การสตาร์ทของหลอดฟลูออเรสเซนต์ และค่าแรงดันทำงานของสตาร์ทเตอร์

[สุวัฒน์ หนูคีรี นักศึกษาวิศวอิเล็ก ผู้ดูแลระบบเว็บบอร์ด]

 

ขณะสตาร์ท ถ้าไม่มีการเผาไส้หลอด แรงดันอาจต้องสูงเกือบพันโวลต์ หลอดจึงจะติดได้ การติดสว่างต้องอาศัยการแตกตัวเป็นไอออนของไอปรอท สนามไฟฟ้าค่าสูงๆ จำเป็นมาก

 

ถ้ามีการเผาไส้หลอด เกิดกระบวนการ Thermal Emission ไส้หลอดสามารถปล่อยอิเ็ลกตรอนได้ง่ายขึ้นมาก แรงดันที่ทำให้หลอดสว่างอาจเหลือไม่ถึง 150 โวลต์ และความร้อน ยังทำให้ปรอท ที่ชอบมาแอบกลั่นตัวเป็นของเหลวเกาะแถวๆ ไส้หลอด ระเหยเป็นไอรอบๆ ไส้หลอด ยิ่งช่วยให้อิเล็กตรอนวิ่งผ่านไปได้ง่ายขึ้นอีกเยอะเลย  และนี่ก็เป็นคำตอบที่ว่า ทำไมหลอดเมื่อติดสว่างใหม่ๆ หลอดใหม่กิ๊ก ขั้วจึงดำ แป๊บนึง ก่อนที่จะกลับมาขาวโจ๊ะในเวลาต่อมา ก็เพราะไอปรอทระเหยจากไส้ ไปเกาะเป็นของเหลวที่ผิวหลอด และพอหลอดร้อน ก็ระเหยไปอีกครั้ง

 

 

 

เมื่อหลอดติด สว่างคงที่ได้แล้ว แรงดันตกคร่อมหลอดหัวท้าย เหลือเพียงแค่ประมาณ 100 Volt (หลอด 40 W) เท่านั้นเอง แรงดันส่วนที่เหลือ จะตกคร่อมบัลลาสต์ เกิดเป็น Reactive Power ซึ่งเราไม่ต้องจ่ายตังค์ค่าไฟส่วนที่คร่อมบัลลาสต์ ทางการไฟฟ้าเขาจะเอา Capacitor มาคร่อมสาย เพื่อดึงกำลังส่วนนี้คืนออกมา

 

แรงดันคร่อมหลอด  100 V ไอออนบวกวิ่งด้วยความเร็วไม่สูงมากนัก ปรากฏการณ์สปัตเตอริ่งเกิดน้อยกว่าที่แรงดันสูง แต่ก็ยังคงเกิดอยู่ในระดับต่ำมากๆ

 

 

 

 

ตอบคำถามที่ว่าทำไมหลอดไฟในเซเว่น ที่สตาร์ทครั้งเดียวใช้เป็นปี จึงยังเสียได้

 

การสปัตเตอริ่งเกิดตลอดเวลา ถึงแม้ขณะแรงดันต่ำๆ หลอดสว่างแล้วก็ตาม ดังนั้น หลอดจึงสามารถเสียได้อยู่ดี เมื่อใช้ไปนานๆ ครับ

 

กระบวนการเสีย สารเคลือบเพื่อปลดป่อยอิเล็กตรอน จะระเหิดออกมาด้วยกระบวนการสปัตเตอริ่งอย่างช้าๆ (งงดิ..  อย่าลืมว่าไฟบ้านมัน AC) บางส่วนไปเกาะผิวหลอด บางส่วนก็เกาะอยู่ตามขั้วโลหะที่ใช้จับไส้หลอด

 

ไส้หลอดจะเสียความสามารถการปล่อยอิเล็กตรอนไปช้าๆ กระแสไหลผ่านหลอดก็ลดลงเช่นกัน ทำให้แรงดันตกคร่อมหลอดสูงขึ้นเรื่อยๆ กระบวนการสปัตเตอริ่งเกิดรุนแรงขึ้นเรื่อยๆ ณ จุดนี้ เราจะพบว่าหลอดสว่างน้อยลงทุกทีๆๆ จนกระทั่งแรงดันตกคร่อมหลอดสูงจนทำให้สตาร์ทเตอร์ทำงานขึ้นอีก  ถึงจุดนี้ หลอดจะกระพริบตลอดเวลา และหลอดก็หมดอายุลง

 

 

 

 

ถ้าใครเคยเล่น ถอดสตาร์ทเตอร์ออก แล้วเอามือไปสัมผัสตัวหลอดทั้งสองด้าน และเลื่อนมือมาจบกันตรงกลาง หลอดก็จะสว่างได้โดยไม่ต้องใช้สตาร์ทเตอร์ (อาจจะต้องทดลองกับหลอด 10-20W จึงจะเห็นผลนี้ นะ) วิธีนี้สตาร์ทหลอดได้ แต่ หลอดจะเสียเร็วมากๆๆ

 

เพราะอะไร ??

 

การสตาร์ทด้วยวิธีนี้ มือเราจะไปเพิ่มค่าสนามไฟฟ้าที่ไส้หลอดครับ หลอดถูกบังคับให้สว่างด้วยสนามไฟฟ้าค่าสูงๆ กระบวนการสปัตอตอริ่งเกิดรุนแรงมากในขณะหลอดเริ่มมีกระแสไหล มือเราไม่ได้ทำให้เกิดสปัตเตอริ่งครับ เพราะกระแสต่ำมากกกกกกกกกกกกกกกกกกก  เป็นนาโน ไมโครแอมป์เลยมั้ง แต่ที่มันเกิด เพราะแรงดันเริ่มต้นของไฟบ้านต่างหาก ซึ่งมี peak ที่ 310 โวลต์ เป็นตัวทำให้เกิดสปัตเตอริ่งที่เรงดัน 310 โวลต์ และการ build up กระแสหลัก เกิดช้ากว่ามาก อาจจะถึง 500 ms (ช่วงเวลานี้คือเวลาที่กระแสหลักมีค่าเพิ่มจาก 0 ถึงค่าสูงสุดของหลอดนั้นซึ่งมีค่าประมาณ 0.5 A และแรงดันลดลงจาก Vstart  310V ถึง Vstable  100V ) เวลานานขนาดนี้ สารเคลือบไส้หลอดถูกยิงกระจุยกระจายไปแล้ว

 

ส่วนการสตาร์ทโดยเผาไส้ กระแส build up เริ่มต้นจะเกิดเร็วมากพอที่จะทำให้แรงดันตกลงมาที่ค่าต่ำๆ ได้ก่อนที่ไส้หลอดจะเกิดสปัตเตอริ่งมากจนเกินไป ช่วงเวลา อาจจะไม่ถึง 1ms หลอดจึงไม่เสียง่ายเมื่อมีการเผาไส้ตามปกติ


 

 

การสตาร์ทของบัลลาสต์อิเ็ล็กทรอนิกส์แบบบังคับด้วยสนามไฟฟ้าค่าสูงๆ ถ้าสูงจริงๆ และสูงพอ  หลอดติดได้เร็ว มันก็จะไม่เสียเร็วครับ

แต่ถ้ามันไม่สูงจริง และปล่อยให้เกิดสปัตเตอริ่งอยู่นานๆ  หลอดมันจะพังไวครับ

 

สิ่งบอกเหตุว่าบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์ ออกแบบมาดีหรือห่วย สังเกตขณะสตาร์ท ถ้าบริเวณขั้วหลอดมีสีม่วงปรากฏ นั่นคือเกิดสปัตเตอริ่งแล้ว

ถ้าช่วงเวลาที่มีสีม่วงๆ นี้นานเท่าไร หลอดก็เสียเร็วเท่านั้น

 

บัลลาสต์อิเล็กทรอนิดส์ที่ดี ต้องเผาไส้ก่อน โดยจะเห็นไส้หลอดมีสีส้ม หรือสีขาว ก่อนที่จะสว่าง ซึ่งหลอดจะติดสว่างหลังจากกดสวิทช์ไปประมาณ 1 วินาที

 

หลอดตะเกียบบัลลาสต์ภายใน ที่มีวงจรเผาไส้ ขณะนี้พบเห็นเพียงยี่ห้อเดียว คือของ Osram

นอกนั้น ไม่มีวงจรเผาไส้ที่ถูกต้องครับ แต่อาศัยบังคับสตาร์ทเร็วๆ เอา ซึ่งยังไงๆ ก็สู้เผาไส้ไม่้ได้