เกร็ดความรู้เกี่ยวกับหลอดไส้ (Incandescent)

นับตั้งแต่ โทมัส อัลวา เอดิสันคิดค้นหลอดไฟ Incandescent ขึ้นเป็นครั้งแรก หลอดชนิดนี้ก็ถูกนำมาใช้งานอย่างแพร่หลายจวบจนปัจจุบัน ซึ่งหลอดชนิดนี้มีชื่อเรียกหลายอย่าง เช่น หลอดไส้ร้อนแบบธรรมดา หรือ หลอดความร้อน หรือ หลอดไส้ (incandescent light bulb, incandescent lamp หรือ incandescent light globe หรือบางทีอาจเรียกว่า "หลอดไฟของเอดิสัน") เป็นต้น
แม้จะเป็นหลอดไฟเหมือนกันแต่กลับมีรูปร่างต่างกัน มีขั้วต่างกันจึงทำให้เกิดความสับสนเวลาเลือกซื้อ หรือนำไปใช้งาน ดังนั้นจึงขอนำเสนอเรื่องน่ารู้เกี่ยวกับหลอด Incandescent นี้ให้คลายสงสัยกัน

หลอด Incandescent                                 (ที่มา: http://www.sukhothaitc.ac.th/faifa/Personal/pakee/images/PAKEE.03/%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B8%AD%E0%B8%94_incandescent.htm)

เป็นหลอด ที่อาศัยการกำเนิดแสงจากความร้อน โดยการให้กระแสไหลผ่าน ไส้หลอดที่ทำด้วยทังสเตน จนร้อนแล้วเปล่งแสงออกมา แต่ให้ประสิทธิผล การส่องสว่างต่ำราว 5 - 12 lumen/watt ขึ้นอยู่กับวัตต์ของหลอด อายุการใช้งานสั้นคือประมาณ 1000 ชั่วโมง (เป็นอายุเฉลี่ยที่ได้จากห้องปฏิบัติการ แต่การใช้งานจริงอาจมีอายุสั้น หรือมากกว่านี้ขึ้นอยู่กับ องค์ประกอบและสภาพแวดล้อมในการใช้งาน) มีอุณหภูมิสีประมาณ 2500 - 2700 องศาเคลวิน แต่ให้ดัชนีความถูกต้อง ของสีถึง 97 % แต่เนื่องจากเป็นหลอดที่ไม่ประหยัดไฟ จึงนิยมใช้ในงานตกแต่งแสงสี หรือเน้นความสว่างเฉพาะจุด ในบ้านเรือน , ห้องแสดงสินค้า , ห้องอาหาร เป็นต้น ข้อดีของหลอดชนิดนี้คือราคาถูก จุดติดง่าย และยังใช้กับอุปกรณ์ หรี่ไฟได้ด้วย โครงสร้างของหลอด 1. กระเปาะแก้ว (Bulb) ทำด้วยแก้วอ่อนธรรมดาสามารถทนต่ออุณหภูมิและความดันขณะหลอดทำงานได้ รูปร่างต่างกันไป ถ้าหลอดมีขนาดวัตต์สูงๆ จึงจะใช้แก้วแข็งแทน ตัวกระเปาะอาจเป็นแก้วใสหรือถูกเคลือบผิวภายในด้วยสารชนิดต่างๆ 2. ขั้วหลอด (Base) มีทั้งแบบเกลียวและแบบเขี้ยว อาจทำด้วยทองเหลืองหรืออลูมิเนียม โดยโลหะที่ใช้ยึดไส้หลอดจะถูกเชื่อม เข้ากับส่วนที่เป็นเกลียวและกลางขั้วหลอดด้านล่างสุด (สำหรับขั้วแบบเกลียว) 3. ก๊าซ (Gas) เป็นก๊าซเฉื่อยเช่น ไนโตรเจน, นีออน, อาร์กอน, คริปตอน ปกติใช้ส่วนผสมของไนโตรเจนและอาร์กอน หรือคริปตอนบ้างเล็กน้อย เพื่อทำให้ไส้หลอดกลายเป็นไอช้าลง 4. เส้นลวดยึดไส้หลอด (Lead in wire) ทำด้วยทองแดงตั้งแต่ขั้วหลอดถึงส่วนที่ซ่อนอยู่ในแก้ว จากนั้นใช้ทองแดงเคลือบ ด้วยนิเกิลหรือนิเกิลล้วนๆ ทำหน้าที่นำกระแสไฟฟ้าไปยังไส้หลอด 5. ลวดยึดไส้หลอด (Support wire) ใช้พยุงไส้หลอดไม่ให้แกว่งไปมา ทำด้วยลวด molybdenum 6. แก้วเสียบลวดยึดไส้หลอด (Button rod) เป็นแก้วทนความร้อน ใช้ฝัง support wire 7. แก้วสำหรับสอดลวดยึดก้านหลอด (Stem press) เป็นแก้วใช้หุ้มและป้องกันไม่ให้อากาศเข้าสู่ lead in wire โดยมีสัมประสิทธิ์การขยายตัวเท่ากับ lead in wire 8. หลอดดูดอากาศออก (Exhaust tube) เป็นท่อแก้วเล็กๆ ใช้สำหรับเป็นทางสูบเอาอากาศภายในออกระหว่างขบวนการผลิต และบรรจุก๊าซเฉื่อยเข้าแทนที่ เสร็จแล้วจึงปิดรูหลอดไว้ 9. ฟิวส์ (Fuse) อาจมีหรือไม่มีก็ได้ ทำหน้าที่ป้องกันหลอดและวงจรภายในโดยจะขาดก่อนหลอดเกิดการอาร์กขึ้น 10. ไส้หลอด (Filaments) ในยุคแรกทำจากคาร์บอนแต่พบว่าการระเหิดตัวเป็นไปอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันจึงเปลี่ยนมาใช้ ทังสเตนเนื่องจากมีข้อดีคือ 10.1 มีจุดหลอมเหลวสูง 10.2 การกลายเป็นไอต่ำ 10.3 แข็งแรงและสามารถรีดเป็นเส้นได้ 10.4 เปล่งแสงได้ดี โดยทั่วไปจะผลิตเป็น 3 แบบคือแบบตรง (Straight) แบบขด (Coil) และแบบขดในตัวเอง (Coil Coil) รูปทรงของหลอด Incandescent ี มีหลายแบบแต่ที่พบเห็นทั่วไปได้แก่ 1. รูปทรง A shape สำหรับใช้งานทั่วไป (GLS lamp) ตามบ้านเรือน มีทั้งแบบแก้วใส , แก้วฝ้า และหลอดฉาบปรอท 2. รูปทรงจำปา (B shape) มีทั้งแก้วใสและแก้วฝ้า ใช้กับ โคมไฟประดับและโคมไฟกิ่ง 3. รูปทรงกลม (G shape) มีทั้งแบบแก้วใส , เคลือบนมขาว (silica white) , แบบฉาบปรอท ครึ่งใบทั้งบนและล่าง รวมทั้งฉาบปรอทครึ่งซีก ใช้เป็นไฟตกแต่ง ภายในอาคาร สำหรับแบบ ฉาบปรอทครึ่งใบ ใช้เพื่อให้แสงแบบ indirect ได้ 4. รูปทรงปิงปอง (G shape) มีขนาดเท่าลูกปิงปอง ทั้งแบบแก้วใส , แก้วฝ้า , ฉาบปรอท และแก้วสีต่างๆ ใช้ในงาน ตกแต่งอาคาร และไฟประดับ เพื่อความสวยงาม 5. รูปทรงสปอร์ทไลท์ (Indoor & Outdoor Reflector Lamp) รูปแบบ R Type ชนิดที่ใช้ในอาคารจะใช้เป็น ไฟส่องป้าย ไฟส่องภาพ ไฟเวที ตู้แสดงสินค้า ฯลฯ ส่วนชนิดที่ใช้นอกอาคารจะใช้เป็นไฟส่องชั่วคราวในงานก่อสร้าง เรียกทั่วไปในท้องตลาดว่า สปอร์ทไลท์กันฝนใช้กับโคมไฟขาแดง 6. รูปทรงสปอร์ทไลท์ชนิดกระจกหนา (PAR shape) PAR = Parabolic Aluminized Reflector มีหลายขนาดให้เลือกใช้ เช่น PAR36 , PAR38 เป็นต้น โดยตัวเลขจะบอกขนาด เส้นผ่าศูนย์กลางของหน้ากระจกหน่วยเป็นหุน ถ้าผิวกระจกหน้า เป็นเม็ดสาคูจะเป็นแบบลำแสงกระจาย แต่ถ้าผิวหน้าเรียบ จะเป็นแบบ ลำแสงแคบ การใช้งานเช่นเดียวกับ แบบที่5 นอกจากนี้ยังมีรูปทรงแบบอื่นอีกให้เลือกใช้มากมายดังรูป ขั้วหลอด Incandescent หลอด incandescent ทั้งหมดจะมีขั้วหลอดแตกต่างกันไปตามลักษณะการใช้งาน ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆ คือ 1. ขั้วหลอดแบบเกลียว (Edison lamp base) เช่น E10 , E11, E12 , E14 , E17 , E27 , E40 โดยตัวเลขหมายถึง เส้นผ่าศูนย์กลางของขั้วหลอด หน่วยเป็นมิลลิเมตร 2. ขั้วหลอดแบบเขี้ยว (Bayonet) ที่นิยมใช้ทั่วไปคือ B22 และ Ba9S ลักษณะของขั้วหลอด กราฟแสดงคุณลักษณะของหลอด incandescent เป็นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน, ปริมาณแสง, อายุและกระแสที่ไหลผ่านหลอด จากรูปจะเห็นว่าเมื่อจ่ายแรงดัน 100% ของค่าที่ระบุ (เช่น 220 โวลท์) ให้แก่หลอดจะได้รับปริมาณแสงรวมทั้งอายุตามที่กำหนด แต่เมื่อหลอดได้รับแรงดัน สูงกว่า 100% จะให้ปริมาณแสงเพิ่มขึ้นมาก ในขณะที่อายุการใช้งานก็ลดลงมากเช่นกัน การเลือกหลอด incandescent มาใช้งานจึงอาจพิจารณาผลกระทบต่างๆ จากกราฟแสดงคุณลักษณะดังกล่าว คุณลักษณะทางแสงสี เนื่องจากแสงที่ได้จากหลอดชนิดนี้ได้จากการเผาไส้หลอดให้ร้อนสีที่ได้จึงค่อนไปทางแดงเล็กน้อย การนำไปใช้งาน ให้แสงสว่างเฉพาะจุด ให้แสงสว่างทั่วไปภายในอาคาร

ขอขอบคุณบทความดีๆ จาก http://www.sukhothaitc.ac.th/faifa/Personal/pakee/images/PAKEE.03/%E0%B8%AB%E0%B8%A5%E0%B8%AD%E0%B8%94_incandescent.htm มา ณ โอกาสนี้