ประวัติหลอดไฟ

ห่างหายกันไปนานกับการนำเสนอบทความน่ารู้ ขณะนั่งทำงานมีโอกาสมองไปด้านบนเพดานก็เห็นหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ติดอยู่ เลยเกิดความสงสัยว่าหลอดไฟมีความเป็นมาอย่างไร เมื่อพูดถึงหลอดไส้ เรามักจะนึกถึง โทมัส อัลวา เอดิสัน ผู้คิดค้นหลอดไส้ที่เราใช้มาจนถึงทุกวันนี้ แล้วนอกจากโทมัส อัลวา เอดิสัน จะมีใครคิดค้นขึ้นมาก่อนหรือไม่ ดังนั้นในวันนี้จึงนำบทความดีๆ จาก variety.teenee.com เกี่ยวกับความเป็นมาของหลอดไฟมานำเสนอให้กับท่านผู้อ่านทุกคน

ประวัติหลอดไฟ

cosmic-radiation ต้น ค.ศ.1900 เจม เพรสคอตต์ จูลัส ทดลองไปมาจนพบว่าเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าไปยังตัวต้านทานบางชนิด จะทำให้เกิดความร้อนและมีแสงสว่างออกมา ทำให้ เซอร์ โจเซฟ สวอน(ฝั่งอังกฤษ) และ โทมัส อัลวา เอดิสัน เกิดไอเดียขึ้นมา ต่างฝ่ายพยายามพัฒนาหลอดไฟตามแนวทางของตน สวอน ฝั่งอังกฤษแสดงหลอดไฟฟ้าก่อนใน พ.ศ. 2421 และทำการจดลิขสิทธ์จากหลอดสูญญากาศที่มีคาร์บอนเป็นใส้หลอด ส่วนจะจุดได้นานเท่าไรไม่ทราบ ต่อมา ปีศาจแห่งการทดลองเอดิสัน เอาบ้าง หลังจากที่ผ่านการทดลองเอาวัตถุแทบทุกชนิด(มีเรื่องเล่าว่ากระทั่งหนวดของเพื่อนยังเอามาทดลอง) ในที่สุดก็ได้ไส้หลอดที่ทำมาจากพวกฝ้ายที่นำมาปั่นเป็นหลอดและเผาไฟให้เป็นคาร์บอน(ก็ พวกถ่านนั่นล่ะ) หลอดไฟของเขาก็ได้รับการจดลิขสิทธิ์ และหลอดที่นำมาโชว์ติดอยู่ 13 ชั่วโมงครึ่ง และเขายังพัฒนาการต่อไฟจากแบบอนุกรมให้เป็นแบบขนานสามารถเลือกปิด-เปิด เฉพาะดวงได้ สังเกตว่าถ้าเอ่ยถึงหลอดไฟฟ้า เรามักนึกถึงเอดิสัน แทนที่จะเป็น สวอน เนื่องเพราะ สวอนไม่ได้พัฒนาระบบวงจรไฟฟ้าและอุปกรณ์เสริมแต่งอื่นๆ คนไหนที่ซื้อหลอดไฟฟ้าเขาไปต้องหาอุปกรณ์อย่างอื่น เช่น หม้อปั่นไฟ เป็นต้น ในขณะที่ทางเอดิสันพัฒนาระบบไฟฟ้าอย่างดียิ่ง มีการเดินสายแจกจ่ายไฟฟ้าไปตามบ้านเรือนทำให้สะดวกสบายในการใช้งานและแพร่หลาย ทำให้ชื่อเสียงไหลมาทางเอดิสันมากกว่าสวอน starter แต่หลอดไฟฟ้าที่ทำมาจากแท่งคาร์บอน มีข้อเสียคือขาดง่าย ใน พ.ศ 2453 วิลเลียม เดวิส แห่งบริษัท Generel Electric ได้ทดลองใช้ทังสะเทน ทำเป็นใส้หลอด เพื่อให้ทนความร้อนมากขึ้น ไส้หลอดของเขาทนความร้อนได้ถึง 3410 องศาเซลเซียส ในขณะที่ไส้หลอดมีอุณหภูมิ 2456 องศาเซลเซียส ปัญหาไส้หลอดขาดเพราะความร้อนจึงจางหายไป เขาจัดการจดลิขสิทธ์ใน พ.ศ. 2456 หรืออีกสามปีต่อมา แต่ปัญหาใหม่ก็ถามหา เมื่อไส้หลอดของเดวิสร้อน อนุภาคของทังสะเทนบางส่วนจะหลุดออกมา และไปเกาะตามผิวหลอดไฟฟ้า ทำให้ใช้งานระยะหนึ่งหลอดจะเริ่มมัวลง ต่อมาจึงมีการเติมก๊าซเฉื่อยลงไป เช่น พวกอาร์กอน ไนโตรเจน ทำให้หลอดไฟว่างขาวนวล แต่ปัญหาอย่างใหม่ก็มาเยือนอีก ก๊าซที่เติมลงไปในหลอดทำให้เกิดการพาความร้อนจากไส้หลอดทำให้ใช้งานไประยะ หนึ่งหลอดจะลดแสงสว่างลงเพราะความร้อนที่ใส้หลอดลดลง จึงต้องจัดการแก้ไขปัญหาโดยการทำให้ไส้หลอดเป็นเกลียวเพื่อเพิ่มความร้อนให้ ไส้หลอด นี่คือเหตุผลที่ว่าทำไมไส้หลอดจึงขดเป็นเกลียว ข้อเสียของหลอดไฟฟ้าแบบมีไส้หลอด ปัญหายังไม่หมดไป เพราะหลอดไฟฟ้าจะมีความร้อนออกมามากทำให้มีความต้องการที่จะพัฒนาต่อไป หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent) ผลที่เกิดจากปรากฏการณโพโตอิเล็กทริก ที่เกี่ยวกับการแผ่รังสี (radiation) ทำให้มีการดัดแปลงการทดลองไปหลายวิธี แต่วิธีหนึ่งที่เป็นไอเดียเกี่ยวกับหลอดไฟฟ้าคือ เมื่อผ่านกระแสไฟฟ้า(ก็คืออิเล็กตรอนนั่นล่ะ) ที่มีแรงดันสูงเข้าไปในหลอดแก้วที่มีก๊าซอยู่ข้างในทำให้เกิดแสงสว่างขึ้นมา ซึ่งเกิดจากอะตอมของก๊าซได้รับพลังงงานจากอิเล็กตรอน อะตอมของก๊าซจึงมีการแผ่พลังงานออกมาในรูปของแม่เหล็กไฟฟ้า มีอยู่บางช่วงคลื่นที่สายตามองเห็น จอช์จ คลอสิต นำเสนอหลอดเรืองแสงเป็นครั้งแรก ใน พ.ศ. 2453 หลอดไฟฟ้าของเขาบรรจุก๊าซนีออนให้แสงสีแดง และสีอื่นๆ ตามแต่ชนิดของแก๊ซ นี่คือต้นแบบหลอดนีออนหลอดแรกของโลก การทดลองยังคงดำเนินต่อไป จนในที่สุดพบว่าถ้าบรรจุไอปรอท (Mercury vapour) และฉาบผิวหลอดแก้วด้านในด้วยฟอสฟอรัส หรือสารเรืองแสง เมื่อปล่อยกระแสไฟฟ้าเข้าไป ไอปรอทจะถูกกระตุ้นและแผ่พลังงานออกมาในรูปของรังสีที่มีความยาวคลื่น 254 nm ออกมา ซึ่งเป็นความยาวคลื่นที่สายตามองไม่เห็นและเป็นอันตราย รังสีที่ไอปรอทแผ่ออกมาจะกระทบกับสารเรื่องแสงที่ผนังหลอด สารเรืองแรงจะดูดซับรังสีที่เป็นอันตรายเอาไว้และตัวมันเองจะแผ่พลังงานใน รูปของคลื่นที่มีความที่ที่สายตาคนมองเห็นได้ออกมาแทน ที่เรียกว่า แสงขาวอุ่น (Warm white) เรียกหลอดพวกนี้ว่า หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent) (แต่เรามักเรียกว่าหลอดนีออนกันจนชิน) หลอดนีออน ใช้งานกันอย่างจริงจังจังเมื่อ พ.ศ 2477 - 2479 ซึ่งในการใช้งานจริงๆ ต้องมีอุปกรณ์อื่นช่วยคือ สตาร์ทเตอร์ (starter) และบาลาสท์ (Ballast) โดยที่ในการจุดหลอดครั้งแรกจะต้องใช้ไฟแรงสูงเสียก่อนเพื่อกระตุ้นให้หลอดทำงาน สตาร์ทเตอร์ทำงานโดยการปิด-เปิด วงจร อย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดแรงดันสูง พอหลอดติดแล้วหน้าที่ของสตาร์ทเตอร์ก็หมดไป และมีบาลาสต์ทำหน้าที่ต่อแทน และมีการใช้ก๊าซเฉื่อยใส่เข้าไปในหลอดด้วยเพื่อช่วยในการกระตุ้นอิเล็กตรอน ไอปรอท แสงขาวอุ่น (Warm white) การเปลี่ยนสารที่ฉาบผนังหลอด จะทำให้ได้แสงสีต่างกันออกไป เช่น BAM (Barium Magnesium) จะให้สีน้ำเงิน CAT (Cerium Magnesium Terbiumaluminate จะให้แสงสีเขียว ส่วนทางหลอดไฟก็ยังได้รับการพัฒนาต่อไป มีการสร้างหลอดไฟฟ้าแบบฮาโลเจนซึ่งมีการเติมก๊าซอาโลเจนในหลอด อะตอมของทังสะเทนที่หลุดออกมาจะไม่ไปจับผนัง แต่จะจับกับฮาโลเจนแทน (ก๊าซฮอาโลเจนมีความดันสูง หลอดไฟหรือกระเปาะไฟจึงมักทำด้วยควอตซ์) พอสารประกอบระหว่างฮาโลเจนกับทังสะเทนไปใกล้ไส้หลอดที่มิอุณหภูมิสูง สารประกอบที่เกิดจากการจับตัวของไฮโดรเจนกับทังสะเทนจะแตกตัวออก หมุนวนเช่นนี้เรื่อยไปทังสะเทนจึงไม่มีโอกาศจับผิวหลอด ส่วนในเมืองไทย มีการพัฒนาหลอดไฟฟ้าอีกรูปแบบหนึ่งที่ไฮเทคมากกว่าฝรั่ง ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าก็สามารถเรืองแสงได้ เช่น พวกผีกระสือ ผีโป่ง เป็นต้น น่าจะจับมาไว้ทำเป็นหลอดไฟคงจะดีไม่น้อย ศัพท์น่ารู้เกี่ยวกับหลอดไฟ วัตต์ = กำลังไฟฟ้าที่หลอดไฟใช้ ไม่ใช่วัดความสว่าง ลูเมน = หน่วยวัดกำลังสว่างของไฟ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent ขอขอบคุณ ข้อมูลที่มีประโยชน์จาก เว็บไซต์ http://variety.teenee.com/world/1708.html เพื่อร่วมกันสร้างสังคมแห่งการเรียนรู้บนโลกอินเตอร์เน็ต