที่สุดคือ 5 ไมครอน
- เล็กจนเทียบได้กับความหนาของเส้นผมมนุษย์
- ใช้กับ near-eye display, AR, VR ได้
- UV LED สามารถใช้ฆ่าเชื้อพื้นผิวในโรงพยาบาลหรือครัวได้
- เมื่อเปิด UV light เชื้อโรคอาจตายได้ภายในไม่กี่วินาที
- ช่วง COVID-19 ราคาหุ้นบริษัท UV LED พุ่งสูง เพราะผู้คนคาดหวังว่าจะนำไปใช้ฆ่าเชื้อ COVID-19
- ไดโอดเปล่งแสงใช้ indium gallium nitride ส่วน UV ใช้ aluminum gallium nitride ที่มี band gap ใหญ่กว่า
- UV LED ทำงานได้ แต่ต้นทุนเป็นปัญหา
- ประสิทธิภาพต่ำกว่า 10% และต้นทุนสูงมาก
- หากประสิทธิภาพเกิน 50% ต้นทุนอาจใกล้เคียงกับ mercury lamp
- เมื่อไม่นานมานี้ Nakamura ยังเริ่มบริษัท nuclear fusion และบอกว่าเขาสนใจฟิสิกส์
- ในปี 2014 Nakamura, Akasaki และ Amano ได้รับรางวัลด้านฟิสิกส์จากผลงานสร้าง LED สีน้ำเงิน
- ต่อมา Nakamura แสดงความขอบคุณต่อสาธารณะต่อ Nichia ที่สนับสนุนงานวิจัยของเขา และเสนอจะไปเยี่ยมเพื่อคืนดี แต่ Nichia ปฏิเสธ และความสัมพันธ์ยังคงเย็นชา
- ก่อนประกาศ blue LED ในปี 1994 Nakamura ตีพิมพ์论文มากกว่า 15 ฉบับ และในที่สุดก็ได้รับปริญญาเอกด้านวิศวกรรม
- ปัจจุบันเขาตีพิมพ์论文มากกว่า 900 ฉบับ
- สีที่เขาชอบคือสีน้ำเงิน และเขาบอกว่าทะเลหน้าบ้านในหมู่บ้านประมงที่เขาเคยอยู่ตอนเด็กนั้นเป็นสีฟ้าอยู่เสมอ
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
เป็นเรื่องราวที่ยอดเยี่ยมมาก ทุกวันนี้ที่เรามี LED สีน้ำเงิน ก็เพราะมีคนคนหนึ่งทุ่มทุกอย่างแล้วผลักดันมันจนสำเร็จ และมันน่าทึ่งที่บางครั้งหลายสิ่งหลายอย่างขึ้นอยู่กับคนเพียงคนเดียว
อีกทั้งยังเป็นไปได้เพราะนักวิจัยคนนั้นมี ทักษะเชิงไฟฟ้า-เครื่องกล ที่ใช้งานได้จริงด้วย ทำให้อดจินตนาการไม่ได้ว่า ถ้าทักษะแบบนี้แพร่หลายกว่านี้ เราจะเร่งสิ่งต่าง ๆ ได้มากแค่ไหน
ที่เขาลำบากเพราะไม่มีปริญญาเอก ส่วนใหญ่ก็เพราะเพื่อนร่วมงานไม่ได้ให้คุณค่ากับทักษะอีกประเภทหนึ่งอย่างเหมาะสม
ศาสตราจารย์เคมีที่ฉันรู้จักคนหนึ่งให้ความสำคัญกับเรื่องแบบนี้มาก อาจารย์คนนั้นมีคลังชิ้นส่วนและอุปกรณ์ และถ้ามีโอกาสหาอุปกรณ์ราคาถูกที่เกี่ยวข้องได้ก็จะเก็บไว้
นักศึกษามักสร้างอุปกรณ์ที่ต้องใช้ขึ้นมาเอง แม้อาจยังไม่ถึงระดับเครื่องมือวิทยาศาสตร์เต็มรูปแบบ แต่ก็มักเพียงพอสำหรับตรวจสอบแนวทางการวิจัย หรือใช้เป็นเหตุผลรองรับการซื้อหรือขอเข้าถึงอุปกรณ์ทางการในภายหลัง
นักศึกษาเหล่านั้นรู้ดีถึงคุณค่าที่ตนได้รับ และนั่นก็เป็นคุณค่าแบบเดียวกับที่เห็นได้จากคนที่สร้าง LED สีน้ำเงิน นั่นคือการลดการพึ่งพาลงอย่างมาก และมีความเป็นเจ้าของกับการควบคุมโดยตรงมากขึ้น
ในเชิงประวัติศาสตร์ ความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากที่เราใช้พึ่งพาและประยุกต์ในงานวิศวกรรม ก็มาจากคนที่ไม่เพียงคิดและสังเกต แต่ยังลงมือสร้างได้เองด้วย และถ้าจะให้ครบก็ต้องนับความสามารถในการคำนวณรวมเข้าไปด้วย
ทั้งวงการวิชาการ งานวิจัยภาครัฐ และงานวิจัยภาคเอกชน ต่างก็จำเป็นต้องมีแนวทางแบบนี้ให้มากขึ้นมาก
ทำให้เห็นว่าไม่ใช่แค่หลอดไส้ แม้แต่ไฟส่องสว่างแบบ LED เองก็เกิดขึ้นได้ในท้ายที่สุดจากความพยายามแบบเอดิสันอย่างแท้จริง
จนถึงช่วงทศวรรษ 1980 งานวิจัยในภาคอุตสาหกรรมยังจัดการอุปกรณ์ต่างจากปัจจุบัน บริษัทพลังงานที่มีเงินทุนหนาอย่าง Exxon หรือ Shell เมื่อปรับโครงสร้างห้องแล็บหรือเปลี่ยนอุปกรณ์ ก็จะกองอุปกรณ์มือสองไว้ในคลังของเหลือใช้ และโดยเฉลี่ยพอผ่านไป 5-10 ปีจึงค่อยติดป้ายว่าเป็นของที่จะทิ้ง
สมัยก่อนมีความคาดหวังให้นักวิจัยหลักไปค้นของที่ยังใช้ได้จากคลังขนาดมหึมาก่อนจะเบิกอุปกรณ์ใหม่ จึงเก็บมันไว้เป็นทรัพยากร แต่ต่อมาไม่มีใครทำแบบนั้นอีกแล้ว และเมื่อราคาพลังงานพุ่งขึ้น บริษัทน้ำมันก็มีเงินมากจนซื้อแต่อุปกรณ์ใหม่มาหลายปี
คลังนั้นใหญ่มากแต่สุดท้ายก็เต็มอยู่ดี และต้องเคลียร์พื้นที่เป็นระยะ ๆ จึงนำออกประมูล ขายสดในวันงาน ตามสภาพ ณ ที่ตั้ง ไม่มีการรับประกันใด ๆ
ฉันคัดเอาของเพียงส่วนน้อยมากอย่างระมัดระวังจากสิ่งที่ไหลผ่านคลังนั้นไปเท่านั้น แต่ก็ยังหนักรวมกันหลายเท่าของปริมาณอุปกรณ์ที่โดยปกติแล้วนักศึกษาปริญญาเอกหนึ่งคนจะได้แตะต้องตลอดอาชีพ
คนที่จบปริญญาเอกจำนวนมากไม่อยากจับอุปกรณ์เองและให้เด็กฝึกงานทำแทน ดังนั้นจึงไม่ค่อยเกิดกรณีที่คนซึ่งก้าวหน้าที่สุดทางวิทยาศาสตร์ในแล็บจะได้ใช้ทักษะงานมือของตน และในทางกลับกัน คนที่เก่งที่สุดในการลงมือทำก็ไม่ค่อยได้รับโอกาสให้ใช้ความสามารถนั้นอย่างเต็มที่ในทางวิทยาศาสตร์
คนจากฝั่งนั้นที่มาแล็บของฉันในตอนนั้น ซึ่งทำงานร่วมกับลูกค้าที่ไม่ใช่งานวิจัย ไม่มีอะไรน่าอายในการใช้งาน อุปกรณ์มือสอง ที่ยังมีสติกเกอร์สินค้าคงคลังของเจ้าของเดิมติดอยู่ ตรงกันข้าม เรายังพิสูจน์ได้อย่างต่อเนื่องว่ามันทำงานได้เทียบเท่าหรือดีกว่างานภายในบริษัทของพวกเขาเอง
พวกเขาไม่เคยคิดจะใช้อุปกรณ์ส่วนเกินของบริษัทตัวเอง หรือแม้แต่ลงไปดูว่ามีของกองท่วมท้นอยู่ในคลังแค่ไหน มันเป็นวัฒนธรรมที่คนไม่ทำกันแบบนั้นอยู่แล้ว
คิดว่าวิดีโอทำออกมาได้ดีมาก การสื่อสารวิทยาศาสตร์ให้คนทั่วไปเข้าถึงได้ในระดับที่เหมาะสมนั้นยาก แต่ Derek ทำได้ยอดเยี่ยม
โดยเฉพาะคำอธิบายเรื่อง LED ช่วงประมาณนาทีที่ 4 ที่ดีมาก มีใครที่คุ้นกับฟิสิกส์สารกึ่งตัวนำช่วยบอกได้ไหมว่าคำอธิบายนี้จำลองความเป็นจริงได้ดีแค่ไหน?
เวลาพูดว่าอิเล็กตรอน “รับรู้” อะตอมรอบข้าง หมายถึงผลลัพธ์ที่เกิดจากการที่วัสดุเป็นผลึก คือมีโครงสร้างที่เป็นระเบียบและซ้ำอย่างสม่ำเสมอ โครงสร้างที่เป็นระเบียบนี้สร้าง ศักย์แบบคาบ ขึ้นมา แล้วนำสิ่งนี้ใส่เข้าไปในสมการชเรอดิงเงอร์ จากนั้นใช้เงื่อนไขความต่อเนื่องกับสมมาตรเชิงการเลื่อนกับฟังก์ชันคลื่น
เมื่อคำนวณคำตอบของสมการชเรอดิงเงอร์ภายใต้เงื่อนไขนั้น ก็จะได้ระดับพลังงานที่อนุญาตและไม่อนุญาต และยังเผยให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานกับโมเมนตัมภายในโครงผลึกด้วย อ่านวิกิพีเดียของ Kronig-Penney Model แล้วจะตามกระบวนการได้
เรื่องนี้ขึ้นกับความเป็นคาบ จึงอาจแตกต่างกันตามทิศทางภายในผลึก ถึงอย่างนั้นคำอธิบายก็ไม่ได้ผิด เพราะตอนเติบโตอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ เราจะจัดแนวผลึกให้กระแสไหลในทิศทางที่ต้องการอยู่แล้ว ดังนั้นผลลัพธ์แบบง่ายที่มอง band gap เป็นตัวเลขเดียวจึงยังใช้ได้
การอธิบายว่าแถบพลังงานเอียงลงเมื่อมีศักย์หรือแรงดันไฟฟ้ามากระทำ ก็สอดคล้องดีกับวิธีวาดการเปลี่ยนแปลงศักย์ในแผนภาพอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ ดูได้จาก Solid State Electronic Devices ของ Streetman และ Banerjee
มันเป็นบทนำที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับพฤติกรรมของสารกึ่งตัวนำ แต่ก็อย่างที่คนอื่นพูดไว้ มันละรายละเอียดสำคัญมากอย่าง direct band gap และ indirect band gap ไป ประเด็นที่วิดีโอข้ามไปคือ แม้ผลึกจะเป็นโครงสร้างซ้ำที่มีระเบียบสูง แต่มันไม่ได้ดูเหมือนกันทุกทิศทาง ดังนั้นจึงไม่ได้มี band gap เดียว แต่มีหลายค่า depending on direction ของผลึกที่เราพิจารณา
คุณอาจถามว่าทำไมทิศทางถึงสำคัญ ตรงนี้ต้องกลับลงไปลึกในควอนตัมอีกครั้ง ในสารกึ่งตัวนำ เมื่อโฟตอนเดี่ยวถูกดูดกลืน ทั้งโมเมนตัมและพลังงานต้องถูกอนุรักษ์ โมเมนตัมของโฟตอนที่ระดับ band gap ของ Silicon นั้นเล็กมาก ขณะที่โมเมนตัมของอิเล็กตรอนนำที่อุณหภูมิห้องมีค่ามากกว่ามาก ดังนั้นถ้าทำให้ง่ายลงเล็กน้อย การเปลี่ยนสถานะจากการดูดกลืนโฟตอนจึงเกิดขึ้นโดยแทบไม่มีการเปลี่ยนโมเมนตัม และเราจะเห็นเฉพาะโครงสร้างแถบพลังงานของทิศทางผลึกหนึ่ง ๆ และตัวพาประจุอิสระที่สอดคล้องกัน
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Silicon มี indirect band gap และอิเล็กตรอนในแถบนำที่พลังงานต่ำสุดกับโฮลในแถบวาเลนซ์มีโมเมนตัมต่างกัน ผลก็คือเราสามารถทำให้มันดูดกลืนโฟตอนเพื่อสร้างตัวตรวจจับได้ แต่ไม่สามารถทำให้มันปล่อยโฟตอนอย่างมีประสิทธิภาพแบบ LED ได้ วิดีโอผิดในจุดนี้
อย่างไรก็ตาม แก่นหลักของวิดีโอคือ LED สีน้ำเงินในระบบวัสดุ GaN และ GaN ก็เป็นวัสดุ direct band gap อย่างชัดเจน ดังนั้นจึงไม่ใช่ปัญหาใหญ่ หากมีใครสร้างอุปกรณ์เปล่งแสงที่ผลิตจาก Silicon บริสุทธิ์ได้จริง มันจะเป็นการปฏิวัติครั้งใหญ่ของ optical computing และ photonics อย่างแท้จริง อย่างน้อยก็มีการพยายามกันมานานกว่า 20 ปีราวกับเป็นจอกศักดิ์สิทธิ์
https://en.wikipedia.org/wiki/Quasiparticle
https://www.chu.berkeley.edu/wp-content/uploads/2020/01/Chen...
https://www.iue.tuwien.ac.at/phd/wessner/node31.html
มันเหมือนสถานการณ์แบบ “ขอบคุณสำหรับยอดขายระดับหลายพันล้านดอลลาร์นะ แต่ยังจำได้ไหมว่าฉันเคยบอกว่าอย่าพยายามแก้ปัญหา LED สีน้ำเงินด้วย GaN เอาละ รับค่า สิทธิบัตร 147 ดอลลาร์ ของนายไป แล้วเก็บโต๊ะซะ นายถูกไล่ออก”
ผมหาไม่ค่อยเก่งเลยหาไม่เจอมากนัก แต่เจอบทสัมภาษณ์นี้
https://www.jsap.or.jp/jsapi/Pdf/Number02/Interview.pdf
ชอบตรงที่ในบทสัมภาษณ์ช่วงท้าย Nakamura อธิบายว่าเขาเติบโตมาใน หมู่บ้านชาวประมง ที่มองเห็นทะเลได้ และนั่นทำให้เขาชอบสีน้ำเงิน
หลังจาก LED สีน้ำเงินออกสู่ตลาดในช่วงทศวรรษ 1990 ไม่ถึง 10 ปีมันก็กลายเป็นของโชว์ขายไม่กี่ดอลลาร์ตามย่านขายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ช่วงเวลาเดียวกันนั้น ชุมชนสายเทคนิคคอมพิวเตอร์บนเว็บก็เติบโตอย่างมากด้วย เช่นพวกเว็บบอร์ดต่าง ๆ
การมาบรรจบกันโดยบังเอิญนี้กลายเป็นความสัมพันธ์แบบรักแรกพบ ย้อนกลับไปดูแล้ว ทั้งที่เพิ่งราว 20 ปีก่อนเท่านั้น แต่ในช่วงไม่กี่ปีแถว ๆ 2000~2005 กระแสที่ขาดไม่ได้ของวัฒนธรรมคอมพิวเตอร์เนิร์ดคือ กระแสคลั่ง LED สีน้ำเงิน
มันให้ความรู้สึกเหนือชั้น ล้ำสมัย หายาก และเท่มากทางเทคนิค พอย้อนนึกถึงการยัด LED ใส่เคสพีซีแบบมีหน้าต่างเต็มไปหมด ทำให้สว่างจ้าด้วยหลอด cold cathode แล้วค่อย ๆ ดัดแปลงเมาส์ ลำโพง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สารพัดให้เป็นสีน้ำเงิน ตอนนี้ก็ดูน่าขำ
ผ่านไปอีกไม่กี่ปี ราว ๆ ปี 2005 เป็นต้นมา ตลาดเชิงพาณิชย์ก็ดึงกระแสนั้นไปใช้จนมันกลายเป็นเรื่องน่าเบื่อและตกยุค แฮ็กเกอร์กับโอเวอร์คล็อกเกอร์เลิกสนใจ และกลับเริ่มรู้สึกว่า LED ความสว่างสูงพวกนี้ชวนรำคาญ
ภายในราว 5 ปี กระแส LED สีน้ำเงินในวัฒนธรรมโมดิฟายก็เริ่มขึ้น พุ่งถึงจุดสูงสุด ถูกทำให้เป็นสินค้าเชิงพาณิชย์ และกลายเป็นตัวปัญหา ถึงตอนนั้นพวกเราก็เริ่มเอา Blu-Tack มาปิดงานโมดิฟายที่สว่างแสบตาอย่างเร่งด่วน ซึ่งก็เป็นผลิตภัณฑ์สีน้ำเงินอีกอย่างหนึ่ง
จุดตัดอันสั้นระหว่าง LED สีน้ำเงินกับวัฒนธรรมแฮ็กเกอร์นี้สุดท้ายหายไปไหน? ในตลาดเชิงพาณิชย์ มันแปรสภาพเป็นกระแส “RGB” ของฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ที่มีไฟ เช่น พัดลม RGB เคส RGB หรือแผง RGB บนการ์ดจอ ถึงอย่างนั้นฉันก็ยังคิดว่า LED สีน้ำเงินยังดูเท่อยู่ดี
https://en.wikipedia.org/wiki/Blu_Tack
มันน่ารำคาญมากจนต้องเอาเทปหลายชนิดมาปิดไว้ ดีแล้วที่ยุคนั้นจบลง
เพราะอย่างนี้ ฉันถึงไม่เคยเข้าใจไฟตกแต่งในออฟฟิศเก่า
เป็นกำแพงที่มีไฟเล็กหลายสีติดกระจายอยู่ การใช้ LED แบบฝังจึงก็พอเข้าใจได้ แต่แทนที่จะใช้ LED สีแล้วติดแผ่นกระจายแสงแบบเป็นกลาง กลับใช้ LED แบบสามชุด แดง+เขียว+น้ำเงิน เพื่อสร้างแสงขาว แล้วด้านหน้าก็ติดพลาสติกสีแดง/เขียว/น้ำเงินเพื่อย้อมสีกลับเข้าไปอีก
ฉันพอเข้าใจได้ว่ามันอาจถูกกว่าสำหรับการประกอบหรือบำรุงรักษา แต่พอเห็นระบบที่ประกอบด้วยชิ้นส่วนซึ่งทำลายผลของกันและกันแบบนี้ก็รู้สึกต่อต้านทุกที มันให้ความรู้สึกเหมือนไม่ให้เกียรติเทคโนโลยี
Technology Connections ทำวิดีโอมา 3 ชิ้นในช่วง 5 ปีที่ผ่านมา โดยเน้นเรื่องเกลียด LED สีน้ำเงินที่ใช้กับไฟประดับเทศกาล ฉันน่าจะเคยดูแค่วิดีโอเมื่อ 2 ปีก่อน แต่ตอนนี้เหมือนจะเลี่ยงไม่พ้นแล้ว
สีน้ำเงินมันน้ำเงินเกินไปจริง ๆ เวลามองชุดไฟที่เป็นสีน้ำเงินล้วนแล้วแทบทนไม่ได้เลย ใช้แสงขาวแล้วคลุมด้วยพลาสติกสีน้ำเงินน่าจะถูกต้องกว่า
https://youtu.be/PBFPJ3_6ZWs?si=sTeRrqQ5umHsNCgz
https://youtu.be/cQgcTkXacAc?si=CDj0G9Sh7S-wbLjN
https://youtu.be/va1rzP2xIx4?si=cAp65hnmwtkrXgDc
นี่เป็นเรื่องราวเกี่ยวกับความพากเพียรและการไม่ยอมแพ้ที่น่าทึ่งและสร้างแรงบันดาลใจ
https://images.squarespace-cdn.com/content/v1/595d3fb837c581...
แต่ก็น่าหงุดหงิดจริง ๆ ที่ Nichia Corp ไม่รู้จักสำนึกบุญคุณ Nakamura มากพอ เขาเป็นคนนอกที่ฝ่าฟันอุปสรรคสารพัดและทำให้รายได้ของบริษัทมากกว่า 65% เกิดขึ้นได้
คนแบบซีอีโอของ Nichia ในตอนนั้น ที่เป็นหลานซึ่งรับช่วงบริษัทแบบตระกูลแล้วกลับทิ้งวิธีการที่ลุงเคยใช้จนประสบความสำเร็จ เป็นคนที่โง่มาก แม้การเล่นตัวเลขแบบไร้จินตนาการและความคับแคบแบบนั้นจะคอยฉุดรั้งอยู่ตลอดเวลา แต่ความสำเร็จก็เกิดขึ้นไม่ใช่เพราะพวกเขา หากเป็นทั้งที่มีพวกเขาขวางอยู่ต่างหาก
นอกจากการไม่เชื่อฟังแล้ว เขายังทำให้หัวหน้าดูเหมือนคนโง่อีกด้วย แน่นอนว่าก็ค่อนข้างชัดเจนว่าเรื่องที่เราได้ยินนั้นเป็นฝั่งของ Nakamura เพียงด้านเดียว
10 นาทีแรกคือคำอธิบายเรื่องตัวนำ ฉนวน และสารกึ่งตัวนำที่ดีที่สุดเท่าที่ฉันเคยเห็น ส่วนที่เหลือคือเรื่องราวของมนุษย์ที่ชวนติดตามและมีวิทยาศาสตร์ประกอบอย่างลงตัว
ฉันรู้สึกได้ถึงจิตวิญญาณของ นักประดิษฐ์และนักทดลอง อย่างชัดเจน และช่วงท้ายก็ยังมีถ้อยคำฝากถึงคนที่ทำงานด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและนิวเคลียร์ฟิวชันด้วย
วิดีโอนี้สำหรับฉันในวัยผู้ใหญ่ ก็เหมือนกับที่ Back to the Future เคยเป็นตอนเด็ก ๆ มันมีทุกอย่างที่ต้องการ
วิดีโอนี้ทำให้นึกถึงการสัมภาษณ์งานเมื่อหลายปีก่อน ฉันเคยคุยกับสตาร์ตอัปหุ่นยนต์ที่น่าสนใจแห่งหนึ่งในโตเกียว แต่ถูกปฏิเสธเพราะฉันมีแค่ปริญญาโท ในขณะที่ผู้สมัครอีกคนมีปริญญาเอก
งานนั้นให้เงินเดือน 65,000 ดอลลาร์ แทบไม่มีหุ้น และสวัสดิการก็น้อยมาก อีกไม่กี่สัปดาห์ต่อมา ฉันได้งานที่ซานฟรานซิสโกซึ่งมีค่าตอบแทนรวมเกิน 250,000 ดอลลาร์ พร้อมสวัสดิการมากมาย
ค่าตอบแทนวิศวกรในญี่ปุ่นค่อนข้างต่ำ และภาพจำเรื่องใช้แรงงานจนคุ้มก็ยังเป็นความจริงอยู่
ยิ่งไปกว่านั้น หลายคนในกลุ่มนี้ก็พูดอังกฤษได้คล่อง ถ้าอยู่แถบ Bay Area ก็สามารถทำงานครึ่งเวลาแล้วได้เงินเป็นสองเท่า
หากจะยืมสำนวนหลาย ๆ แบบมาใช้ ก็อาจพูดได้ว่า “ที่พวกเรามี LED สีน้ำเงินใช้กัน เป็นเพราะมีคนคนหนึ่งยอมเดิมพันเวลาหลายปีของชีวิตกับไอเดียของตัวเอง ท่ามกลางเสียงคัดค้านอย่างหนัก”
สำหรับพวกเรา นี่เป็นเรื่องที่ยอดเยี่ยม แต่ก็ควรมองต้นทุนที่แท้จริงของความสำเร็จนี้ด้วย อาจมีคนหลายร้อย หรือไม่ก็หลายพันคน ที่ทุ่มเททำงานหนักและเดิมพันเวลาหลายปีของชีวิตไป แต่กลับล้มเหลว หากพูดแบบ Willy Wonka พวกเขาแพ้และไม่ได้อะไรเลย
ถ้ามีคนหลายพันคนที่ทำงานหนักและเดิมพันเวลาหลายปีของชีวิตไปแต่ล้มเหลว คนส่วนใหญ่ในนั้นก็คงไม่ได้หมกมุ่นทำงานอยู่ในห้องแล็บ
บางคนอาจหาเลี้ยงชีพอยู่ในที่ทำงานอย่างบริษัทฟาสต์ฟู้ด หรือแย่กว่านั้น อาจอยู่ในตำแหน่งที่แม้แต่จะซ่อมเครื่องมิลค์เชคที่เสียก็ยังถูกขัดขวาง
ในทางกลับกัน คนที่มีปริญญาเอกแต่ไม่ได้เป็นนักทดลองที่โดดเด่นกลับครอบครองสัดส่วนของอุปกรณ์และสิ่งอำนวยความสะดวกอยู่มาก นั่นจึงทำให้ต่อให้มีสิ่งอำนวยความสะดวกราคาแพงอยู่มหาศาลก็ไม่ได้ช่วยอะไร และคนส่วนใหญ่ที่อาจทำบางสิ่งให้สำเร็จได้จริง ก็จบลงโดยไม่เคยได้ทำงานแบบนั้นเลย