หลอดไฟโฆษณา

หลอดไฟโฆษณา 
     หลอดไฟโฆษณา เป็นหลอดแก้วขนาดเล็กที่ถูกลนไฟดัดให้เป็นรูปภาพหรือตัวอักษรต่าง ๆ ไม่มีไส้หลอดไฟ แต่ที่ปลายทั้ง 2 ข้างจะมีขั้วไฟฟ้าทำด้วยโลหะต่อกับแหล่ง กำเนิดไฟฟ้าที่มีความต่างศักย์สูงประมาณ 10,000 โวลต์ ภายในหลอดชนิดนี้จะสูบอากาศออกจนเป็น สุญญากาศ 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 

หลักการทำงานของหลอดไฟโฆษณา

      เมื่อไส้หลอดเผาจนร้อนแดง  ทำให้เกิดอิเล็กตรอนจากไส้หลอดที่วิ่งชนอะตอมของก๊าซที่บรรจุอยู่ภายในหลอด เกิดการแตกตัวเป็นอิออน และมีสมบัตินำไฟฟ้า ซึ่งจะร้อนและติดไฟให้พลังงานแสงสีต่างๆ

ก๊าซที่บรรจุ ให้พลังงานแสงสี ดังนี้

  ไอปรอท        ให้พลังงานแสงสีฟ้าปนเขียว

  ก๊าซอาร์กอน    ให้พลังงานแสงสีขาวปนฟ้า

  ก๊าซฮีเลียม      ให้พลังงานแสงสีชมพู

  ก๊าซโซเดียม     ให้พลังงานแสงสีเหลือง

   ก๊าซ นีออน     ให้พลังงานแสงสีแดง หรือ สีส้ม

         สมบัติของก๊าซในหลอดไฟโฆษณา

   1) ไอปรอท

     ในหลอดอิเล็กตรอนบางชนิด รวมถึงเครื่องปรับกระแสสลับให้เป็นกระแสตรง(mercury arc rectifier)  ไอปรอทใช้ในหลอดไฟไอปรอท และป้ายโฆษณา "หลอดนีออน" 

2) อาร์กอน

        ใช้อาร์กอนบรรจุในหลอดไฟโฆษณา โดยบรรจุในหลอดแก้วเล็ก ๆ ภายใต้ความ                ดันต่ำ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าศักย์สูงเข้าไป จะได้แสงสีมว่งน้ำเงิน

   3) นีออน

       ใช้บรรจุในหลอดไฟโฆษณาเช่นเดียวกับ อาร์กอน โดยให้สีแสงไฟเป็นสีส้มหรือสีส้มแดง 

   4) โซเดียม

       เนื่องจากโลหะนี้เป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าที่ดีมาก จึงใช้เป็นตัวกลางแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchange medium) เป็นตัวหล่อเย็นในปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เป็นตัวนำไฟฟ้า (โลหะที่นำไฟฟ้าดีกว่าโซเดียมมีไม่กี่โลหะเท่านั้น ได้แก่ เงิน ทองแดง อะลูมินัมและทองคำ) หลอดไฟโซเดียมใช้เป็นตัวให้แสงสว่างบนทางหลวง เป็นต้น

   5) ฮีเลียม

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

หลอดไฟเรืองแสง

       หลอดเรื่องแสง หรือ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (fluorescent) เป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงสว่าง ซึ่งมีการประดิษฐ์ในปี ค.ศ. 1938 โดยมีรูปร่างหลายแบบ อาจทำเป็นหลอดตรง สั้น ยาว ขดเป็นวงกลมหรือครึ่งวงกลม เป็นต้น 

โครงสร้างภายในของหลอดเรืองแสง 

       หลอดเรืองแสงมีลักษณะเป็นหลอดแก้วที่มีฝาปิดหัวท้าย (รูปที่ 1) มีขั้วติดอยู่บนแต่ละฝาเพื่อเป็นตัวนำไฟฟ้าสู่ชั้นส่วนประกอบภายในที่เรียกว่าแคโทดหรือไส้หลอด ภายในตัวหลอดจะบรรจุเม็ดปรอทและก๊าซเฉื่อยไว้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นก๊าซอาร์กอนและนีออนส่วนผิวหน้าด้านในของหลอดแก้วจะฉาบไว้ด้วยผงเรืองแสงที่เรียกว่า ฟอสฟอร์ซึ่งจะเรืองแสงขึ้นเมื่อมีรังสีอัลตราไวโอเลตส่องมากระทบจากที่กล่าวไปนั้น จึงมีข้อควรระวังสำหรับการทิ้งหลอดเรืองแสงที่เสียแล้วว่าอย่าได้ทุบให้มันแตกเป็นอันขาด เพราะภายในหลอดมีปรอทซึ่งเป็นสารพิษบรรจุอยู่ นอกจากนี้ยังอาจจะถูกเศษแก้วบางๆ ของหลอดได้ บัลลาสต์และสตาร์ตเตอร์ 

      บัลลาสต์เป็นชิ้นส่วนประกอบที่สำคัญในชุดของชิ้นส่วนประกอบของหลอดเรืองแสง ทำหน้าที่ปรับคุมกระแสไฟฟ้าที่ไหลสู่ไส้หลอด เปรียบเหมือนหม้อแปลงขนาดเล็ก ซึ่งมีหลักการทำงานพื้นฐานเช่นเดียวกับหม้อแปลงไฟฟ้าโดยทั่วไปคือ ทำหน้าที่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นในขณะเริ่มต้นจุดให้หลอดเรืองแสงทำงาน นอกจากนี้ยังมีชิ้นส่วนประกอบภายในซึ่งทำหน้าที่บังคับหน่วงกระแสไฟฟ้าด้วยอำนาจแม่เหล็กเพื่อควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลสู่ไส้หลอดมิให้สูงเกินไปอันอาจมีผลทำให้ไส้หลอดขาดเร็วกว่าท่าควร                หลอดเรืองแสงที่ใช้กันอยู่ในประเทศไทยเป็นแบบระบบเก่า ตัวบัลลาสต์จะลดค่าแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับใช้ในการเริ่มจุดให้หลอดทำงานลงด้วยการเริ่มให้ความร้อนแก่ไส้หลอดก่อนโดยผ่านกระแสไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อยผ่านทางสตาร์ตเตอร์ ส่วนหลอดเรืองแสงที่ใช้กันอยู่ในต่างประเทศเป็นแบบระบบใหม่จะมีการสร้างแรงดันไฟฟ้าในขณะเริ่มจุดหลอด โดยไม่ต้องใช้สตาร์เตอร์เลยโดยปกติทั่วไปบัลลาสต์จะมีอายุใช้งานนานประมาณ 12 ปี  การเปลี่ยนบัลลาสต์ใหม่ ให้ต่อสายไฟตามผังสายไฟที่แสดงไว้บนบัลลาสต์         

    หลักการทำงานของหลอดเรืองแสง    

       เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น ความร้อนที่เกิดทำให้ปรอทที่บรรจุไว้ในหลอดกลายเป็นไอมากขึ้น เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอทได้จะคายพลังงานไฟฟ้าให้ไอปรอท ทำให้อะตอมของไอปรอทอยู่ในภาวะถูกกระตุ้น และอะตอมปรอทจะคายพลังงานออกมาเพื่อลดระดับพลังงานของตนในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต เมื่อรังสีดังกล่าวกระทบสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ที่ผิวในของหลอดเรืองแสงนั้นก็จะเปล่งแสงได้ โดยให้แสงสีต่างๆ ตามชนิดของสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ภายในหลอดนั้น เช่น แคดเมียมบอเรทจะให้แสงสีชมพู ซิงค์ซิลิเคทให้แสงสีเขียว แมกนีเซียมทังสเตนให้แสงสีขาวอมฟ้า และยังอาจผสมสารเหล่านี้เพื่อให้ได้สีผสมที่แตกต่างออกไปอีกด้วย 

การเรืองแสงของหลอดเรืองแสง  

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

ข้อดีของหลอดเรืองแสง                     

 1. มีประสิทธิภาพสูงกว่าหลอดไฟฟ้าธรรมดา เสียค่าไฟฟ้าเท่ากัน แต่ได้ไฟที่สว่างกว่า 

2. ให้แสงที่เย็นตา กระจายไปทั่วหลอด ไม่รวมเป็นจุดเหมือนหลอดไฟฟ้าธรรมดา

3. อาจจัดสีของแสงแปรเปลี่ยนได้ โดยการเปลี่ยนชนิดสารเรืองแสง 

4. อุณหภูมิของหลอดเรืองแสงไม่สูงเท่ากับหลอดไฟธรรมดาขณะทำงาน 

ข้อแนะนำการใช้หลอดไฟอย่างประหยัด 

1. ใช้หลอดเรืองแสงจะให้แสงสว่างมากกว่าหลอดธรรมดาประมาณ 4 เท่า เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้าเท่ากัน และอายุการใช้งานจะทนกว่าประมาณ 8 เท่า 

2. ใช้แสงสว่างให้เหมาะกับการใช้งาน ที่ใดต้องการแสงสว่างไม่มากนักควรติดไฟน้อยดวง 

3. ทำความสะอาดโป๊ะไฟ จะให้แสงสว่างเต็มที่

4. ปิดไฟทุกครั้งที่ไม่จำเป็นต้องใช้