หลอดไฟโฆษณา

หลอดไฟโฆษณา

การทำงานของหลอดไฟโฆษณา

          

   หลอดไฟโฆษณาหรือหลอดนีออนเป็นหลอดแก้วขนาดเล็กที่ถูกลนไฟแล้วดัดให้เป็นรูปภาพหรือตัวอักษรต่างๆ ไม่มีไส้หลอด แต่ที่ปลายทั้งสองข้างจะมีขั้วไฟฟ้าทำด้วยโลหะต่อกับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงประมาณ 10,000โวลต์ ภายในหลอดชนิดนี้จะสูบอากาศออกจนเป็นสุญญากาศหมดแล้วบรรจุใส่ก๊าซบางชนิดที่จะให้พลังงานแสงสีต่างๆออกมาเมื่อมีกระแสไฟฟ้าผ่าน เช่น ก๊าซนีออนให้แสงสีแดงหรือส้ม ก๊าซฮีเลียมให้แสงสีชมพู ความต่างศักย์ที่สูงมากๆ จะทำให้ก๊าซที่บรรจุไว้ในหลอดเกิดการแตกตัวเป็นอิออน และนำไฟฟ้าได้ เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซเหล่านี้จะทำให้ก๊าซร้อนติดไฟให้แสงสีต่างๆได้และเป็น หลอดไฟฟ้าที่ทำงานด้วยหลักการปล่อยประจุความเข้มสูง มีปริมาณเส้นแรงของแสงสว่างต่อวัตต์สูงกว่าหลอดชนิดอื่น ๆ ส่องสว่างได้ไกล เหมาะกับงานสนาม นิยมใช้ตามถนน บริเวณเสาไฟฟ้าและโรงงานอุตสาหกรรมนิยมติดตั้งควบคู่กับดวงโคมเสมอ

       การทำงานของหลอดนีออน เมื่อไส้หลอดเผาจนร้องแดง ทำให้อิเล็กตรอนจากไส้หลอดวิ่งชนอะตอมของก๊าซที่บรรจุอยู่ภายในหลอด เกิดการแตกตัวเป็นอิออนและมีสมบัตินำไฟฟ้า ซึ่งจะร้อนและติดไฟให้พลังงานแสงสีต่างๆ

หลอดนีออน (Neon Lamp)

เป็นหลอดไฟฟ้าชนิด ที่มีการบรรจุก๊าซต่างๆ เข้าไปเพื่อทำให้ เกิดแสงสว่างเป้นสีต่าง ๆ ตามชนิดของสารหรือก๊าซที่บรรจุเข้าไป ส่วนใหญ่จะใช้เป็นไฟประดับหรือติดป้ายโฆษณาตามสถานที่ต่าง ๆ บางครั้งอาจดัดหลอดให้มีรูปร่างเป็นตัวอักษรและข้อความต่าง ๆ โดยทั่วไปหลอดนีออนจะแบ่งประเภทตามแรงดันได้2ประเภทคือแรงดันสูงและแรงดันต่ำ

เป็น หลอดปล่อยประจุความดันไอต่ำ สีของหลอดมี 3 แบบคือ daylight ,cool white และ warm white เช่นเดียวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ แบบที่ใช้งานกันมากคือหลอดเดี่ยว มีขนาดวัตต์ 5 7 9 11 วัตต์และหลอดคู่ มีขนาดวัตต์ 10 13 18 26 วัตต์ เป็นหลอดที่พัฒนาขึ้นมาแทนที่หลอดอินแคนเดสเซนต์ และมีประสิทธิผลสูงกว่าหลอดอินแคนเดสเซนต์ คือประมาณ 50-80ลูเมนต่อวัตต์ และ อายุการใช้งานประมาณ 5,000-8,000 ชม จัดเป็นหลอดประหยัดไฟที่นิยมใช้กันมากขึ้นในปัจจุบันเนื่องจากให้แสงสว่าง สูง อายุการใช้งานยาวนาน แสงสีที่นุ่มนวล และความร้อนที่ตัวหลอดน้อยกว่า เมื่อเทียบกับหลอดincandescent คุณลักษณะดังกล่าวจึงเหมาะกับการนำไปใช้ ให้แสงสว่างในอาคารแทนหลอด incandescent และนอกอาคารเป็นบางแห่ง โดยเฉพาะบริเวณที่ต้องเปิดไฟทิ้งไว้ เป็นเวลานานๆ ชนิดของหลอดคอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์1.แบบใช้บัลลาสต์ภายนอก แต่ที่ตัวหลอดจะมีสตาร์ทเตอร์ติดตั้งไว้ภายในเรียบร้อยแล้ว เรียกทั่วไปว่าหลอดตะเกียบ อาจมีลักษณะรูปร่างต่างกันออกไปในแต่ละรุ่นและยี่ห้อ

สมบัติบางประการและประโยชน์ของก๊าซเฉื่อย

1 ฮีเลียม (He)
เป็นก๊าซที่มีมวลโมเลกุลน้อยและไม่ ติดไฟ จึงใช้บรรจุบอลลูนแทนก๊าซไฮโดรเจนซึ่งติดไฟได้ง่าย นอกจากนี้ยังใช้ผสมกับก๊าซออกซิเจนด้วยอัตราส่วน 4ต่อ 1 โดยปริมาตร เพื่อใช้ในการหายใจสำหรับผู้ที่จะลงไปทำงานใต้ทะเล หรือสำหรับนักประดาน้ำ ทั้งนี้เนื่องจากใต้ท้องทะเลลึกมีความกดดันสูง ถ้าหายใจด้วยอากาศปกติ จะทำให้ก๊าซไนโตรเจนในอากาศละลายในโลหิต และเมื่อกลับขึ้นมาที่ความดันปกติไนโตรเจนที่ละลายอยู่ในโลหิตจะเปลี่ยน สถานะเป็นก๊าซปุดขึ้นมา ดันผนังเส้นโลหิต ทำให้เกิดอาการเจ็บปวดกล้ามเนื้อและทำให้เสียชีวิตในที่สุด แต่ถ้าใช้ก๊าซออกซิเจนผสมกับฮีเลียมจะไม่เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าว เนื่องจากฮีเลียมละลายในโลหิตได้น้อยกว่า ก๊าซไนโตรเจน จึงแก้ปัญหานี้ได้ นอกจากนี้ยังใช้ฮีเลียมเหลว ซึ่งมีจุดเดือดต่ำมากเป็นสารหล่อเย็น เพื่อใช้ศึกษาสมบัติของสารที่อุณหภูมิต่ำ อย่างไรก็ตามฮีเลียมเป็นก๊าซที่เตรียมได้ยากและมีราคาแพง

2. อาร์กอน (Ar)

ใช้ เป็นก๊าซบรรจุในหลอดไฟ เพื่อให้ไส้หลอดมีอายุการใช้งานที่นานขึ้นทั้งนี้เพราะอาร์กอนไม่ทำ ปฏิกิริยากับไส้หลอด ขณะที่ร้อน ถ้าบรรจุอากาศในหลอดไฟฟ้า ไส้หลอดจะทำปฏิกิริยากับก๊าซต่าง ๆ ทำให้ขาดง่าย นอกจากนี้ยังใช้อาร์กอนบรรจุในหลอดไฟโฆษณา โดยบรรจุในหลอดแก้วเล็ก ๆ ภายใต้ความดันต่ำ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไป จะได้แสงสีมว่งน้ำเงิน นอกจากนี้ยังใช้อาร์กอนในอุตสาหกรรมการเชื่อมโลหะ

3.นีออน ( Ne)

ใช้บรรจุในหลอดไฟโฆษณาเช่นเดียวกับ อาร์กอน โดยให้สีแสงไฟเป็นสีส้มหรือสีส้มแดง

4.คริปทอน (Kr) และซีนอน (Xe)

ไม่ค่อยได้ใช้ประโยชน์มากนัก โดย Kr ใช้ในหลอดไฟแฟลช สำหรับถ่ายรูปความเร็วสูง ส่วน Xe ใช้เป็นยาสลบ แต่ราคาแพงมาก

สำหรับเรดอน (Ra) เป็นธาตุกัมมันตรังสี ใช้รักษาโรคมะเร็ง

ใน ปัจจุบันมีการนำกีาซเฉื่อยบางชนิด เช่น Ar และ Kr บรรจุในหลอดผลิตแสงเลเซอร์เพื่อใช้เป็นตัวกลางสำหรับสร้างความถี่ต่าง ๆ กันของแสงเลเซอร์

    

  

ก๊าซที่บรรจุให้พลังงานแสงสีต่างๆ                                     

1.ไอปรอท ให้พลังงานแสงสีฟ้าปนเขียว

2.ก๊าซอาร์กอนให้พลังงานแสงสีขาวปนฟ้า

3.ก๊าซฮีเลียมให้พลังงานแสงสีชมพู

4.โอโซเดียมให้พลังงานแสงสีเหลือง

5.ก๊าซนีออนให้พลังงานแสงสีแดงหรือสีส้ม  

ตัวอย่างรูปหลอดไฟโฆษณา

          

หลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent Lamp)

      หลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamp)ทำด้วยหลอดแก้วที่สูบอากาศออกจนหมดแล้วบรรจุไอปรอทไว้เล็กน้อย มีไส้ที่ปลายหลอดทั้งสองข้าง หลอดเรืองแสงอาจทำเป็นหลอดตรง หรือครึ่งวงกลมก็ได้  ส่วนประกอบและการทำงานของหลอดเรืองแสง มีดังนี้

            1. ตัวหลอด  ภายในสูบอากาศออกจนหมดแล้วบรรจุไอปรอทและก๊าซอาร์กอน เล็กน้อย  ผิวด้านในของหลอดเรืองแสงฉาบด้วยสารเรืองแสงชนิดต่างๆ แล้วแต่ความต้องการให้เรืองแสงเป็นสีใด เช่น ถ้าต้องการให้เรืองแสงสีเขียว ต้องฉาบด้วยสารซิงค์ซิลิเคต แสงสีขาวแกมฟ้าฉาบด้วยมักเนเซียมทังสเตน แสงสีชมพูฉาบด้วยแคดเนียมบอเรต เป็นต้น
           2. ไส้หลอด ทำด้วยทังสเตนหรือวุลแฟรมอยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้ไอปรอทที่บรรจุไว้ในหลอดกลายเป็นไอมากขึ้น แต่ขณะนั้นกระแสไฟฟ้ายังผ่านไอปรอทไม่สะดวก เพราะปรอทยังเป็นไอน้อยทำให้ความต้านทานของหลอดสูง
          3. สตาร์ตเตอร์ ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ไฟฟ้าอัตโนมัติของวงจรโดยต่อขนานกับหลอด ทำด้วยหลอดแก้วภายในบรรจุก๊าซนีออนและแผ่นโลหะคู่ที่งอตัวได้ เมื่อได้รับความร้อน  เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซนีออน ก๊าซนีออนจะติดไฟเกิดความร้อนขึ้น ทำให้แผ่นโลหะคู่งอจนแตะติดกันทำให้กลายเป็นวงจรปิดทำให้กระแสไฟฟ้าผ่านแผ่น โลหะได้ครบวงจร   ก๊าซนีออนที่ติดไฟอยู่จะดับและเย็นลง แผ่นโลหะคู่จะแยกออกจากกันทำให้เกิดความต้านทานสูงขึ้นอย่างทันทีซึ่งขณะ เดียวกันกระแสไฟฟ้าจะผ่านไส้หลอดได้มากขึ้นทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้นมาก  ปรอทก็จะเป็นไอมากขึ้นจนพอที่นำกระแสไฟฟ้าได้
         4. แบลลัสต์  เป็นขดลวดที่พันอยู่บนแกนเหล็ก  ขณะกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดแรงเคลื่อน ไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น เมื่อแผ่นโลหะคู่ในสตาร์ตเตอร์แยกตัวออกจากกันนั้นจะเกิดวงจรเปิดชั่วขณะ    แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในแบลลัสต์จึงทำให้เกิดความต่าง ศักย์ระหว่างไส้หลอดทั้งสองข้างสูงขึ้นเพียงพอที่จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ไอปรอทจากไส้หลอดข้างหนึ่งไปยังไส้หลอดอีกข้างหนึ่งได้   แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากแบลลัสต์นั้นจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า เหนี่ยวนำไหลสวนทางกับกระแสไฟฟ้าจากวงจรไฟฟ้าในบ้าน ทำให้กระแส ไฟฟ้าที่จะเข้าสู่วงจรของหลอดเรืองแสงลดลง

                        หลักการทำงานของหลอดเรืองแสง
           เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอทจะคายพลังงานไฟฟ้าให้อะตอมไอปรอท ทำให้อะตอมของไอปรอทอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น (excited state) และอะตอมของปรอทจะคายพลังงานออกมาเพื่อลดระดับพลังงาน  ในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งอยู่ในช่วงของแสงที่มองไม่เห็น เมื่อรังสีนี้กระทบสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ที่ผิวหลอด สารเรืองแสงจะเปล่งแสงสีต่างๆตามชนิดของสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ในหลอดนั้น

                        ข้อดีของหลอดเรืองแสง
         1. เมื่อให้พลังงานไฟฟ้าเท่ากันจะให้แสงสว่างมากกว่าหลอดไฟฟ้าแบบธรรมดาประมาณ 4  เท่า และมีอายุการใช้งานนานกว่าหลอดไฟฟ้าธรรมดาประมาณ 8 เท่า
         2. อุณหภูมิของหลอดไม่สูงเท่ากับหลอดไฟฟ้าแบบธรรมดา
         3. ถ้าต้องการแสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้าธรรมดา จะใช้วัตต์ที่ต่ำกว่า จึงเสียค่าไฟฟ้าน้อยกว่า
                      ข้อเสียของหลอดเรืองแสง
         1. เมื่อติดตั้งจะเสียค่าใช้จ่ายสูงกว่าหลอดไฟฟ้าแบบธรรมดา เพราะต้องใช้แบลลัสต์และสตาร์ตเตอร์ เสมอ
         2. หลอดเรืองแสงมักระพริบเล็กน้อยไม่เหมาะในการใช้อ่านหนังสือ

         ตัวเลขที่ปรากฏบนหลอดไฟฟ้าธรรมดาและหลอดเรืองแสงซึ่งบอก กำลังไฟฟ้าเป็นวัตต์(W) เป็นการบอกถึงปริมาณพลังงานไฟฟ้าที่ใช้ไปใน 1 วินาที เช่น 20 W หมายถึง หลอดไฟฟ้านี้จะใช้พลังงานไป 20 จูลในเวลา 1 วินาที ดังนั้นหลอดไฟฟ้าและหลอดเรืองแสงที่มีกำลังไฟฟ้ามาก เมื่อใช้งานก็ยิ่งสิ้นเปลืองกระแสไฟฟ้ามาก ทำให้เสียค่าใช้จ่ายมากขึ้นด้วย  ปัจจุบันมีการผลิตหลอดไฟพร้อมอุปกรณ์ประกอบ เช่น บัลลาสต์ แบบประหยัดพลังงานขึ้นมาใช้หลายชนิด  เช่น หลอดตะเกียบ หลอดผอม บัลลาสต์เบอร์ 5 เป็นต้น

 

โครงสร้างภายในของหลอดเรืองแสง

     หลอดเรืองแสงมีลักษณะเป็นหลอดแก้วที่มีฝาปิดหัวท้าย (รูปที่ 1) มีขั้วติดอยู่บนแต่ละฝาเพื่อเป็นตัวนำไฟฟ้าสู่ชั้นส่วนประกอบภายในที่เรียกว่าแคโทดหรือไส้หลอด ภายในตัวหลอดจะบรรจุเม็ดปรอทและก๊าซเฉื่อยไว้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นก๊าซอาร์กอนและนีออนส่วนผิวหน้าด้านในของหลอดแก้วจะฉาบไว้ด้วยผงเรืองแสงที่เรียกว่า ฟอสฟอร์ซึ่งจะเรืองแสงขึ้นเมื่อมีรังสีอัลตราไวโอเลตส่องมากระทบ

                จากที่กล่าวไปนั้น จึงมีข้อควรระวังสำหรับการทิ้งหลอดเรืองแสงที่เสียแล้วว่าอย่าได้ทุบให้มันแตกเป็นอันขาด เพราะภายในหลอดมีปรอทซึ่งเป็นสารพิษบรรจุอยู่ นอกจากนี้ยังอาจจะถูกเศษแก้วบางๆ ของหลอดได้

 

การเรืองแสงของหลอดเรืองแสง

                การเรืองแสงขึ้นของหลอดเรืองแสงนั้นมีกระบวนการเป็นขั้นตอน (รูปที่ 2 ) กล่าวคือ ในขั้นต้นจะมีการผลิตรังสีอัลตราไวโอเลตที่ตามองไม่เห็นขึ้นก่อน  จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นแสงสว่างที่ตามองเห็นได้ กระบวนการจะเริ่มต้นเมื่อไส้หลอดได้รับแรงดันไฟฟ้าแล้วปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมาประจุก๊าซภายในหลอดก๊าซที่ถูกประจุนี้ จะเป็นตัวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านถึงกันระหว่างไส้หลอดทั้งสอง ความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดนี้ จะทำให้เม็ดปรอทกลายเป็นไอ และถูกอิเล็กตรอนในกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดในขณะนั้นเองชนและปลดปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตออกมา เมื่อรังสีอัลตราไวโอเลตชนกระทบเข้ากับอะตอมของผงฟอสฟอร์ที่ฉาบผิวหลอดไว้ก็จะเกิดเรืองแสงสว่างที่ตามองเห็นได้             

 

บัลลาสต์และสตาร์ตเตอร์

                บัลลาสต์ เป็นชิ้นส่วนประกอบที่สำคัญในชุดของชิ้นส่วนประกอบของหลอดเรืองแสง ทำหน้าที่ปรับคุมกระแสไฟฟ้าที่ไหลสู่ไส้หลอด เปรียบเหมือนหม้อแปลงขนาดเล็ก ซึ่งมีหลักการทำงานพื้นฐานเช่นเดียวกับหม้อแปลงไฟฟ้าโดยทั่วไปคือ ทำหน้าที่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นในขณะเริ่มต้นจุดให้หลอดเรืองแสงทำงาน นอกจากนี้ยังมีชิ้นส่วนประกอบภายในซึ่งทำหน้าที่บังคับหน่วงกระแสไฟฟ้าด้วย อำนาจแม่เหล็กเพื่อควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลสู่ไส้หลอดมิให้สูงเกินไป อันอาจมีผลทำให้ไส้หลอดขาดเร็วกว่าท่าควร

                หลอดเรืองแสงที่ใช้กันอยู่ในประเทศไทยเป็นแบบระบบเก่า ตัวบัลลาสต์จะลดค่าแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับใช้ในการเริ่มจุดให้หลอดทำงาน ลงด้วยการเริ่มให้ความร้อนแก่ไส้หลอดก่อนโดยผ่านกระแสไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อย ผ่านทางสตาร์ตเตอร์ ส่วนหลอดเรืองแสงที่ใช้กันอยู่ในต่างประเทศเป็นแบบระบบใหม่จะมีการสร้างแรง ดันไฟฟ้าในขณะเริ่มจุดหลอด โดยไม่ต้องใช้สตาร์เตอร์เลยโดยปกติทั่วไปบัลลาสต์จะมีอายุใช้งานนานประมาณ 12 ปี  การเปลี่ยนบัลลาสต์ใหม่ ให้ต่อสายไฟตามผังสายไฟที่แสดงไว้บนบัลลาสต์ 

ระบบการเริ่มจุดหลอดเรืองแสง

1.  เมื่อเปิดสวิตซืให้กระแสไฟฟ้าสู่ระบบ บัลลาสต์จะจัดจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้แก่สตาร์เตอร์ ภายในสตาร์ตเตอร์จะประกอบด้วยหลอดแก้วที่ประจุก๊าซนีออนไว้ ภายในหลอดแก้วมีขั้วของหน้าสัมผัส 2 ขั้ว ทำหน้าที่เป็นสวิตช์อัตโนมัติ ทำงานได้ด้วยความร้อน ดังนั้น หลอดแก้วนี้จึงเรียกว่า “สวิตช์ความร้อน” แรงดันไฟฟ้าที่บัลลาสต์จัดจ่ายให้ดังกล่าวข้างต้นนั้นไม่สูงพอที่จะก่อให้เกิดขั้นตอนการเรืองแสงของหลอดได้ แต่จะทำให้เกิดประกายไฟฟ้าขึ้นระหว่างขั้วหน้าสัมผัสของสวิตช์ความร้อนทั้ง 2 ขั้ว

2.  ขั้วหน้าสัมผัสขั้วหนึ่งมีลักษณะเป็นแถบโลหะคู่ซึ่งจะคลายถ่างออกได้เมื่อ ได้รับความร้อนจากประกายไฟฟ้าทำให้สวิตช์ความร้อนเริ่มเปิดทำงานปล่อยให้มี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในวงจรได้ในขณะเดียวกัน แถบโลหะคู่จะเย็นลงพร้อมๆ กับที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรขณะนั้นเริ่มทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น

3.  ใน 2-3 วินาทีต่อจากนั้น แถบโลหะคู่ก็จะงอตัวกลับเข้า มา ตัดให้สวิตช์ความร้อนหยุดทำงาน ซึ่งก็จะเป็นเวลาพอดีกับที่แรงดันไฟฟ้าจากบัลลาสต์ก่อให้เกิดประจุเคลื่อน ที่ระหว่างไส้หลอดที่ถูกอุ่นให้ร้อนได้ ต่อจากนั้นแล้ว กระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะไหลผ่านหลอดโดยตรง ส่วนสวิตช์ความร้อนของสตาร์ตเตอร์จะถูกตัดออกจากวงจรไป

 

 หลอดไฟฟ้า

หลอดไฟฟ้า มีส่วนประกอบดังนี้

ส่วนประกอบของหลอดไฟฟ้าแบบเขี้ยว

• ไส้หลอด ครั้งแรก เอดิสันใช้คาร์บอนเส้นเล็ก ๆ เป็นไส้หลอด ซึ่งมีปัญหาคือ ไส้หลอดขาดง่ายเมื่อได้รับความร้อน ปัจจุบันไส้หลอดทำด้วยทังสเตน ซึ่งเป็นโลหะที่หาง่าย ราคาไม่แพง มี ความต้านทานสูง มีจุดหลอดเหลวสูงมาก เมื่อได้รับความร้อนจึงไม่ขาดง่าย ลักษณะของไส้หลอด ขดไว้เหมือนสปริง มีขนาดแตกต่างกันขึ้นอยู่กับกำลังไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้า กล่าวคือ หลอดที่มีกำลังไฟฟ้าต่ำไส้หลอดจะใหญ่ ความต้านทานน้อย ส่วนหลอดที่มีกำลังไฟฟ้าสูง ไส้หลอดจะเล็ก มีความต้านทานมาก
• หลอดแก้ว ทำจากหลอดแก้วใส ทนความร้อนได้ดี ภายในสูบอากาศออกจนหมด แล้วบรรจุแก๊สไนโตรเจน และอาร์กอนเพียงเล็กน้อยไว้แทนที่ แก๊สที่บรรจุไว้นี้จะช่วยให้ทังสเตนที่ได้รับความร้อนไม่ระเหิดไปจับที่ผิว ในของหลอดไฟฟ้า ซึ่งจะทำให้หลอดไฟฟ้าดำ
• ขั้วต่อไฟ เป็นจุดต่อวงจรไฟฟ้าภายในหลอด

 

หลักการทำงานของหลอดไฟฟ้า

การ ที่หลอด ไฟฟ้าให้แสงสว่างได้เป็นไปตามหลักการดังนี้ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้หลอด ซึ่งมีความต้านทานสูง พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ทำให้ไส้หลอดร้อนจัดจนเปล่งแสง ออกมาได้ ซึ่งมีการเปลี่ยนรูปพลังงานดังนี้

 

พลังงานไฟฟ้า ----> พลังงานความร้อน ----> พลังงานแสง

 

หลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดฟลูออเรสเซนต์

(fluorescent) หรือหลอดเรืองแสง เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสว่างที่นิยมใช้กันมาก มีรูปร่างหลายแบบเช่น ทรงกระบอกสั้น ยาว ครึ่งวงกลม หรือวงกลม หลอดฟลูออเรสเซนต์ มีส่วนประกอบดังนี้

ส่วนประกอบของหลอดฟลูออเรสเซนต์

 

• ขั้วต่อไฟ เป็นจุดต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดฟลูออเรสเซนต์
• ไส้หลอด ทำด้วยโลหะทังสเตนอยู่ที่ปลายหลอดทั้งสองข้าง
• หลอดแก้ว ภายในหลอดสูบอากาศออกจนหมด แล้วใส่ไอปรอทไว้เล็กน้อย ผิวหลอดแก้วด้านใน ฉาบด้วยสารวาวแสง (fluorescent coating) ชนิดต่าง ๆ ซึ่งจะให้สีต่าง ๆ กันออกไป

อุปกรณ์ที่ต้องใช้ประกอบกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ มีดังนี้

แบลลัสต์ และสตาร์ตเตอร์

 

สตาร์ตเตอร์ (starter) ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์อัตโนมัติในขณะหลอดฟลูออเรสเซนต์ยังไม่ติด และหยุดทำงานเมื่อหลอดติดแล้ว

แบลลัสต์ (ballast) ทำหน้าที่เพิ่มความต่างศักย์ เพื่อให้หลอดฟลูออเรสเซนต์ติดในตอนแรก และทำให้กระแสไฟฟ้าที่ผ่านหลอดไฟลดลงเมื่อหลอดติดแล้ว พร้อมทั้งควบคุมให้กระแสไฟฟ้าคงตัว

การใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ทุกชนิดต้องต่อวงจรเข้ากับสตาร์ตเตอร์และแบลลัสต์ แล้วจึงต่อเข้ากับสายไฟฟ้าในบ้าน ดังรูป

การต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดฟลูออเรสเซนต์

 

หลักการทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์

 

การทำงานของหลอดฟลูออเรสเซนต์

เมื่อ กระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอท จะคายพลังงานไฟฟ้าให้แก่ไอปรอท ซึ่งจะทำให้อะตอม ของไอปรอทอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น (exited state) เป็นผลให้อะตอมปรอทคายพลังงานออกมาเพื่อ ลดระดับพลังงานในตัวเองในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งมองไม่เห็น เมื่อรังสีชนิดนี้ไปกระทบกับสารวาวแสงที่ฉาบไว้ที่ผิวด้านในของหลอดฟลูออเรส เซนต์ สารเหล่านี้จะเปล่งแสงได้ โดยให้แสงสีต่างๆตามชนิดของสารวาวแสงที่ฉาบไว้ภายในหลอดนั้น เช่น แคดเมียมบอเรท (Cadmium borate) ให้ แสงสีชมพู แคดเมียมซิลิเคท (Cadmium silicate) ให้แสงสีชมพูอ่อน แมกนีเซียมทังสเตท (Magnesium tungstate) ให้แสงสีขาวอมฟ้า แคลเซียมทังสเตท (Calcium tungstate) ให้แสงสีน้ำเงิน ซิงค์ซิลิเคท (Zinc silicate) ให้แสงสีเขียว ซิงค์เบริลเลียมซิลิเคท (Zinc Beryllium silicate) ให้แสงสีเหลืองนวล นอกจากนี้ยังอาจผสมสารวาวแสงเหล่านี้ เพื่อให้ได้แสงสีผสมที่แตกต่างกันออกไปได้อีกด้วย

ข้อเปรียบเทียบระหว่างหลอดไฟฟ้ากับหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งใช้พลังงานไฟฟ้าเท่ากัน

• หลอดไฟฟ้าสว่างน้อยกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ เมื่อมีจำนวนวัตต์เท่ากัน
• หลอดไฟฟ้ามีอายุการใช้งานสั้นกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์
• ขณะใช้งานอุณหภูมิของหลอดไฟฟ้าสูงกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์
• หลอดไฟฟ้าเสียค่าใช้จ่ายในการติดตั้งน้อยกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ เพราะหลอดฟลูออเรสเซนต์ต้องต่อวงจรเข้ากับแบลลัสต์และสตาร์ตเตอร์เสมอ

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์หรือที่เรียกกันทั่วไปว่าหลอดตะเกียบ หลอดคอมแพค

ฟลูออเรส เซนต์มี 2 ชนิด คือ ชนิดที่มีแบลลัสต์ภายใน สามารถใช้แทนหลอดไฟฟ้าแบบมีเขี้ยวและแบบเกลียวได้ อีกชนิดหนึ่งเป็นแบบที่มีแบลลัสต์อยู่ภายนอกจะมีขาเสียบ เพื่อต่อเข้ากับแบลลัสต์ สมบัติที่สำคัญของหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ คือ ช่วยประหยัดพลังงานไฟฟ้า และมีอายุการใช้งาน ที่ยาวนานกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์