| |
 | | 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(ก็พวกถ่านนั่นล่ะ) 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 ก๊าซที่เติมลงไปในหลอดทำให้เกิดการพาความร้อนจากไส้หลอดทำให้ใช้งานไประยะหนึ่งหลอดจะลดแสงสว่างลงเพราะความร้อนที่ใส้หลอดลดลง จึงต้องจัดการแก้ไขปัญหาโดยการทำให้ไส้หลอดเป็นเกลียวเพื่อเพิ่มความร้อนให้ไส้หลอด 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 สารเรืองแรงจะดูดซับรังสีที่เป็นอันตรายเอาไว้และตัวมันเองจะแผ่พลังงานในรูปของคลื่นที่มีความที่ที่สายตาคนมองเห็นได้ออกมาแทน 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 และมีการใช้ก๊าซเฉื่อยใส่เข้าไปในหลอดด้วยเพื่อช่วยในการกระตุ้นอิเล็กตรอนไอปรอท
|
|
 | | 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 กิตติยา ดอทคอม
เพื่อร่วมกันสร้างสังคมแห่งการเรียนรู้บนโลกอินเตอร์เน็ต
ผู้มีบทความทางด้านวิทยาศาสตร์น่ารู้
สามารถส่งผลงานของท่านมาได้ที่ arunee@teeneemedia.com
|
|
|
|
|
