หลอดเรืองแสง
ถ้าย้อนหลังกลับไปจนถึงปี พ.ศ. 2439 เมื่อโทมัส อัลวาเอดิสันได้คิดประดิษฐ์หลอดเรืองแสงรุ่นแรกทีสามารถทำงานได้นั้นหลอด ไฟฟ้าชนิดนี้ก็ยังมิได้มีการผลิตออกมาในเชิงพาณิชย์อย่างจริงจัง จนกระทั่งได้มีการค้นคิดดัดแปลงให้มีลักษณะสมบูรณ์ทันสมัยขึ้นเมื่อปี พ.ศ. 2481 ราวช่วงต้นของสองทศวรรษที่ผ่านมามีการใช้หลอดเรืองแสงเพื่อให้แสงสว่างเป็น จำนวนกว่าครึ่งหนึ่งของอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ใช้ในการให้แสงสว่างทั้งหมดที่มีใช้ อยู่ในสหรัฐอเมริกาเองได้มีการผลิตหลอดเรืองแสงเป็นจำนวนสูงถึงกว่า 300 ล้านหลอด
การที่หลอดเรืองแสงได้รับความนิยมใช้สูง เพราะสาเหตุหลักในแง่ของความประหยัด ทั้งนี้เพราะหลอดไฟฟ้าชนิดนี้ สามารถให้ความสว่างได้มากกว่าหลอดไฟฟ้าชนิดจุดไส้หลอด ธรรมดาถึง 5 เท่าตัว ในปริมาณการกินกำลังวัตต์ไฟฟ้าที่เท่ากัน และถึงแม้ว่าราคาจะสูงกว่าแต่อายุการใช้งานก็ยาวนานกว่ามาก ดังนั้น เมื่อเทียบกันแล้วยังเรียกได้ว่าเป็นการลงทุนที่ต่ำและคุ้มค่ากว่า นอกจากนั้นแล้ว ในปัจจุบันนี้ ได้มีการพัฒนาหลอดเรืองแสงให้ก้าวหน้าไปกว่าเดิมมาก สามารถใช้งานได้กว้างขวางขึ้นและยังเพิ่มความสวยงามของแสงสีให้น่าดูขึ้นอีก ด้วย โดยแต่เดิม แสงจากหลอดเรืองแสงซึ่งมีเพียงสีขาวออกน้ำเงินจางๆ นั้น ปัจจุบันสามารถทำให้มีแสงสีได้เกือบจะทุกสีตามต้องการได้ ส่วนรูปร่างลักษณะของหลอดที่เคยเป็นเพียงหลอดตรงยาวธรรมดาก็จะมีทั้งชนิดวง กลมหรือแม้แต่เป็นหลอดรูปตัวยู (U) นอกจากนี้ยังมีหลอดเรืองแสงชนิดพิเศษสำหรับใช้ในงานเกษตรกรรมและสำหรับฆ่าเชื้อโรคด้วย
โครงสร้างภายในของหลอดเรืองแสง
หลอดเรืองแสงมีลักษณะเป็นหลอดแก้วที่มีฝาปิดหัวท้าย (รูปที่ 1) มีขั้วติดอยู่บนแต่ละฝาเพื่อเป็นตัวนำไฟฟ้าสู่ชั้นส่วนประกอบภายในที่เรียก ว่าแคโทดหรือไส้หลอด ภายในตัวหลอดจะบรรจุเม็ดปรอทและก๊าซเฉื่อยไว้ ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นก๊าซอาร์กอนและนีออนส่วนผิวหน้าด้านในของหลอดแก้วจะฉาบ ไว้ด้วยผงเรืองแสงที่เรียกว่า ฟอสฟอร์ซึ่งจะเรืองแสงขึ้นเมื่อมีรังสีอัลตราไวโอเลตส่องมากระทบ
จากที่กล่าวไปนั้น จึงมีข้อควรระวังสำหรับการทิ้งหลอดเรืองแสงที่เสียแล้วว่าอย่าได้ทุบให้มัน แตกเป็นอันขาด เพราะภายในหลอดมีปรอทซึ่งเป็นสารพิษบรรจุอยู่ นอกจากนี้ยังอาจจะถูกเศษแก้วบางๆ ของหลอดได้
การเรืองแสงของหลอดเรืองแสง
การเรืองแสงขึ้นของหลอดเรืองแสงนั้นมีกระบวนการเป็นขั้นตอน ( รูปที่ 2 ) กล่าว คือ ในขั้นต้นจะมีการผลิตรังสีอัลตราไวโอเลตที่ตามองไม่เห็นขึ้นก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นแสงสว่างที่ตามองเห็นได้ กระบวนการจะเริ่มต้นเมื่อไส้หลอดได้รับแรงดันไฟฟ้าแล้วปลดปล่อยอิเล็กตรอน ออกมาประจุก๊าซภายในหลอดก๊าซที่ถูกประจุนี้ จะเป็นตัวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหลผ่านถึงกันระหว่างไส้หลอดทั้งสอง ความร้อนที่เกิดจากกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดนี้ จะทำให้เม็ดปรอทกลายเป็นไอ และถูกอิเล็กตรอนในกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านหลอดในขณะนั้นเองชนและปลดปล่อยรังสี อัลตราไวโอเลตออกมา เมื่อรังสีอัลตราไวโอเลตชนกระทบเข้ากับอะตอมของผงฟอสฟอร์ที่ฉาบผิวหลอดไว้ก็ จะเกิดเรืองแสงสว่างที่ตามองเห็นได้
ระบบการเริ่มจุดหลอดเรืองแสง  1. เมื่อเปิดสวิตซืให้กระแสไฟฟ้าสู่ระบบ บัลลาสต์จะจัดจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้แก่สตาร์เตอร์ ภายในสตาร์ตเตอร์จะประกอบด้วยหลอดแก้วที่ประจุก๊าซนีออนไว้ ภายในหลอดแก้วมีขั้วของหน้าสัมผัส 2 ขั้ว ทำหน้าที่เป็นสวิตช์อัตโนมัติ ทำงานได้ด้วยความร้อน ดังนั้น หลอดแก้วนี้จึงเรียกว่า“สวิตช์ความร้อน” แรงดันไฟฟ้าที่บัลลาสต์จัดจ่ายให้ดังกล่าวข้างต้นนั้นไม่สูงพอที่จะก่อให้ เกิดขั้นตอนการเรืองแสงของหลอดได้ แต่จะทำให้เกิดประกายไฟฟ้าขึ้นระหว่างขั้วหน้าสัมผัสของสวิตช์ความร้อนทั้ง 2 ขั้ว 2. ขั้วหน้าสัมผัสขั้วหนึ่งมีลักษณะเป็นแถบโลหะคู่ซึ่งจะคลายถ่างออกได้เมื่อ ได้รับความร้อนจากประกายไฟฟ้าทำให้สวิตช์ความร้อนเริ่มเปิดทำงานปล่อยให้มี กระแสไฟฟ้าไหลผ่านในวงจรได้ในขณะเดียวกัน แถบโลหะคู่จะเย็นลงพร้อมๆ กับที่กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านวงจรขณะนั้นเริ่มทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น 3. ใน 2-3 วินาทีต่อจากนั้น แถบโลหะคู่ก็จะงอตัวกลับเข้า มา ตัดให้สวิตช์ความร้อนหยุดทำงาน ซึ่งก็จะเป็นเวลาพอดีกับที่แรงดันไฟฟ้าจากบัลลาสต์ก่อให้เกิดประจุเคลื่อน ที่ระหว่างไส้หลอดที่ถูกอุ่นให้ร้อนได้ ต่อจากนั้นแล้ว กระแสไฟฟ้าทั้งหมดจะไหลผ่านหลอดโดยตรง ส่วนสวิตช์ความร้อนของสตาร์ตเตอร์จะถูกตัดออกจากวงจรไป |
ระบบการเริ่มจุดเรืองแสง 3 แบบ
หลอด เรืองแสงที่ใช้งานอยู่ในบ้านเรานั้น มีข้อเสียที่สำคัญ คือ จะมีช่วงเวลามืดอยู่ 2-3 วินาทีนับจากเวลาเมื่อเริ่มเปิดสวิตช์ไปจนถึงเมื่อหลอดสว่างเรืองแสงขึ้น ดังนั้น จึงได้มีการพัฒนาระบบการเริ่มจุดหลอดเรืองแสงขึ้นใหม่ 2 ระบบ ซึ่งจะมีกรรมวิธีในการทำให้อิเล็กตรอนไหลผ่านในตัวหลอดโดยตรง หลอดจึงเรืองแสงขึ้นได้ทันที โดยไม่มีช่วงเวลามืด ดังเช่นในระบบเดิม
การเปลี่ยนชุดของหลอดเรืองแสงจากระบบเก่าเป็นระบบใหม่สามารถทำได้โดยง่าย เพราะชุดของหลอดเรืองแสงตามระบบใหม่มีบัลลาสต์ติดตั้งมาในชุดพร้อมเสร็จและ มีสายไฟต่อเข้ากับขาหลอดไว้อย่างถูกต้องเรียบร้อยแล้ว ดังนั้น สิ่งที่จะต้องทำก็เพียง ปลดชุดหลอดเรืองแสงระบบเก่าออกจากที่ ติดตั้งชุดหลอดเรืองแสงใหม่ เข้าไปแทน แล้วทำการต่อสายไฟจากสวิตช์เข้ากับปลายสายไฟของชุดหลอด โดยมีข้อควรระวังที่สำคัญคือ จะต้องต่อสายดินให้กับชุดหลอดเสมอ ชุดหลอดเรืองแสงระบบเริ่มจุดหลอดอย่างรวดเร็วอาจทำงานผิดปกติไปได้ ถ้าตัวหลอดเรืองแสงอยู่ห่างจากแถบโลหะของขั้วสายดินมากกว่า ½ นิ้ว
ชุด หลอดเรืองแสงระบบใหม่โดยทั่วไปจะมีชิ้นส่วนประกอบต่างๆ ติดตั้งอยู่กับตัวกล่องโลหะ โดยมีสกรูยึดกล่องโลหะนี้ไว้กับผนังหรือเพดาน ส่วนฝาของกล่องโลหะจะเป็นฐานของบัลลาสต์, ขาหลอดและสายไฟฟ้าที่เดินอยู่ระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ในระบบ (ชุดหลอดเรืองแสงที่มีหลอดมากกว่า 1 หลอดนั้น จะมีการออกแบบเหมือนกับที่กล่าวมานี้ ต่างกันแต่เพียงจะมีสายไฟฟ้าเชื่อมต่อชิ้นส่วนประกอบต่างๆ มากขึ้นเท่านั้น) การต่อสายไฟบ้านเข้ากับสายไฟของชุดหลอดก็ทำแบบปกติ คือ สายดำต่อกับสายดำ, สายเทาต่อกับสายเทา และสายดินต่อเข้ากับขั้วสายดินของชุดหลอด บัลลาสต์และสายไฟทั้งหมดจะถูกซ่อนอยู่ภายในฝาของกล่องโลหะของชุดหลอดอย่าง เรียบร้อย
ชุดหลอดเรืองแสงซึ่งติดตั้งสตาร์ตเตอร์ให้ความร้อนแก่ไส้หลอด
ระบบการเริ่มจุดหลอดเรืองแสงแบบนี้ มีวงจรพิเศษของสตาร์ตเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่ให้ความร้อนแก่ไส้หลอดก่อนที่จะทำให้เกิดมีอิเล็กตรอนไหลผ่าน ภายในตัวหลอดโดยตรง ระบบนี้สังเกตได้ง่ายคือ จะมีกระบอกสตาร์ตเตอร์ที่ทำด้วยอะลูมิเนียมยื่นโผล่ออกมาใกล้กับขาหลอดขา หนึ่ง โดยปกติสตาร์ตเตอร์จะมีอายุการใช้งานนานถึง 10 ปี การเปลี่ยนสตาร์ตเตอร์ที่ทำงานผิดปกติก็ง่ายคล้ายการเปลี่ยนหลอดไฟธรรมดาคือ ปลดหลอดเรืองแสงออก หมุนกระบอกสตาร์ตเตอร์ในทิศทวนเข็มนาฬิกาแล้วดึงออกจากเบ้า แล้วหมุนกระบอกสตาร์ตเตอร์กลับเข้าไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา
ชุดหลอดเรืองแสงที่ใช้ระบบเริ่มจุดหลอดโดยทันที
ระบบ เริ่มจุดหลอดเรืองแสง สังเกตได้จากลักษณะของขั้วหลอดที่มีเพียงขั้วเดียว และไม่มีวงจรของสตาร์ตเตอร์สำหรับทำความร้อนให้กับไส้หลอด เมื่อเปิดสวิตช์ บัลลาสต์พิเศษซึ่งมีหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่กว่าในระบบเริ่มจุดหลอดแบบ อื่นๆ จะจัดจ่ายแรงดันไฟฟ้าค่าสูงประมาณ 4 เท่าของค่าแรงดันไฟฟ้าขณะทำงานของหลอดคร่อมไส้หลอดทั้งสองทำให้ก๊าซภายใน หลอดแตกตัวเป็นประจุ ขณะเดียวกันไส้หลอดทั้งสองจะร้อนขึ้น และปลดปล่อยอิเล็กตรอนออกมามากขึ้น ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ต้องการสำหรับทำให้อิเล็กตรอนวิ่งระหว่างไส้หลอดมีค่าลด น้อยลง เมื่อมาถึงจุดนี้ บัลลาสต์จะลดแรงดันไฟฟ้าขาออกลงมาถึงระดับขณะทำงานปกติ และเนื่องจากต้องใช้แรงดันไฟฟ้าค่าสูงมากกว่าในการทำให้หลอดทำงานจึงจำเป็น ต้องมีการออกแบบชุดหลอดแบบนี้เป็นพิเศษ ให้สามารถป้องกันอันตรายจากไฟฟ้าช็อตในขณะที่ทำการเปลี่ยนหลอด โดยออกแบบให้มีสวิตช์ตัดวงจรไว้ที่เบ้าหลอดบนตัวขาหลอดซึ่งทำหน้าที่ตัด กระแสไฟฟ้าที่จ่ายสู่บัลลาสต์เมื่อใดก็ตามที่มีการปลดหลอดออกจากขาหลอด บัลลาสต์ทีใช้ในระบบเริ่มจุดหลอดแบบนี้ จะต้องสามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าสูงได้ ซึ่งก็หมายความว่าทั้งขนาดและราคาของบัลลาสต์แบบนี้จะสูงกว่าที่ใช้อยู่ใน ระบบเริ่มจุดหลอดแบบอื่น ๆ ด้วย
ชุดหลอดเรืองแสงที่ใช้ระบบเริ่มจุดหลอดอย่างรวดเร็ว
ชุดหลอดเรืองแสงรูปวงกลม
ถ้าเรานำเอาหลอดเรืองแสงแบบยาวตรงธรรมดามาตัดโค้งให้เป็นรูปวงกลม โดยเอาปลายทั้งสองมาชนกัน เราจะได้หลอดเรืองแสงรูปร่างคล้ายขนมโดนัท เรียกว่า “หลอดเรืองแสงรูปวงกลม” ซึ่งเป็นลักษณะหลอดที่อำนวยประโยชน์พิเศษได้ในหลายกรณี
หลอดเรืองแสงรูปวงกลมเหมาะสำหรับใช้ติดตั้งในบริเวณที่มีพื้นที่จำกัด เช่น ในห้องน้ำหรือในครัว นอกจากนั้นแล้วแสงจากหลอดเรืองแสงรูปวงกลมนี้ยังมีลักษณะรวมกลุ่มอยู่เป็น บริเวณเฉพาะมากกว่าแบบยาวตรงธรรมดา ซึ่งเหมาะสำหรับบริเวณการปฏิบัติงานขนาดเล็กที่มีความต้องการความเข้มของแสง สูงเฉพาะตำแหน่งนั้น ๆ
หลอดเรืองแสงรูปวงกลุมมีลักษณะพิเศษแตกต่างไปจากหลอดยาวตรงคือ ตรงรอยต่อของปลายทั้งสองของหลอดที่งอเข้าหากันจะมีปลอกพลาสติกสวมอยู่ภายใน บรรจุขั้วหลอดทั้ง 4 ขั้วของปลายหลอดทั้งสองไว้ ซึ่งการจัดวางขั้วหลอดลักษณะนี้ทำให้ผังการต่อสายไฟฟ้าของหลอดเรืองแสงรูปวง กลมแตกต่างไปจากของหลอดเรืองแสงแบบยาวตรงธรรมดารวมทั้งกรรมวิธีการถอด เปลี่ยนตัวหลอดก็แตกต่างด้วยเช่นกัน
ชุดหลอดเรืองแสงรูปวงกลมชนิดติดเพดาน
รูปที่ 1 บัลลาสต์จะถูกติดตั้งอยู่ภายในฝาครอบโลหะรูปกลม โดยจะมีสายไฟฟ้า 3 สายต่อจากปลายด้านหนึ่งของบัลลาสต์ไปยังเบ้าขั้วหลอด ส่วนปลายอีกด้านหนึ่งของบัลลาสต์ จะมีสายดำวิ่งไปต่อกับสายดำของสายเทาจากบัลลาสต์และสายเทาจากเข้าขั้วหลอด และขั้วต่อสายดินบนฝาครอบของหลอดเรืองแสงจะต่อเข้ากับสายดินของระบบไฟบ้าน และท้ายสุดจะมีสกรูยึดต่อฝาครอบไว้ให้เข้าที่
การติดตั้งหลอดเรืองแสงรูปวงกลมเข้ากับฝาครอบ
เพื่อความสะดวกในการเสียบขั้วหลอดลงในเบ้าขั้วหลอด ให้หมุนปลอกพสาสติกบนตัวหลอดในทิศทางตามลูกศร รูปที่ 2 (ก) จนปลอกหงายขึ้น ควรค่อยๆ หมุนอย่างนุ่มนวลช้า ๆ เพื่อมิให้หลอดเกิดความเสยหายเพราะตัวปลอกเปราะบางมาก
การจัดวางแนวขั้วหลอดให้ตรงกับเบ้าขั้วหลอด
ใช้มือข้างหนึ่งถือหลอดไว้ แล้วหมุนปลอกพลาสติกจนขั้วหลอดทั้ง 4 วางแนวตรงกับรูในเบ้าขั้วหลอด รูปที่ 2 (ข) จากนั้นจับตัวหลอดให้แน่นด้วยมือทั้งสองข้าง โดยให้นิ้วโป้งทั้งสองอยู่บนปลอกแล้วดันขั้วหลอดทั้ง 4 เข้าไปเสียบที่รูในเบ้าขั้วหลอดจนสุด
การหนีบจับตัวหลอดให้เข้าที่
เลื่อนมือทั้งสองมาจับตัวหลอดตรงบริเวณใกล้กับตำแหน่งของตัวหนีบจับตัวหลอดซึ่งมักทำด้วยโลหะสปริง รูปที่ 2 (ค) แล้วใช้นิ้วกลางทั้งสองค่อย ๆ ดันตัวหนีบจับตัวหลอดเข้าด้านในสู่ศูนย์กลางของตัวโป๊ะไฟ พร้อมกับดันตัวหลอดขึ้นข้างบนให้เข้าที่แล้วปล่อยตัวหนีบจับให้สปริงตัวกลับ มาคล้องรับตัวหลอดไว้
