หลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent Lamp)
หลักการทำงานของหลอดเรืองแสงเมื่อ กระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอทจะคายพลังงานไฟฟ้าให้อะตอมไอปรอท ทำให้อะตอมของไอปรอทอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น (excited state) และอะตอมของปรอทจะคายพลังงานออกมาเพื่อลดระดับพลังงาน ในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งอยู่ในช่วงของแสงที่มองไม่เห็น เมื่อรังสีนี้กระทบสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ที่ผิวหลอด สารเรืองแสงจะเปล่งแสงสีต่างๆตามชนิดของสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ในหลอดนั้น
หลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamp) ทำด้วยหลอดแก้วที่สูบอากาศออกจนหมดแล้วบรรจุไอปรอทไว้เล็กน้อย มีไส้ที่ปลายหลอดทั้งสองข้าง หลอดเรืองแสงอาจทำเป็นหลอดตรง หรือครึ่งวงกลมก็ได้ ส่วนประกอบและการทำงานของหลอดเรืองแสง มีดังนี้
โครงสร้างของหลอดฟลูออเรสเซนต์
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 ทำให้แผ่นโลหะคู่งอจนแตะติดกันทำให้กลายเป็นวงจรปิดทำให้กระแสไฟฟ้าผ่านแผ่นโลหะได้ครบวงจร ก๊าซนีออนที่ติดไฟอยู่จะดับและเย็นลง แผ่นโลหะคู่จะแยกออกจากกันทำให้เกิดความต้านทานสูงขึ้นอย่างทันทีซึ่งขณะเดียวกันกระแสไฟฟ้าจะผ่านไส้หลอดได้มากขึ้นทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้นมาก ปรอทก็จะเป็นไอมากขึ้นจนพอที่นำกระแสไฟฟ้าได้
4. แบลลัสต์ เป็นขดลวดที่พันอยู่บนแกนเหล็ก ขณะกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น เมื่อแผ่นโลหะคู่ในสตาร์ตเตอร์แยกตัวออกจากกันนั้นจะเกิดวงจรเปิดชั่วขณะ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในแบลลัสต์จึงทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างไส้หลอดทั้งสองข้างสูงขึ้นเพียงพอที่จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไอปรอทจากไส้หลอดข้างหนึ่งไปยังไส้หลอดอีกข้างหนึ่งได้ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากแบลลัสต์นั้นจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำไหลสวนทางกับกระแสไฟฟ้าจากวงจรไฟฟ้าในบ้าน ทำให้กระแส ไฟฟ้าที่จะเข้าสู่วงจรของหลอดเรืองแสงลดลง
2. ไส้หลอด ทำด้วยทังสเตนหรือวุลแฟรมอยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้ไอปรอทที่บรรจุไว้ในหลอดกลายเป็นไอมากขึ้น แต่ขณะนั้นกระแสไฟฟ้ายังผ่านไอปรอทไม่สะดวก เพราะปรอทยังเป็นไอน้อยทำให้ความต้านทานของหลอดสูง
3. สตาร์ตเตอร์ ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ไฟฟ้าอัตโนมัติของวงจรโดยต่อขนานกับหลอด ทำด้วยหลอดแก้วภายในบรรจุก๊าซนีออนและแผ่นโลหะคู่ที่งอตัวได้ เมื่อได้รับความร้อน เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซนีออน ก๊าซนีออนจะติดไฟเกิดความร้อนขึ้น ทำให้แผ่นโลหะคู่งอจนแตะติดกันทำให้กลายเป็นวงจรปิดทำให้กระแสไฟฟ้าผ่านแผ่นโลหะได้ครบวงจร ก๊าซนีออนที่ติดไฟอยู่จะดับและเย็นลง แผ่นโลหะคู่จะแยกออกจากกันทำให้เกิดความต้านทานสูงขึ้นอย่างทันทีซึ่งขณะเดียวกันกระแสไฟฟ้าจะผ่านไส้หลอดได้มากขึ้นทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้นมาก ปรอทก็จะเป็นไอมากขึ้นจนพอที่นำกระแสไฟฟ้าได้
4. แบลลัสต์ เป็นขดลวดที่พันอยู่บนแกนเหล็ก ขณะกระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น เมื่อแผ่นโลหะคู่ในสตาร์ตเตอร์แยกตัวออกจากกันนั้นจะเกิดวงจรเปิดชั่วขณะ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดขึ้นในแบลลัสต์จึงทำให้เกิดความต่างศักย์ระหว่างไส้หลอดทั้งสองข้างสูงขึ้นเพียงพอที่จะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไอปรอทจากไส้หลอดข้างหนึ่งไปยังไส้หลอดอีกข้างหนึ่งได้ แรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำที่เกิดจากแบลลัสต์นั้นจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำไหลสวนทางกับกระแสไฟฟ้าจากวงจรไฟฟ้าในบ้าน ทำให้กระแส ไฟฟ้าที่จะเข้าสู่วงจรของหลอดเรืองแสงลดลง
หลอดเรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์(Fluorescent Lamp)
หลอด เรืองแสงหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent Lamp) ทำด้วยหลอดแก้วที่สูบอากาศออกจนหมดแล้วบรรจุไอปรอทไว้เล็กน้อย มีไส้ที่ปลายหลอดทั้งสองข้าง หลอดเรืองแสงอาจทำเป็นหลอดตรง หรือครึ่งวงกลมก็ได้ ส่วนประกอบและการทำงานของหลอดเรืองแสง
โครงสร้างของหลอดฟลูออเรสเซนต์
ตัวหลอดหรือกระเปาะแก้ว
เป็นหลอดแก้วใสหนาประมาณ 0.8 - 1.0 มม. ลักษณะโดยทั่วไปเป็นหลอดแก้วยาวตรง , วงกลมหรือรูปตัวยู ดังรูป
การกำหนดขนาดของกระเปาะจะใช้ตัว T แล้วตามด้วยตัวเลขที่ระบุเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นหุน เช่นหลอด T12 หมายถึงหลอดที่มี เส้นผ่าศูนย์กลาง 12หุน หรือ 12/8 นิ้วเป็นต้น บริเวณขั้วหลอดด้านใดด้านหนึ่งจะแสดงรายละเอียดของหลอดเช่น จำนวนวัตต์ ปริมาณแสงและชนิดของหลอดเป็นต้น สำหรับหลอดชนิด preheat ที่นิยมใช้กันทั่วไปได้แก่ daylight, cool white, warm white แต่ละแบบจะให้แสงสีที่ต่างกัน ขึ้นอยู่กับสารเคลือบเรืองแสงที่ฉาบไว้ภายใน สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไปจะใช้แบบ daylight ที่มีสีโทนขาว-ฟ้า ส่วนwarm white จะมีสีโทนขาว-ส้มคล้ายสีหลอด incandescent เป็นต้น หลอดเหล่านี้ อาจใช้รหัสแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับแต่ละบริษัท
เป็นหลอดแก้วใสหนาประมาณ 0.8 - 1.0 มม. ลักษณะโดยทั่วไปเป็นหลอดแก้วยาวตรง , วงกลมหรือรูปตัวยู ดังรูป
การกำหนดขนาดของกระเปาะจะใช้ตัว T แล้วตามด้วยตัวเลขที่ระบุเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นหุน เช่นหลอด T12 หมายถึงหลอดที่มี เส้นผ่าศูนย์กลาง 12หุน หรือ 12/8 นิ้วเป็นต้น บริเวณขั้วหลอดด้านใดด้านหนึ่งจะแสดงรายละเอียดของหลอดเช่น จำนวนวัตต์ ปริมาณแสงและชนิดของหลอดเป็นต้น สำหรับหลอดชนิด preheat ที่นิยมใช้กันทั่วไปได้แก่ daylight, cool white, warm white แต่ละแบบจะให้แสงสีที่ต่างกัน ขึ้นอยู่กับสารเคลือบเรืองแสงที่ฉาบไว้ภายใน สำหรับบ้านพักอาศัยทั่วไปจะใช้แบบ daylight ที่มีสีโทนขาว-ฟ้า ส่วนwarm white จะมีสีโทนขาว-ส้มคล้ายสีหลอด incandescent เป็นต้น หลอดเหล่านี้ อาจใช้รหัสแตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับแต่ละบริษัท
ขั้วหลอดฟลูออเรสเซนต์ แตกต่างกันไปตามชนิดของหลอด สำหรับหลอดชนิด hot cathode จะมีจุดต่อวงจรอยู่ 4 จุดขั้วหลอดจึงมีด้านละ 2 เขี้ยว เรียกว่า bipin ส่วนชนิด cold cathode จะเป็นแบบ single pin คือมีเขี้ยวยื่นออกมาข้างละเขี้ยวเท่านั้น
แต่ละแบบใช้ร่วมกับขั้วหลอดต่างกันออกไป ที่พบเห็นในท้องตลาดคือ
แต่ละแบบใช้ร่วมกับขั้วหลอดต่างกันออกไป ที่พบเห็นในท้องตลาดคือ
สารเคลือบเรืองแสง (Phosphor)
ใช้ฉาบไว้ที่ผนังด้านในของหลอดแก้วเพื่อเปลี่ยนรังสีอัลตร้าไวโอเล็ตให้เป็น แสงที่มองเห็นได้ ซึ่งสีที่เปล่งออกมาจะขึ้นอยู่กับ คุณสมบัติทางเคมีของสารเรืองแสงนั้น ในภาวะปกติที่หลอดยังไม่ทำงานจะยังคงมองเห็นหลอดเป็นสีขาว ต่อเมื่อหลอด ทำงานแล้ว จึงมองเห็นแสงสีแตกต่างกัน (ยกเว้นหลอดบางแบบที่ฉาบเม็ดสีไว้ภายใน ก็จะเห็น หลอดเป็นสีนั้นๆ ทั้งขณะที่หลอด ทำงานและไม่ทำงาน)
ใช้ฉาบไว้ที่ผนังด้านในของหลอดแก้วเพื่อเปลี่ยนรังสีอัลตร้าไวโอเล็ตให้เป็น แสงที่มองเห็นได้ ซึ่งสีที่เปล่งออกมาจะขึ้นอยู่กับ คุณสมบัติทางเคมีของสารเรืองแสงนั้น ในภาวะปกติที่หลอดยังไม่ทำงานจะยังคงมองเห็นหลอดเป็นสีขาว ต่อเมื่อหลอด ทำงานแล้ว จึงมองเห็นแสงสีแตกต่างกัน (ยกเว้นหลอดบางแบบที่ฉาบเม็ดสีไว้ภายใน ก็จะเห็น หลอดเป็นสีนั้นๆ ทั้งขณะที่หลอด ทำงานและไม่ทำงาน)
คุณลักษณะทางแสงสี
ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ด้านในของกระเปาะแก้ว ทำให้ได้การกระจายพลังงานทางสเปกตรัมที่ต่างกัน ซึ่งหมายถึงแสงสีที่ได้รับต่างกันนั่นเอง
ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารเรืองแสงที่ฉาบไว้ด้านในของกระเปาะแก้ว ทำให้ได้การกระจายพลังงานทางสเปกตรัมที่ต่างกัน ซึ่งหมายถึงแสงสีที่ได้รับต่างกันนั่นเอง
 |
 |
 |
อิเลคโทรด (Electrode)
 |  | มี ลักษณะเป็นไส้หลอดขนาดเล็กที่ปลายหลอดทั้ง 2 ข้างทำด้วยทังสเตน เคลือบด้วยสาร Alkaline earth oxide เพื่อช่วยให้ cathode ปล่อยอิเลคตรอน ออกมาได้เป็นจำนวนมากอาจใช้แบเรียม, สตรอนเทียม, แคลเซียมออกไซด์ ซึ่งรายละเอียดเกี่ยวกับขนาด, รูปร่างอิเลคโทรด ของหลอดอาจแตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับ ชนิดของหลอด บางชนิดอาจมีวงแหวนโลหะ ครอบไว้เพื่อป้องกันขั้วหลอดดำ |
บัลลาสต์ (Ballast)
ทำหน้าที่สำคัญ 2 ประการคือสร้างแรงดันให้สูงพอสำหรับการจุดหลอดให้ติดสว่างและควบคุมกระแสที่ ไหลผ่านวงจรขณะ start และทำงานให้มีค่าเหมาะสม มีทั้งบัลลาสต์แกนเหล็กและบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์
ทำหน้าที่สำคัญ 2 ประการคือสร้างแรงดันให้สูงพอสำหรับการจุดหลอดให้ติดสว่างและควบคุมกระแสที่ ไหลผ่านวงจรขณะ start และทำงานให้มีค่าเหมาะสม มีทั้งบัลลาสต์แกนเหล็กและบัลลาสต์อิเล็กทรอนิกส์
สตาร์ทเตอร์ (Starter)
 | ใช้ใน วงจรของหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบ Preheat โดยทำหน้าที่ช่วยจุดหลอดให้ติดสว่างในตอนแรก ที่มีขายทั่วไปสามารถใช้ร่วมกับหลอดได้หลายขนาด เช่นยี่ห้อฟิลิปส์รุ่น S10 ใช้กับหลอดขนาดตั้งแต่ 4 - 65 วัตต์ หากใช้สตาร์ทเตอร์ที่มีขนาดวัตต์ไม่เหมาะสมกับ ขนาดวัตต์ของหลอดจะมีผลต่อการจุดหลอดอาจติดยาก หรือไม่สามารถจุดติดได้ |
อายุของหลอด
สำหรับหลอดแบบ Preheat จะมีอายุประมาณ 8,000 - 10,000 ชั่วโมง โดยทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการคือ เปิดหลอดให้ติดสว่าง 2 ชั่วโมง 50 นาที แล้วปิด 10 นาที สลับกันไปจนกระทั่งหลอดดับไปครึ่งหนึ่งของจำนวนที่ทดสอบ ก็จะเป็นอายุโดยเฉลี่ยของหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่การนำมาใช้งานจริงอาจแตกต่างไปจากค่าที่ระบุ เนื่องจากขึ้นอยู่กับ สภาพแวดล้อมขณะใช้งานเช่น แรงดัน, อุณหภูมิ, ความถี่ในการเปิด-ปิดหลอดเป็นต้น
สำหรับหลอดแบบ Preheat จะมีอายุประมาณ 8,000 - 10,000 ชั่วโมง โดยทำการทดสอบในห้องปฏิบัติการคือ เปิดหลอดให้ติดสว่าง 2 ชั่วโมง 50 นาที แล้วปิด 10 นาที สลับกันไปจนกระทั่งหลอดดับไปครึ่งหนึ่งของจำนวนที่ทดสอบ ก็จะเป็นอายุโดยเฉลี่ยของหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่การนำมาใช้งานจริงอาจแตกต่างไปจากค่าที่ระบุ เนื่องจากขึ้นอยู่กับ สภาพแวดล้อมขณะใช้งานเช่น แรงดัน, อุณหภูมิ, ความถี่ในการเปิด-ปิดหลอดเป็นต้น
ข้อแนะนำในการใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์
1. หลอดแบบ Preheat ไม่เหมาะสำหรับใช้กับห้องที่มีเพดานสูงเกินกว่า 5 - 7 เมตร เพราะต้องใช้หลอดจำนวนมาก การที่อายุหลอดไม่มากนัก ทำให้ต้องเปลี่ยนหลอดบ่อย เปลืองค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
2. ถ้าจำเป็นต้องใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ในพื้นที่ที่มีความสูงเกินกว่า 7 เมตร ให้ใช้หลอดแบบ Rapid start จะเหมาะกว่า เพราะมีอายุการใช้งานนานถึง 20,000 ชั่วโมงและไม่มีปัญหาเรื่อง starter
3. ควรเลือกสีของหลอดฟลูออเรสเซนต์ให้เหมาะสมกับงานเช่น daylight , warm white , cool white เป็นต้น
4. งานที่ต้องการความส่องสว่างสูงกว่า 500 ลักซ์ควรใช้หลอด daylight
5. งานที่ต้องการความส่องสว่าง 300 - 500 ลักซ์ควรใช้หลอด cool white
6. งานที่ต้องการความส่องสว่างต่ำกว่า 300 ลักซ์ควรใช้หลอด warm white
7. การเลือกใช้สีของหลอดอาจพิจารณาพื้นที่ใช้สอยประกอบกัน โดยพื้นที่ที่อยู่ติดกันควรใช้หลอดที่มีโทนสีใกล้เคียงกัน
8. หลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดที่มีฮาร์มอนิก ซึ่งมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการเลือกใช้บัลลาสต์
1. หลอดแบบ Preheat ไม่เหมาะสำหรับใช้กับห้องที่มีเพดานสูงเกินกว่า 5 - 7 เมตร เพราะต้องใช้หลอดจำนวนมาก การที่อายุหลอดไม่มากนัก ทำให้ต้องเปลี่ยนหลอดบ่อย เปลืองค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
2. ถ้าจำเป็นต้องใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ในพื้นที่ที่มีความสูงเกินกว่า 7 เมตร ให้ใช้หลอดแบบ Rapid start จะเหมาะกว่า เพราะมีอายุการใช้งานนานถึง 20,000 ชั่วโมงและไม่มีปัญหาเรื่อง starter
3. ควรเลือกสีของหลอดฟลูออเรสเซนต์ให้เหมาะสมกับงานเช่น daylight , warm white , cool white เป็นต้น
4. งานที่ต้องการความส่องสว่างสูงกว่า 500 ลักซ์ควรใช้หลอด daylight
5. งานที่ต้องการความส่องสว่าง 300 - 500 ลักซ์ควรใช้หลอด cool white
6. งานที่ต้องการความส่องสว่างต่ำกว่า 300 ลักซ์ควรใช้หลอด warm white
7. การเลือกใช้สีของหลอดอาจพิจารณาพื้นที่ใช้สอยประกอบกัน โดยพื้นที่ที่อยู่ติดกันควรใช้หลอดที่มีโทนสีใกล้เคียงกัน
8. หลอดฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดที่มีฮาร์มอนิก ซึ่งมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับการเลือกใช้บัลลาสต์
