หลอดไฟโฆษณา

หลอดไฟโฆษณา 
     หลอดไฟโฆษณา เป็นหลอดแก้วขนาดเล็กที่ถูกลนไฟดัดให้เป็นรูปภาพหรือตัวอักษรต่าง ๆ ไม่มีไส้หลอดไฟ แต่ที่ปลายทั้ง 2 ข้างจะมีขั้วไฟฟ้าทำด้วยโลหะต่อกับแหล่ง กำเนิดไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงประมาณ 10,000 โวลต์ ภายในหลอดชนิดนี้จะสูบอากาศออกจนเป็น สูญญากาศ แล้วบรรจุแก๊สบางชนิดที่จะให้แสงสีต่าง ๆ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน เช่น แก๊สนีออน จะให้แสงสีแดง หรือส้ม แก๊สฮีเลียมให้แสงสีชมพู แก๊สอาร์กอนให้แสงสีขาวอมน้ำเงิน แก๊สคริปตอนให้แสงสีม่วงอ่อน แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ให้แสงสีขาว แก๊สซีนอนให้แสงสีฟ้า แก๊สไนโตรเจนให้แสงสีม่วงแก่ นอกจากนี้ถ้าใช้แก๊สต่าง ๆ ผสมกันก็จะได้แสงสีต่าง ๆ กันออกไปอีกด้วย จากความต่างศักย์ที่ สูงมาก ๆ นี้จะทำให้แก๊สที่บรรจุอยู่ภายในหลอดเกิดการแตกตัวเป็นไอออนและนำไฟฟ้าได้ ซึ่งจะร้อนและติดไฟให้แสงสีต่าง ๆ ได้เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน 

สมบัติบางประการและประโยชน์ของก๊าซเฉื่อย

ฮีเลียม (He)

เป็นก๊าซที่มีมวลโมเลกุลน้อยและไม่ติดไฟ จึงใช้บรรจุบอลลูนแทนก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งติดไฟได้ง่าย นอกจากนี้ยังใช้ผสมกับก๊าซออกซิเจนด้วยอัตราส่วน 4 ต่อ 1 โดยปริมาตร เพื่อใช้ในการหายใจสำหรับผู้ที่จะลงไปทำงานใต้ทะเล หรือสำหรับนักประดาน้ำ ทั้งนี้เนื่องจากใต้ท้องทะเลลึกมีความกดดันสูง ถ้าหายใจด้วยอากาศปกติ จะทำให้ก๊าซไนโตรเจนในอากาศละลายในโลหิต และเมื่อกลับขึ้นมาที่ความดันปกติไนโตรเจนที่ละลายอยู่ในโลหิตจะเปลี่ยนสถานะเป็นก๊าซปุดขึ้นมา ดันผนังเส้นโลหิต ทำให้เกิดอาการเจ็บปวดกล้ามเนื้อและทำให้เสียชีวิตในที่สุด แต่ถ้าใช้ก๊าซออกซิเจนผสมกับฮีเลียมจะไม่เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าว เนื่องจากฮีเลียมละลายในโลหิตได้น้อยกว่า ก๊าซไนโตรเจน จึงแก้ปัญหานี้ได้ นอกจากนี้ยังใช้ฮีเลียมเหลว ซึ่งมีจุดเดือดต่ำมากเป็นสารหล่อเย็น เพื่อใช้ศึกษาสมบัติของสารที่อุณหภูมิต่ำ อย่างไรก็ตามฮีเลียมเป็นก๊าซที่เตรียมได้ยากและมีราคาแพง

อาร์กอน (Ar)

ใช้เป็นก๊าซบรรจุในหลอดไฟ เพื่อให้ไส้หลอดมีอายุการใช้งานที่นานขึ้นทั้งนี้เพราะอาร์กอนไม่ทำปฏิกิริยากับไส้หลอด ขณะที่ร้อน ถ้าบรรจุอากาศในหลอดไฟฟ้า ไส้หลอดจะทำปฏิกิริยากับก๊าซต่าง ๆ ทำให้ขาดง่าย นอกจากนี้ยังใช้อาร์กอนบรรจุในหลอดไฟโฆษณา โดยบรรจุในหลอดแก้วเล็ก ๆ ภายใต้ความดันต่ำ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไป จะได้แสงสีมว่งน้ำเงิน นอกจากนี้ยังใช้อาร์กอนในอุตสาหกรรมการเชื่อมโลหะ

นีออน ( Ne)

ใช้บรรจุในหลอดไฟโฆษณาเช่นเดียวกับ อาร์กอน โดยให้สีแสงไฟเป็นสีส้มหรือสีส้มแดง

คริปทอน (Kr) และซีนอน (Xe)

ไม่ค่อยได้ใช้ประโยชน์มากนัก โดย Kr ใช้ในหลอดไฟแฟลช สำหรับถ่ายรูปความเร็วสูง ส่วน Xe ใช้เป็นยาสลบ แต่ราคาแพงมาก

สำหรับเรดอน (Ra)

 เป็นธาตุกัมมันตรังสี ใช้รักษาโรคมะเร็ง

ในปัจจุบันมีการนำกีาซเฉื่อยบางชนิด เช่น Ar และ Kr บรรจุในหลอดผลิตแสงเลเซอร์เพื่อใช้เป็นตัวกลางสำหรับสร้างความถี่ต่าง ๆ กันของ

แสงเลเซอร์

หลักการทำงานของหลอดไฟโฆษณา

 ก่อนอื่นขออธิบายถึงหลักการทำงานของหลอดนีออนเรืองแสงที่เราเห็นทั่วไปตามป้ายโฆษณา  
นักฟิสิกส์ของอังกฤษชื่อเซอร์ วิลเลียม คุก (Sir William Cooke) ได้แสดงว่าแก๊สที่ถูกบรรจุอยู่
ในหลอดสุญญากาศจะเรืองแสงขึ้นเมื่อประจุอิเลกตรอนถูกปลดปล่อยให้วิ่งผ่านหลอด แก๊สต่าง
ชนิดกันจะให้สีต่างกัน และเมื่อนำแม่เหล็กไปวางใกล้ๆ หลอดลำแสงภายในจะเบนเข้าหาแม่เหล็กนั้น

ข้อแนะนำเกี่ยวกับเครื่องใช้ไฟฟ้าที่ให้แสงสว่าง

หลอดฟลูออเรสเซนต์รุ่นใหม่ซึ่งเป็นหลอดที่มีประสิทธิภาพสูง ( หลอดผอม ) ให้ความสว่างสูง เท่ากับหลอดฟลูออเรสเซนต์ธรรมดา แต่สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าน้อยกว่า มีประสิทธิภาพสูงกว่า ตัวหลอดจะเล็กกว่าหลอดธรรมดา มีขนาด 18 วัตต์ ใช้แทนขนาด 20 วัตต์ และขนาด 36 วัตต์ ใช้แทนขนาด 40 วัตต์ สามารถนำไปสวมเข้ากับขั้วและขาหลอดเดิมได้ทันทีโดยไม่ต้องเปลี่ยน แบลลัสต์ และสตาร์ตเตอร์ หลอดไฟชนิดดังกล่าวจะประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ประมาณร้อยละ 10

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ เป็นหลอดไฟชนิดใหม่ มีลักษณะเป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ ขนาดเล็ก ที่ได้พัฒนาเพื่อให้เกิดการประหยัดพลังงาน โดยใช้แทนหลอดไฟฟ้าได้ มีอายุการใช้งานมากกว่าหลอดไฟฟ้าถึง 8 เท่า ใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าหลอดไฟฟ้า 4 เท่า เป็นหลอดที่ประหยัดพลังงานไฟฟ้าได้ถึงร้อยละ 75 ปัจจุบันมี 2 ประเภทคือ ประเภทที่มีแบลลัสต์ และสตาร์ตเตอร์รวมอยู่ภายในหลอด สามารถนำไปใช้แทนหลอดไฟฟ้าชนิดเกลียวได้ทันทีโดยไม่ต้องเพิ่มอุปกรณ์อื่น มีหลายขนาดให้เลือกใช้คือ

• ขนาด 9 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 40 วัตต์
• ขนาด 13 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 60 วัตต์
• ขนาด 18 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 75 วัตต์
• ขนาด 25 วัตต์ ให้แสงสว่างเท่ากับหลอดไฟฟ้า ขนาด 100 วัตต์

จะเห็นได้ว่าหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ มีคุณสมบัติดีกว่า ช่วยประหยัดค่าไฟฟ้า หากใช้ หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์ ชนิดที่มีแบลลัสต์ภายใน ขนาด 13 วัตต์ 1 หลอด แทนหลอดไฟฟ้าขนาด 60 วัตต์ จำนวน 1 หลอด จะประหยัดค่าไฟฟ้าได้ ประมาณปีละ 142 บาท หลอดคอม - แพคฟลูออเรสเซนต์อีกชนิดหนึ่ง เป็นหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์แบลลัสต์ภายนอก ซึ่งมีหลักการเดียวกับหลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์แบลลัสต์ภายใน แต่หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์แบลลัสต์ ภายนอก สามารถเปลี่ยนหลอดได้ง่ายเมื่อหลอดชำรุด ตัวหลอดมีลักษณะงอโค้งเป็นรูปตัวยู ภายในขั้วของหลอดจะมีสตาร์ตเตอร์อยู่ภายใน และมีแบลลัสต์อยู่ภายนอก การติดตั้งใช้งานต้องมีขาเสียบ เพื่อใช้กับแบลลัสต์ที่แยกออกมา มีขนาดให้เลือกใช้ตั้งแต่ 5 วัตต์ 7 วัตต์ 9 วัตต์ และ 11 วัตต์

หลอดเรืองแสง

ถ้าย้อนหลังกลับไปจนถึงปี พ.ศ. 2439  เมื่อโทมัส อัลวาเอดิสันได้คิดประดิษฐ์หลอดเรืองแสงรุ่นแรกทีสามารถทำงานได้นั้นหลอดไฟฟ้าชนิดนี้ก็ยังมิได้มีการผลิตออกมาในเชิงพาณิชย์อย่างจริงจัง จนกระทั่งได้มีการค้นคิดดัดแปลงให้มีลักษณะสมบูรณ์ทันสมัยขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2481  ราวช่วงต้นของสองทศวรรษที่ผ่านมามีการใช้หลอดเรืองแสงเพื่อให้แสงสว่างเป็นจำนวนกว่าครึ่งหนึ่งของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในการให้แสงสว่างทั้งหมดที่มีใช้อยู่ในสหรัฐอเมริกาเองได้มีการผลิตหลอดเรืองแสงเป็นจำนวนสูงถึงกว่า 300 ล้านหลอด

                การที่หลอดเรืองแสงได้รับความนิยมใช้สูง เพราะสาเหตุหลักในแง่ของความประหยัด ทั้งนี้เพราะหลอดไฟฟ้าชนิดนี้ สามารถให้ความสว่างได้มากกว่าหลอดไฟฟ้าชนิดจุดไส้หลอด     ธรรมดาถึง 5 เท่าตัว  ในปริมาณการกินกำลังวัตต์ไฟฟ้าที่เท่ากัน  และถึงแม้ว่าราคาจะสูงกว่าแต่อายุการใช้งานก็ยาวนานกว่ามาก ดังนั้น เมื่อเทียบกันแล้วยังเรียกได้ว่าเป็นการลงทุนที่ต่ำและคุ้มค่ากว่า นอกจากนั้นแล้ว ในปัจจุบันนี้ ได้มีการพัฒนาหลอดเรืองแสงให้ก้าวหน้าไปกว่าเดิมมาก สามารถใช้งานได้กว้างขวางขึ้นและยังเพิ่มความสวยงามของแสงสีให้น่าดูขึ้นอีกด้วย โดยแต่เดิม แสงจากหลอดเรืองแสงซึ่งมีเพียงสีขาวออกน้ำเงินจางๆ นั้น ปัจจุบันสามารถทำให้มีแสงสีได้เกือบจะทุกสีตามต้องการได้ ส่วนรูปร่างลักษณะของหลอดที่เคยเป็นเพียงหลอดตรงยาวธรรมดาก็จะมีทั้งชนิดวงกลมหรือแม้แต่เป็นหลอดรูปตัวยู (U) นอกจากนี้ยังมีหลอดเรืองแสงชนิดพิเศษสำหรับใช้ในงานเกษตรกรรมและสำหรับฆ่าเชื้อโรคด้วย

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