หลอดฟลูออเรสเซนต์

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

คลิกพื่อดาวน์โหลดไฟล์เนื้อหาครับ

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

เว็บนี้น่าสนใจ แต่เป็นภาษาอังกฤษ คลิกครับ

http://home.howstuffworks.com/fluorescent-lamp4.htm

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

กระดานความรู้ ถาม-ตอบเกี่ยวกับสตาร์ทเตอร์ คลิกครับ

http://topicstock.pantip.com/wahkor/topicstock/2009/05/X7882350/X7882350.html

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

หลอดเรืองแสง (Fluorescent)

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

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ธรรมชาติของแสง

      แสงคือพลังงานที่ปลดปล่อยออกจากอะตอม   มันเป็นกลุ่มก้อนของพลังงานที่มีโมเมนตัมแต่ไม่มีมวล   อนุภาคเหล่านี้เรียกว่าโฟตอน

      อิเล็กตรอนคืออนุภาคที่มีประจุเป็นลบ  หมุนอยู่รอบนิวเคลียสที่มีประจุเป็นบวก    มีอยู่หลายตัว  แต่ละตัวอยู่ในวงโคจรที่แตกต่างกัน  พลังงานวัดได้จากระยะห่างจากนิวเคลียส  ทำให้อิเล็กตรอนมีพลังงานในแต่ละระดับแตกต่างกัน   กล่าวได้ว่า อิเล็กตรอนที่มีวงโคจรไกลจากนิวเคลียสมีพลังงานมากกว่าวงโคจรใกล้นิวเคลียส  

      เมื่ออะตอมได้รับพลังงานจากภายนอก    อิเล็กตรอนวงโคจรต่ำจะถูกกระตุ้นเปลี่ยนไปอยู่ในวงโคจรสูง ซึ่งไม่เสถียร  ดังนั้นอิเล็กตรอนจะหมุนอยู่ในวงโคจรนี้ชั่วครู่ และตกลงสู่วงโคจรเดิม   ปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน  ซึ่งก็คือแสงนั่นเอง

ความยาวคลื่นของแสงที่ได้ขึ้นอยู่กับ ปริมาณของพลังงาน  และตำแหน่งของอิเล็กตรอน   ดังนั้นอะตอมของธาตุแต่ละประเภท จะให้แสงที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน   หรือจะกล่าวว่า  สีของแสงขึ้นอยู่กับชนิดของอะตอมหรือธาตุที่ได้รับการกระตุ้น

       กลไกพื้นฐานดังกล่าวนี้ ใช้กับแหล่งกำเนิดแสงได้ทุกประเภท  หลอดฟลูออเรสเซนต์ก็ใช้ได้เหมือนกัน   

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

โครงสร้างภายในของหลอดเรืองแสง

              หลอดเรืองแสงมีลักษณะเป็นหลอดแก้วที่มีฝาปิดหัวท้าย (รูปที่ 1) มีขั้วติดอยู่บนแต่ละฝาเพื่อเป็นตัวนำไฟฟ้าสู่ชั้นส่วนประกอบภายในที่เรียกว่าแคโทดหรือไส้หลอด ภายในตัวหลอดจะบรรจุเม็ดปรอทและก๊าซเฉื่อยไว้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นก๊าซอาร์กอนและนีออนส่วนผิวหน้าด้านในของหลอดแก้วจะฉาบไว้ด้วยผงเรืองแสงที่เรียกว่า ฟอสฟอร์ซึ่งจะเรืองแสงขึ้นเมื่อมีรังสีอัลตราไวโอเลตส่องมากระทบ



                จากที่กล่าวไปนั้น จึงมีข้อควรระวังสำหรับการทิ้งหลอดเรืองแสงที่เสียแล้วว่าอย่าได้ทุบให้มันแตกเป็นอันขาด เพราะภายในหลอดมีปรอทซึ่งเป็นสารพิษบรรจุอยู่ นอกจากนี้ยังอาจจะถูกเศษแก้วบางๆ ของหลอดได้

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

การเรืองแสงของหลอดเรืองแสง

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

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

บัลลาสต์และสตาร์ตเตอร์

                บัลลาสต์เป็นชิ้นส่วนประกอบที่สำคัญในชุดของชิ้นส่วนประกอบของหลอดเรืองแสง ทำหน้าที่ปรับคุมกระแสไฟฟ้าที่ไหลสู่ไส้หลอด เปรียบเหมือนหม้อแปลงขนาดเล็ก ซึ่งมีหลักการทำงานพื้นฐานเช่นเดียวกับหม้อแปลงไฟฟ้าโดยทั่วไปคือ ทำหน้าที่เพิ่มแรงดันไฟฟ้าให้สูงขึ้นในขณะเริ่มต้นจุดให้หลอดเรืองแสงทำงาน นอกจากนี้ยังมีชิ้นส่วนประกอบภายในซึ่งทำหน้าที่บังคับหน่วงกระแสไฟฟ้าด้วยอำนาจแม่เหล็กเพื่อควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลสู่ไส้หลอดมิให้สูงเกินไปอันอาจมีผลทำให้ไส้หลอดขาดเร็วกว่าท่าควร



                หลอดเรืองแสงที่ใช้กันอยู่ในประเทศไทยเป็นแบบระบบเก่า ตัวบัลลาสต์จะลดค่าแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับใช้ในการเริ่มจุดให้หลอดทำงานลงด้วยการเริ่มให้ความร้อนแก่ไส้หลอดก่อนโดยผ่านกระแสไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อยผ่านทางสตาร์ตเตอร์ ส่วนหลอดเรืองแสงที่ใช้กันอยู่ในต่างประเทศเป็นแบบระบบใหม่จะมีการสร้างแรงดันไฟฟ้าในขณะเริ่มจุดหลอด โดยไม่ต้องใช้สตาร์เตอร์เลยโดยปกติทั่วไปบัลลาสต์จะมีอายุใช้งานนานประมาณ 12 ปี  การเปลี่ยนบัลลาสต์ใหม่ ให้ต่อสายไฟตามผังสายไฟที่แสดงไว้บนบัลลาสต์   

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ระบบการเริ่มจุดหลอดเรืองแสง


 

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

2.  ขั้วหน้าสัมผัสขั้วหนึ่งมีลักษณะเป็นแถบโลหะคู่ซึ่งจะคลายถ่างออกได้เมื่อได้รับความร้อนจากประกายไฟฟ้าทำให้สวิตช์ความร้อนเริ่มเปิดทำงานปล่อยให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในวงจรได้ในขณะเดียวกัน แถบโลหะคู่จะเย็นลงพร้อมๆ กับที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรขณะนั้นเริ่มทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น

3.  ใน 2-3 วินาทีต่อจากนั้น แถบโลหะคู่ก็จะงอตัวกลับเข้ามา ตัดให้สวิตช์ความร้อนหยุดทำงาน ซึ่งก็จะเป็นเวลาพอดีกับที่แรงดันไฟฟ้าจากบัลลาสต์ก่อให้เกิดประจุเคลื่อนที่ระหว่างไส้หลอดที่ถูกอุ่นให้ร้อนได้ ต่อจากนั้นแล้ว กระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะไหลผ่านหลอดโดยตรง ส่วนสวิตช์ความร้อนของสตาร์ตเตอร์จะถูกตัดออกจากวงจรไป

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

สตาร์ทเตอร์

            หลอดฟลูออเรสเซนต์ ใช้สตาร์ทเตอร์  ช่วยจุดหลอดไฟ 

ภาพล่างเป็นรูปวงจรไฟฟ้าของหลอด



            เมื่อกดสวิทซ์ไฟ  กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านสวิทซ์สตาร์ทเตอร์  ครบวงจร  ทำให้ไส้หลอดตรงขั้วหลอดร้อนขึ้น  และปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมาในหลอด

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

สวิทซ์สตาร์ทเตอร์ทำจากหลอดก๊าซขนาดเล็ก  บรรจุด้วยก๊าซซีนอน   เมื่อเรากดสวิทซ์  กระแสไฟฟ้ากระโดดข้ามช่องว่างในหลอดดังรูป



            ขั้วไฟฟ้าข้างหนึ่งของสตาร์ทเตอร์ทำด้วยโลหะติดกัน  2  ชนิดเรียกว่า ไบเมทาลิค  (Bimetallic)   มันจะบิดตัว เมื่อกระแสไหลผ่านและเกิดความร้อน    หลังจากที่หลอดฟลูออเรสเซนต์ติดแล้ว  กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลผ่านสตาร์ทเตอร์อีก ทำให้โลหะไบเมทาลิคเย็นลง และแยกออกจากกัน 

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

ขณะที่สตาร์ทเตอร์ต่อวงจรไฟฟ้า  พลังงานจากไส้หลอดจะทำให้ก๊าซเกิดการอิออไนซ์  กลายเป็นตัวนำไฟฟ้า   พลังงานที่ทำให้ก๊าซแตกตัวต้องมากพอ  นั่นหมายความว่า แรงดันไฟฟ้าต้องมาก  จึงต้องอาศัยอุปกรณ์เพิ่มแรงดันไฟฟ้า  ที่เรียกว่า บัลลาสต์



การต่อสตาร์ทเตอร์เข้าก้บบัลลาสต์

            บัลลาสต์เพิ่มแรงดันไฟฟ้า  เพียงพอที่จะทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นอิออน  เรียกว่าสถานะนี้ว่า  พลาสม่า    กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้

             อิเล็กตรอนไหลออกจากไส้หลอด ผ่านพลาสม่า   จุดหลอดให้ติดขึ้น   หลอดฟลูออเรสเซนต์ในยุคเริ่มต้น  ต้องใช้เวลาระยะหนึ่งในการจุด   แต่ปัจจุบัน เปิดปุ๊บ ติดปั๊ป

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

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