โลกของการส่องสว่างด้วยแสงแห่งหลอดไฟ

          นี่ถ้าหากว่า เราไม่มีแสงไฟใช้กันแล้วล่ะก็ ตกกลางคืน พวกเราจะทำอะไรกัน อาจจะเข้านอนกันแต่หัวค่ำก็ได้ กระแสไฟฟ้า และหลอดไฟฟ้า เป็นตัวปรับเปลี่ยนวิถีชีวิตของคนไปอย่างมากมาย ไม่ต่างอะไรกับการค้นพบวิธีก่อไฟ คุมไฟ เลยทีเดียว และจะว่าไป การเกิดขึ้นของหลอดไฟฟ้าก็เป็นจุดเริ่มต้นของวงการอิเล็กทรอนิกส์ให้ก้าวรุดไปด้วยเช่นกัน

เส้นทางของหลอดไฟ

          เมื่อถามว่าใครเป็นผู้คิดค้นประดิษฐ์หลอดไฟฟ้าขึ้นเป็นคนแรก ร้อยทั้งร้อยคงตอบว่า ทอมัส เอดิสัน อันที่จริง มีผู้ทดลองเกี่ยวกับหลอดไฟอยู่หลายคน ใน พ.ศ. 2345 ฮัมฟรีย์ เดวี ลองผ่านกระแสไฟฟ้าเข้าไปในแถบแพลทินัม แล้วเกิดแสงออกมา สาเหตุที่ใช้แพลทินัมเนื่องมาจากจุดหลอมเหลวที่สูงของมัน ความสว่างที่ได้ไม่มากนัก และก็ไม่คงทนพอจะใช้งานได้จริง แต่นั่นก็นับเป็นความพยายามแรกๆ ของเส้นทางหลอดไฟ บุคคลที่ประดิษฐ์หลอดไฟได้สำเร็จคนหนึ่งก็คือ โจเซฟ วิลสัน สวอน ซึ่งเขาแสดงหลอดไฟฟ้าของตนเมื่อ พ.ศ. 2421 และจดสิทธิบัตรหลอดสุญญากาศที่มีไส้หลอดทำจากคาร์บอน

          ในช่วงเดียวกัน เอดิสันก็ทดลองนำวัตถุต่างๆ มาทำเป็นไส้หลอด จนไปจบที่ฝ้ายซึ่งเผาไฟเป็นถ่าน และจดสิทธิบัตร ไว้ หลอดไฟของเอดิสันสว่างติดอยู่นาน 13 ชั่วโมง เมื่อ 22 ตุลาคม พ.ศ. 2422 คือเมื่อ 130 ปีก่อน

          สาเหตุที่ไม่ค่อยมีคนนึกถึงสวอน (หรือบุคคลอื่นๆ) ในฐานะผู้ประดิษฐ์หลอดไฟสำเร็จเป็นคนแรก ก็เนื่องมาจากเอดิสันพัฒนาส่วนของวงจรไฟฟ้าประกอบไปด้วย คนที่ซื้อหลอดไฟของสวอนไปใช้จะต้องหาอุปกรณ์อื่นเพิ่มเติมเอง ในขณะที่ เอดิสันเลือกที่จะเดินสายไฟฟ้าไปยังบ้านต่างๆ ให้ด้วย การใช้หลอดไฟของเอดิสันจึงสะดวก แพร่หลาย และมีชื่อเสียงเป็นที่รู้จักมากกว่า เอดิสันยังพัฒนาวงจรขนานเพื่อใช้ควบคุม การเปิดปิดหลอดไฟเป็นบางดวง นอกจากนั้น หลอดไฟของ เอดิสันก็มีประสิทธิภาพสูงกว่าด้วย

          หลอดไฟที่อาศัยคาร์บอนเป็นไส้หลอดมีข้อด้อยตรงที่ไส้หลอดจะขาดง่าย จึงมีการพัฒนาไส้หลอดแบบต่างๆ จนเมื่อ พ.ศ. 2453 วิลเลียม เดวิด จากบริษัท เจเนอรัล มอเตอร์ ก็พัฒนาหลอดไฟที่ใช้ทังสเตนเป็นไส้หลอด โดยมีต้นทุนที่คุ้มค่าพอที่จะใช้งานจริง ไส้หลอดทังสเตนทนความร้อนได้สูงกว่า 3,000 องศาเซลเซียส

          ปัญหาของหลอดไฟแบบนี้ยังไม่หมดไป คือเมื่อใช้งานไปนานๆ ทังสเตนจะหลุดออกจากไส้หลอด แล้วไปเกาะที่ผนังหลอดไฟ ทำให้หลอดไฟสลัวลง ทางแก้ปัญหาคือ การเติมก๊าซเฉื่อยอย่างอาร์กอน หรือไนโตรเจนลงไป ถึงกระนั้น ก๊าซพวกนี้ก็จะพาความร้อนออกไปจากไส้หลอด ทำให้ความสว่างลดลง จึง มีการพัฒนาไส้หลอดให้ขดเป็นเกลียวเพื่อเพิ่มความร้อน ทำ ให้รักษาความสว่างได้นานขึ้น และต่อมาก็มีการเติมสารกลุ่ม ฮาโลเจนเข้าไปในหลอด เพื่อให้ฮาโลเจนจับกับทังสเตนที่ระเหิดออกมา แล้วคายกลับคืนไปที่ไส้หลอดไม่ให้ไส้สูญเสียทังสเตนออกไป เกิดเป็นหลอดฮาโลเจนขึ้นมา

          ในขณะที่มีการพัฒนาหลอดไฟแบบมีไส้หลอดอยู่นี้ เราก็พบว่าเมื่อผ่านกระแสไฟฟ้าความดันสูงเข้าไปในหลอดแก้วที่มีก๊าซอยู่ จะทำให้หลอดแก้วสว่างขึ้นได้ อันเป็นผลมาจากการที่อิเล็กตรอนในกระแสไฟฟ้าชนกับอนุภาคของก๊าซในหลอด อะตอมของก๊าซจึงปล่อยพลังงานในรูปของแสงสว่างออกมา

          พ.ศ. 2452 จอจส์ คลอด พบว่าถ้าผ่านไฟฟ้าเข้าไปในหลอดที่บรรจุก๊าซนีออนจะเกิดแสงสีแดงขึ้น และถ้าเป็นก๊าซอาร์กอนก็จะได้แสงสีน้ำเงิน และนั่นคือหลอดไฟนีออนซึ่งมี ใช้กันแพร่หลายที่ฝรั่งเศสในยุคนั้น หลอดไฟนีออนนี้มีประสิทธิภาพด้านพลังงานไม่ต่างจากหลอดไส้ และใช้เป็นป้ายสัญญาณต่างๆ เสียมาก และก็มีการพัฒนาเคลือบหลอดนีออนด้วยสารฟอสเฟอร์และกลายเป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์เชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกเมื่อ พ.ศ. 2469 ซึ่งใช้ในการโฆษณามากกว่าการส่องสว่างทั่วไป และถ้าเปลี่ยนสารเคลือบหลอดไป หลอดไฟก็จะได้แสงที่ต่างออกไป

          นั่นคือเส้นทางอย่างย่นย่อของหลอดไฟเพื่อการส่องสว่างทั่วไปที่เราคุ้นเคยกันดี คือหลอดไส้ กับหลอดฟลูออเรสเซนต์ ทีนี้เราจะลองมาดูรายละเอียดของหลอดไฟแต่ละชนิดกันอีกทีหนึ่ง รวมไปถึงหลอดไฟแบบใหม่ๆ ที่กำลังมาแรงอย่างหลอดแอลอีดี ก่อนจะไปตบท้ายกันที่การใช้งานของหลอดไฟแบบพิเศษ

แสงสว่างเหลืองของหลอดไส้ร้อนๆ

          หลอดไฟเพื่อแสงสว่างแบบแรกที่มนุษย์รู้จัก ก็คือหลอดไฟดวงกลมๆ ที่ให้กำเนิดแสงสีเหลือง ใครที่ซุกซนหน่อยอาจจะเคยเอามือไปจับแตะหลอดกลมแบบนี้บ้าง สิ่งที่รับรู้ได้จากการสัมผัสหลอดชนิดนี้ก็คือ ความร้อนที่ออกมาจากหลอดชื่ออย่างเป็นทางการของหลอดไส้ก็คือ หลอดอินแคนเดสเซนต์ การกำเนิดแสงสว่างของหลอดแบบนี้อาศัยความรู้ที่ว่า เมื่อวัตถุร้อนเกินกว่า 1,000 เคลวิน จะให้กำเนิดแสงสว่างออกมา หลอดไส้ทั่วไปมีโครงสร้างเป็นหลอดแก้ว ภายในหลอดแก้วบรรจุก๊าซเฉื่อยแรงดันต่ำไว้ ส่วนประกอบที่สำคัญที่สุดของหลอดไส้ก็คือ ไส้หลอดที่ทำจากขดลวดทังสเตน

          การทำงานของหลอดชนิดนี้จะป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปเผาขดลวดทังสเตน ซึ่งจะเกิดความร้อนสูงถึง 5,000 องศาเซลเซียส ขดลวดที่ร้อนก็จะลุกสว่างเกิดเป็นแสงที่ตาเรามองเห็นได้ ความสว่างของหลอดชนิดนี้จะขึ้นอยู่กับระดับความร้อน ยิ่งร้อนมากก็ยิ่งสว่างมาก และด้วยความร้อนที่สูงจึงต้องเลือกใช้วัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงอย่างทังสเตน (การที่ใช้ทังสเตนทำไส้หลอดทำให้บางครั้งเราก็เรียกหลอดไฟแบบนี้ว่า หลอดทังสเตน)

          คนที่ช่างสังเกตอาจจะเกิดดูหลอดไส้ใกล้ๆ ซึ่งจะเห็นว่าไส้หลอดจะขดเป็นเกลียว การขดเป็นเกลียวนี้ช่วยให้เราใส่ไส้หลอดยาวๆ ลงไปในหลอดขนาดจำกัดได้ ผลก็คือหลอดไม่  สูญเสียความร้อนไปมากนัก ทำให้ยังคงมีความร้อนมากพอที่จะให้แสงสว่างตามต้องการ ส่วนการบรรจุก๊าซเฉื่อยลงไปด้วยก็เพื่อช่วยยืดอายุการใช้งานของไส้หลอด และบางครั้งก็มีการทำผนังแก้วของหลอดให้เป็นฝ้า เพื่อช่วยกระจายแสงไม่ให้จ้าบาดตาเกินไป

          ถึงตรงนี้ ถ้าเราหยุดคิดสักนิดจะเห็นว่า แสงสว่างจากการเผาไส้หลอดด้วยความร้อนนี้ต้องใช้พลังงานสูงมาก หลอดไส้ จึงเป็นหลอดที่กินไฟสูง แต่เราก็ยังคงใช้งานหลอดไฟแบบนี้อยู่ ก็ด้วยเหตุที่ว่า ลักษณะของแสงที่เกิดจากหลอดไส้จะมีโทนสีอุ่น เป็นสีเหลืองแดง ซึ่งเหมาะกับงานประดับตกแต่งตู้โชว์สินค้า ทำให้สินค้าดูหรู หรือแม้แต่ในพิพิธภัณฑ์ต่างๆ สีโทนอุ่นเป็นสีที่เหมาะสม นอกจากนั้นก็ยังมีการผลิตหลอดไส้ที่มีรูปร่าง รูปทรงต่างๆ ทั้งรูปทรงมาตรฐาน รูปทรงแบบกระสุน มีตัวสะท้อนแสง หรือเป็นแบบแท่ง โดยระบุลักษณะและกำลังไฟไว้ที่หลอด เช่น ข้อมูลหลอดเป็น 60A19 หมายถึงหลอดไส้กำลัง 60 วัตต์ รูปทรงมาตรฐาน (A - Arbitary) และมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลอด 19 หุน (1 นิ้ว = 8 หุน)

จับไส้ใส่แคปซูล

          เมื่อเราใช้งานหลอดไส้ไปนานๆ ทังสเตนจากไส้หลอดจะหลุดออกมา แล้วไปเกาะตามผนังหลอด มองเห็นเป็นสีดำ ดังนั้น ประสิทธิผลของหลอดไส้จึงลดลงตามอายุการใช้งาน (ค่าแสงสว่างต่อพลังงานที่ให้ลดลง) จึงมีการคิดค้นหาวิธีป้องกันการสูญเสียทังสเตนนี้โดยการใส่ก๊าซกลุ่มฮาโลเจนเข้าไป ก๊าซในกลุ่มนี้ได้แก่ โบรมีน หรือไอโอดีน

          ก๊าซฮาโลเจนนี้จะทำปฏิกิริยากับทังสเตนที่ระเหิดออกมาจากไส้หลอด แล้วคืนทังสเตนนี้กลับลงไปที่ไส้หลอด ปัญหาหลอดดำจึงหมดไป และเรียกหลอดไส้แบบนี้ว่า หลอดฮาโลเจน ลักษณะพิเศษที่เห็นได้ชัดอีกอย่างของหลอดฮาโลเจนก็คือ การ บรรจุไส้หลอดลงไปในแคปซูลซึ่งมีก๊าซฮาโลเจนอยู่ และแคปซูลก็คลุมด้วยหลอดแก้วที่ทำจากควอตซ์ ซึ่งทนความร้อนได้ดีกว่าหลอดไส้ธรรมดา หลอดฮาโลเจนจึงใช้งานที่วัตต์สูงๆ (ความร้อนมากกว่า) ได้ นอกจากนี้ยังมีการใช้ตัวสะท้อนแสงเพื่อการกระจายแสงที่ดี และบังคับมุมของแสงได้ตามต้องการมากขึ้น หลอดฮาโลเจนนี้มีทั้งแบบที่ผลิตขึ้นมาใช้กับแรงดันไฟต่ำ 12 โวลต์ และแบบใช้แรงดันไฟสูง 220 โวลต์ ซึ่งแบบแรงดันไฟต่ำจะต้องมีหม้อแปลงลดแรงดันไฟฟ้า เวลาซื้อมาใช้งานก็ต้องดูให้ถูกต้องด้วย การใช้งานหลอดฮาโลเจนมักจะใช้เป็นไฟส่องสว่างแบบดาวน์ไลต์ และใช้ในไฟประดับ โดยมีอายุการใช้งานนานกว่า หลอดไส้ธรรมดา

เพิ่มประสิทธิภาพของหลอดไส้

          ตอนนี้เรายังคุยกันอยู่ในกลุ่มหลอดไฟแบบไส้ทังสเตนกัน หลอดไส้ทั้งแบบธรรมดาและแบบฮาโลเจนมีการปรับแต่งโดยเติมตัวสะท้อนแสงเคลือบอะลูมิเนียมทรงโค้งแบบพาราโบลาร์ และเรียกว่า หลอดแบบพาร์ ในภาษาอังกฤษเขียนว่า Para- bolic Aluminium Reflector : PAR  ตัวสะท้อนแสงอาจเคลือบด้วยเงินแทนอะลูมิเนียมก็ได้ หลอดไฟแบบนี้ทำให้ได้แสงเป็นลำเหมาะแก่การนำไปทำไฟสปอตไลต์ โดยที่หลอดทังสเตนแบบพาร์มักจะทำขนาดหลอดไฟออกมาที่ 75, 100 และ 150 วัตต์ ส่วนหลอดฮาโลเจนแบบพาร์จะทำออกมาที่ 45, 65 และ 90 วัตต์ ทั้งสองแบบมีอายุการใช้งานประมาณ 2,000 ชั่วโมง แต่หลอดฮาโลเจนแบบพาร์จะประหยัดพลังงานมากกว่า 40-60 เปอร์เซ็นต์ และให้ แสงที่ขาวกว่า สว่างสม่ำเสมอตลอดอายุการใช้งาน แม้จะมีราคาสูงกว่า แต่คิดในระยะยาวแล้วจะคุ้มกว่า

          ยังมีหลอดฮาโลเจนแบบพาร์อีกชนิดหนึ่งเรียกว่า หลอดฮาโลเจนอินฟราเรด (Halogen Infrared : HIR) ความพิเศษของหลอดฮาโลเจนแบบพาร์ชนิดนี้ก็คือ ที่ผนังแคปซูลฮาโลเจนจะเคลือบด้วยฟิล์มอินฟราเรด ซึ่งยอมให้แสงธรรมดาผ่านไปได้แต่จะสะท้อนรังสีอินฟราเรด เนื่องจากหลอดไส้นั้นไม่ได้ผลิตแค่แสงที่ตาเห็นเท่านั้น แต่มีรังสีอินฟราเรดเกิดขึ้นด้วย เมื่อรังสีอินฟราเรดจากไส้หลอดพุ่งเข้าชนฟิล์มที่เคลือบก็จะสะท้อนกลับไปยังไส้หลอด และรังสีอินฟราเรดก็คือความร้อน ไส้หลอดจึงได้รับความร้อนเพิ่มขึ้น ทำให้มีประสิทธิภาพดีขึ้น หลอดไฟแบบนี้จึงนับว่าเป็นหลอดไส้ที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด

          หลอดฮาโลเจนพาร์แบบอินฟราเรดนี้มีอายุการใช้งานในช่วง 3,000-6,000 ชั่วโมง โดยผลิตออกมาที่ขนาด 40, 50, 55, 60, 80 และ 100 วัตต์

หลอดไส้ไม่เอาแสง

          แม้จุดประสงค์หลักเริ่มแรกของหลอดไฟคือแสงสว่าง แต่ก็ใช่ว่าเราจะผลิตหลอดไฟที่เน้นแสงสว่างแต่เพียงอย่างเดียว ด้วยความที่หลอดไส้เกี่ยวพันกับความร้อน อย่ากระนั้นเลย เราจับหลอดไส้มาใช้งานในด้านความร้อนเสียเลยดีกว่า หลอดไส้แบบนี้ก็คือ หลอดความร้อนอินฟราเรด  หลอดความร้อนอินฟราเรดนี้ได้รับการออกแบบเป็นพิเศษให้ผลิตความร้อนออกมามาก แต่ผลิตแสงออกมาน้อย ซึ่งมีทั้งแบบที่ใช้ตัวสะท้อนแสงแบบธรรมดา และแบบที่ใช้ตัวสะท้อนแสงพาราโบลาเคลือบอะลูมิเนียม ส่วนใหญ่หลอดความร้อนจะมีกระจกด้านหน้าเป็นสีแดง แต่ก็มีแบบกระจกใสด้วยเหมือนกัน และเช่นเดิม หลอดแบบพาร์จะมีประสิทธิภาพดีกว่า เราเลือกใช้หลอดพาร์ที่กำลังต่ำกว่าหลอดธรรมดา โดยยังคงให้ความร้อนได้เท่ากับที่ต้องการ

          กระจกด้านหน้าของหลอดความร้อนจะเป็นกระจกที่ ทนทานต่อแรงกระแทก และทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างทันทีทันใดได้ดี ส่วนการใช้งานก็ใช้ในด้านอุตสาหกรรม การเกษตร หรือใช้อุ่นอาหารในร้านอาหารก็ได้ โดยมีอายุการใช้งานประมาณ 5,000 ชั่วโมง

แสงเรืองจากก๊าซ

          ที่ผ่านมา เป็นเรื่องของหลอดไส้ที่อาศัยความร้อนในการกำเนิดแสง ทีนี้เราจะมาดูหลอดไฟอีกกลุ่มหนึ่งที่อาศัยการแตกตัวของก๊าซในการกำเนิดแสง ก็คือหลอดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งหลายๆ คนก็ยังคงปักหลักเรียกหลอดแบบนี้ว่าหลอดนีออนกันอยู่

          ลักษณะการเกิดแสงของหลอดนีออนและหลอดฟลูออ เรสเซนต์จะใกล้เคียงกัน ต่างกันในรายละเอียด ในกรณีของหลอดนีออนนั้น แสงเกิดจากการป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดแก้วปิด ซึ่งบรรจุก๊าซนีออนไว้ภายใน กระแสไฟฟ้าที่ป้อนเข้าไปจะทำให้อะตอมของก๊าซปล่อยคลื่นแสงออกมาตามลักษณะของก๊าซ กรณีก๊าซนีออนก็จะทำให้ได้แสงสีแดง และเราเปลี่ยนสีของหลอดไฟได้โดยการเปลี่ยนชนิดของก๊าซ เช่น ใช้ก๊าซอาร์กอนสำหรับหลอดไฟสีน้ำเงิน   และในกรณีของหลอดฟลูออเรสเซนต์ ก็เริ่มต้นแบบเดียวกับหลอดนีออน คือป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไปในหลอดแก้วปิด ที่มีก๊าซ ก๊าซนั้นจะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ความยาวค่าหนึ่งออกมา แล้วเราจัดการดูดกลืนคลื่นนี้ด้วยสารบางอย่าง กระบวนการดูดกลืนคลื่นนี้ส่งผลให้มีการปลดปล่อยคลื่นแสงที่ตามนุษย์มองเห็นออกมาแทน

          คลื่นตัวแรกที่เกิดขึ้นในหลอดฟลูออเรสเซนต์คือ คลื่นอัลตราไวโอเลต หรือรังสียูวีนั่นเอง คลื่นตัวนี้ได้มาจากไอปรอทภายในหลอด ส่วนที่ผนังของหลอดไฟก็เคลือบสารฟอสเฟอร์ (สารฟอสเฟอร์เป็นสารที่จะเรืองแสงเมื่อชนกับอนุภาคที่มี   พลังงานสูง ทำจากสารประกอบโลหะทรานซิชัน หรือสารประกอบของธาตุแรร์เอิร์ท) สำหรับดูดรังสียูวีนี้ และปล่อยพลังงานออกมาเป็นแสงสว่างสีขาวนวล

          หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ควบคุมแรงดันและกระแสไฟฟ้า ซึ่งก็คือบัลลาสต์ บัลลาสต์จะควบคุมแรงดันไฟฟ้าให้เหมาะสมในตอนเริ่มเปิดไฟ และเมื่อไฟติดแล้วก็จะหันไปควบคุมกระแสไฟฟ้าที่ไหลเข้าหลอด เนื่องจากลักษณะของหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ความต้านทานไฟฟ้าจะลดต่ำลง เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าไปเรื่อยๆ ซึ่งอาจทำให้หลอดไฟเสียหายได้ เราเลยแก้ปัญหาด้วยการใช้บัลลาสต์มาควบคุมกระแสที่ไหลผ่านหลอดเข้าไป

          หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์เป็นหลอดที่เราพบเห็นกันทั่วไป และมีหลากหลายหน้าตาให้เราเลือกใช้ แต่ในกลุ่มรูปร่างทั้งหลายนั้น เราแบ่งตามลักษณะการติดของหลอดไฟเป็นสามกลุ่มก็คือ หลอดชนิดอุ่นไส้, หลอดชนิดติดเร็ว และหลอดชนิดติดทันที

          หลอดชนิดอุ่นไส้นั้นจะต้องป้อนกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขั้ว (ไส้) เพื่อเผาขั้วก่อนสองสามวินาที แล้วจึงป้อนกระแสไฟฟ้าแรงดันสูงเข้ามาจุดหลอด การเผาขั้วก่อนจุดหลอดอาศัยอุปกรณ์สตาร์ตเตอร์ในการควบคุมระยะเวลาที่กระแสไฟผ่านขั้วหลอด หลอดฟลูออเรสเซนต์แบบนี้จะมีฐานขั้วหลอดทั้งสองปลาย (หลอดทรงท่อกระบอก) โดยมีสองขั้วในแต่ละปลาย

          หลอดชนิดติดเร็ว หลอดแบบนี้ก็ยังต้องป้อนกระแสไฟฟ้าผ่านขั้วหลอดก่อนป้อนแรงดันไฟฟ้าเข้าไปเช่นกัน แต่เวลาที่ใช้จะน้อยกว่ามาก และใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า หลอดจะติดภายในหนึ่งถึงสองวินาที กระบวนการเผาขั้วหลอดอาจทำต่อเนื่องหรือหยุดหลังจากไฟติดแล้วก็ได้ หลอดแบบนี้ก็ยังมีฐานขั้ว หลอดทั้งสองปลาย และมีสองขั้ว แต่ไม่ต้องใช้สตาร์ตเตอร์แล้ว เรานำหลอดแบบนี้ไปใช้ประยุกต์แบบหรี่ไฟ หรือไฟแฟลชกล้องถ่ายรูปได้

          หลอดชนิดติดทันที หลอดแบบนี้ก็ไม่ต้องใช้สตาร์ตเตอร์ และไม่ต้องเผาขั้วหลอดก่อนจุดหลอดด้วย ต้องใช้แรงดันไฟสูงมากจากบัลลาสต์สำหรับการจุดหลอด ทำให้มีขั้วเดียวในแต่ ละปลาย แต่ก็อาจพบหลอดบางรุ่นที่เห็นมีสองขั้ว ซึ่งความจริงแล้วขั้วทั้งสองจะเชื่อมเป็นขั้วเดียว บัลลาสต์ที่ใช้กับหลอดไฟแบบนี้จะเป็นบัลลาสต์พิเศษที่ออกแบบมาเพื่อหลอดแบบนี้โดยเฉพาะ

ทำหลอดให้เล็กลง

          หลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ช่วยประหยัดพลังงานและค่าไฟฟ้าได้มากกว่าหลอดไส้ ทำให้มีการใช้อย่างแพร่หลาย แต่ก็ยังคงมีการคิดค้นปรับปรุงให้หลอดฟลูออเรสเซนต์ประหยัดพลังงานมากขึ้นไปอีก ที่เห็นได้ชัดเจนก็คือ การผลิตหลอดที่มีขนาดเล็กลง จากหลอดฟลูออเรสเซนต์ธรรมดา เป็นหลอดผอม ไปจนเป็นหลอดเส้น

          การระบุขนาดของหลอดฟลูออเรสเซนต์ทรงท่อกระบอกอาศัยเส้นผ่านศูนย์กลางของหลอดในหน่วย หุน (1 นิ้ว = 8 หุน) ซึ่งบางคนอาจเคยได้ยิน หรือเคยสังเกตหลอดไฟเป็นหลอด T12, T8 และ T5 นี่คือหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาด 12 หุน แปดหุน และห้าหุน

          หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ใช้กันทั่วไปมาก่อนคือ หลอด T12 ก่อนจะมีการคิดค้นหลอดประหยัดพลังงานที่เรียกว่าหลอดผอม เป็นหลอดขนาดแปดหุน ได้รับความนิยมกันมากขึ้น จนเร็วๆ นี้ก็พัฒนาให้หลอดมีขนาดเล็กลงไปอีก เล็กกว่าหลอดผอมจน ทำให้ผู้ผลิตไฟแบบนี้ตั้งชื่อว่าหลอดเส้นเสียเลย เพื่อบอกให้รู้ว่าหลอดไฟนี้มีขนาดเล็กลงไปอีก หลอดเส้นนี้ก็คือ หลอด T5 และมีผู้ผลิตออกมาแล้วหลายราย

          แต่ว่าหลอดแบบ T5 จะมีความยาวน้อยกว่าหลอด T8 จึงต้องใช้ฐานสำหรับตั้งโดยเฉพาะ หรือต้องอาศัยอุปกรณ์เสริมเพื่อให้นำหลอดไฟแบบนี้ไปใช้กับฐานหลอดเดิมที่มีอยู่ ราคาในตอนเริ่มต้นอาจจะสูงกว่า แต่ในระยะยาวจะคุ้มกว่า

เปลี่ยนรูป แปลงร่าง

          นอกจากหลอดฟลูออเรสเซนต์รูปทรงท่อกระบอกแล้ว  ยังมีหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ปรับขนาด เปลี่ยนรูปร่างเพื่อการใช้งานเฉพาะที่ และเพื่อการประหยัดพลังงาน เรียกว่า หลอด คอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์หรือหลอดตะเกียบนั่นเอง

          หลอดคอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์มีทั้งแบบที่มีบัลลาสต์ในตัว มีขั้วเป็นแบบเกลียว สวมใส่เข้ากับเต้าเกลียวของหลอดไส้ได้เลย และแบบที่มีขั้วเป็นขาเสียบ ใช้ร่วมกับโคม และมีบัลลาสต์ภายนอก โดยผลิตออกมาหลายค่าพลังงาน รูปร่างก็หลากหลาย ไม่ว่าจะเป็นหลอดคู่ หลอดสี่แถว หลอดยาว หลอดเกลียว หลอดมีโคมครอบ

          รูปร่างที่ต่างกันก็เพื่อให้ใช้งานได้หลากหลาย หลอดแบบขั้วเกลียวก็เพื่อใช้แทนหลอดไส้ หรี่ไฟได้ และมีขนาดเล็ก เช่นเดียวกับหลอดคู่ที่ออกแบบมาใช้แทนหลอดไส้ ซึ่งถ้ากำลังวัตต์ของหลอดต่างกันมากก็จะมีขั้วต่อต่างไปเล็กน้อย ไม่ให้ใส่หลอดผิดขนาด

          ส่วนหลอดแบบสี่แถวก็สร้างจากหลอดคู่สองชุด มีความยาวเท่ากับหลอดคู่ แต่ให้แสงสว่างมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีหลอดคอมแพกต์ฟลูออเรสเซนต์แบบหลอดยาวใช้แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป

หลอดพิเศษ
          นอกจากการใช้งานเพื่อแสงสว่างปกติแล้ว หลอดฟลู ออเรสเซนต์ยังมีลูกเล่นเพื่อการใช้งานเฉพาะด้านอีกหลายอย่าง บางอย่างเราเห็นอยู่บ่อยๆ บางอย่างก็อาจไม่เคยสัมผัสเลย เราลองมาดูหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบพิเศษกันบ้าง

          เริ่มจาก หลอดแบล็กไลต์ เป็นหลอดฟลูออเรสเซนต์ ที่เคลือบหลอดแก้วด้วยสารฟอสเฟอร์ที่เปลี่ยนรังสียูวีคลื่นสั้น (จากไอปรอท) ไปเป็นรังสียูวีคลื่นยาวแทนการเปลี่ยนไปเป็นแสงที่ตามองเห็น ซึ่งช่วยสร้างบรรยากาศเรืองแสงกับวัตถุที่มีสารเรืองแสง หรือใช้ตรวจหาคราบร่องรอยสารอย่างปัสสาวะ เลือด สีย้อม ที่จะมองเห็นได้ก็เฉพาะภายใต้แสงยูวีเท่านั้น ใครดูหนังสืบสวนคดียุคหลังๆ คงเห็นบ่อย

          ตามมาด้วย หลอดทำผิวสีแทน หลอดแบบนี้ใช้ฟอสเฟอร์ที่ช่วยให้เกิดรังสียูวีเอ และยูวีบี ที่ทำให้ผิวหนังของเรากลายเป็นสีแทนยามตากแดด ก็ใช้ทดแทนการไปนอนอาบแดดได้ สำหรับต้นพืชก็ไม่น้อยหน้า มี หลอดไฟเร่งโต ซึ่งช่วยในการสังเคราะห์แสง การเจริญเติบโต หรือการออกดอกของพืช ทั้งนี้รวมไปถึงสิ่งมีชีวิตที่อาศัยแสงในกิจกรรมต่างๆ ของตัวเองด้วย หลอดฟลูออเรสเซนต์แบบนี้มักจะให้แสงสีแดงและน้ำเงินที่ดูดซับได้ด้วยคลอโรฟิลล์

          หลอดฆ่าเชื้อ รังสียูวีนั้นใช้ฆ่าเชื้อต่างๆ ได้ จึงมีการผลิตหลอดเพื่อการนี้ออกมา หลอดฟลูออเรสเซนต์แบบนี้ไม่เคลือบสารฟอสเฟอร์ ตัวหลอดก็เป็นควอตซ์ที่รังสียูวีทะลุผ่านได้ รังสียูวีจะจัดการกับเชื้อโรค และยังทำให้ออกซิเจนแตกตัวเป็น โอโซน แต่หลอดแบบนี้ก็มีอันตรายกับผิวหนังและดวงตา จึงต้องปกป้องดวงตาและผิวหนังขณะใช้งาน นอกจากจะใช้ในการฆ่าเชื้อและผลิตโอโซนแล้ว นักธรณีวิทยายังใช้หลอดไฟ แบบนี้ในการระบุแร่บางอย่างจากสีของการเรืองแสงด้วยหลอดไฟนี้ได้ด้วย และยังประยุกต์ใช้กับการลบข้อมูล EPROM ของคอมพิวเตอร์ได้อีกต่างหาก
 
แสงจากก๊าซแรงดันไอสูง

          ตามถนนหนทาง สถาปัตยกรรม อาคารสถานที่ เราจะเห็นไฟสว่างมากๆ กลุ่มหนึ่ง ถ้าใครนั่งสังเกตไฟถนนประเภทนี้จะพบว่า ตอนเปิดครั้งแรกไม่สว่างนัก แต่เมื่อเวลาผ่านไป ไฟกลับสว่างมากขึ้น หลอดไฟกลุ่มนี้เป็นไฟที่อาศัยก๊าซแรงดันไอสูง ซึ่งมีอยู่สามกลุ่มคือ หลอดไอปรอท, หลอดเมทัลเฮไลด์ และหลอดโซเดียมแรงดันสูง

          หลอดไอปรอท มีหลักการทำงานเหมือนกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ ตัวหลอดเป็นแคปซูลไอปรอทที่บรรจุก๊าซอาร์กอนและมีขั้วไฟฟ้า แคปซูลจะหุ้มด้วยหลอดแก้ว เมื่อป้อนแรงดันไฟฟ้าเข้าไปก็จะทำให้ไอปรอทแตกตัวเกิดรังสียูวี ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นแสงสว่างอีกทีด้วยสารฟอสเฟอร์ที่เคลือบหลอดไว้ เมื่อหลอดติดจะต้องรอนานสักพักหนึ่งก่อนจะทำงานได้เต็มที่ และเมื่อปิดไปแล้วก็ต้องรออีกราวสิบนาทีก่อนจะเปิดใช้งานได้อีก ปัจจุบันไม่ค่อยใช้งานหลอดแบบนี้แล้ว เนื่องจากดูแลรักษายาก ปรอท ก็เป็นพิษ

          หลอดเมทัลเฮไลด์ มีโครงสร้างและการทำงานคล้ายกับหลอดไอปรอท สิ่งที่ต่างออกไปก็คือ จะมีเกลือโลหะผสมอยู่ในส่วนแคปซูลด้วย หลอดแบบนี้ต้องอุ่นหลอดประมาณสี่นาที เมื่อปิดแล้วต้องรอราวสิบนาทีเช่นกันก่อนจะเปิดใช้ได้อีก หลอดแบบนี้มีประสิทธิภาพสูงที่สุดในกลุ่มหลอดไฟแสงขาว แต่ก็มีพฤติกรรมเปลี่ยนสีของแสงตามอายุการใช้งาน หลอดเมทัลเฮไลด์เข้ามาแทนที่หลอดไอปรอท และใช้ในโรงงาน ไฟถนน แสงสว่างภายในอาคาร ร้านค้า

          หลอดโซเดียมแรงดันไอสูง โครงสร้างเหมือนกับหลอดสองแบบแรก แต่ใช้การแตกตัวของไอโซเดียมแทน โดยเริ่มต้นจากก๊าซซีนอน ซึ่งส่วนของแคปซูลนี้ทำด้วยเซรามิกทนความร้อนได้สูงถึง 1,300 องศาเซลเซียส ทนต่อการกัดกร่อนของ ไอโซเดียม ใช้เวลาอุ่นหลอดสามสี่นาที ปิดแล้วรอประมาณหนึ่งนาทีก็จะเปิดใหม่ได้ มีการผลิตออกมาทั้งแบบหลอดใส และหลอดฝ้า นำไปใช้กับงานที่ไม่คำนึงถึงความถูกต้องของสีนัก สถานที่ใช้ก็คล้ายๆ กับหลอดสองแบบแรกคือ ไฟถนน ไฟในสถานเก็บสินค้า ไฟสนามบิน ไฟในที่จอดรถ และไฟในอาคาร

หลอดไฟตัวจิ๋วมาแรง

          ระยะนี้ เดินไปไหนมาไหน ชักจะเห็นโคมไฟอ่านหนังสือ ไฟฉาย ที่ใช้หลอดไฟตัวเล็กๆ หลายตัวเป็นแหล่งกำเนิดแสง หลอดไฟดวงเล็กๆ เหล่านั้นเป็นอุปกรณ์ที่โลดแล่นในแวดวงอิเล็กทรอนิกส์มาก่อน นั่นก็คือ ไดโอดเปล่งแสง หรือที่เรียกกันติดปากว่า หลอดแอลอีดี (Light Emitting Diode lamp)

          หลอดแอลอีดีเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ในโลกของอิเล็กทรอนิกส์จะเป็นเรื่องของสารกึ่งตัวนำ ภายในไดโอดเปล่งแสงประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำสองชนิดต่อกัน ซึ่งอิเล็กตรอนจะวิ่งข้ามรอยต่อของสารกึ่งตัวนำนี้ได้เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าเข้าไป และเมื่ออิเล็กตรอนมีการเคลื่อนที่ข้ามรอยต่อเยี่ยงนี้ ก็จะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน ซึ่งก็คือแสงนั่นเอง โดยควบคุมทิศทางของแสงที่ออกมาให้ไปในทิศทางเดียวผ่านกระเปาะเล็กๆ ของตัวแอลอีดี

          นอกจากจะเปล่งแสงในช่วงที่ตามนุษย์มองเห็นแล้ว การปรับแต่งสารในตัวแอลอีดีก็ช่วยให้หลอดแอลอีดีปลดปล่อยคลื่นอินฟราเรดออกมาได้ด้วย ซึ่งเรานำไปใช้งานในรีโมตคอนโทรลของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆ ธรรมชาติของหลอดแอลอีดีจะเปล่งแสงในช่วงคลื่นแคบๆ พูดง่ายๆ คือออกมาเป็นแสงสีเดี่ยวๆ ไม่ได้ออกมาเป็นแสงขาวเหมือนแสงสว่างทั่วไป เพื่อให้หลอดแอลอีดีผลิตแสงขาวออกมาก็ต้องปรับแต่งกันซึ่งมีสองวิธี

          วิธีแรกคือใช้ชิ้นแอลอีดีหลายชิ้น แต่ละชิ้นผลิตแสงต่างความยาวคลื่นกัน (ออกมาเป็นแม่สีแสง ซึ่งประกอบด้วยแดง เขียว น้ำเงิน) ซึ่งเมื่อรวมกันแล้วจะได้แสงสีขาว วิธีนี้มีข้อดีที่ปรับแต่งแต่ละสีให้ได้ลักษณะของแสงสุดท้ายตามต้องการ แต่ข้อเสียคือต้นทุนการผลิตสูง

          อีกวิธีหนึ่งคือใช้ฟอสเฟอร์ในการเปลี่ยนแสงจากแอลอีดี วิธีนี้ใช้หลอดแอลอีดีที่ผลิตแสงคลื่นสั้นพลังงานสูง (มักเป็นแสงสีน้ำเงินหรืออัลตราไวโอเลต) ร่วมกับฟอสเฟอร์ที่ดูดซับบางส่วนของแสงสีน้ำเงินนี้แล้วปล่อยแสงที่มีช่วงคลื่นหลายๆ ค่าออกมาจนได้แสงสีขาว ข้อดีก็คือต้นทุนการผลิตต่ำ แต่ข้อด้อยก็คือไม่อาจปรับแต่งลักษณะแสงที่ต้องการได้ละเอียด ถ้าจะปรับแต่งก็ต้องเปลี่ยนชั้นฟอสเฟอร์เสียใหม่ แต่ด้วยต้นทุนที่ต่ำ วิธีการนี้จึงเหมาะสมที่จะนำมาใช้งานจริง

          ข้อได้เปรียบของหลอดแอลอีดีคือ มีแสงหลายสีให้เลือกใช้งาน ปัจจุบันหลอดแอลอีดีมีประสิทธิภาพสูง ขนาดที่เล็กทำให้ยืดหยุ่นในการออกแบบ การจัดเรียง นำไปใช้ด้านตกแต่งได้ดี มีความทนทาน ไม่ต้องห่วงเรื่องไส้หลอดขาด หรือหลอดแตก ด้านอายุการใช้งานก็อยู่ได้ถึง 50,000-60,000 ชั่วโมง ทั้งยังปรับหรี่แสงได้ง่ายกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ และที่สำคัญ ปราศจากปรอทและสารกลุ่มฮาโลเจนที่เป็นพิษ

          ถึงกระนั้น หลอดไฟแอลอีดียังให้แสงส่องสว่างได้ไม่สมบูรณ์นักเมื่อเทียบกับหลอดชนิดอื่น และเนื่องจากโดยพื้นฐานของหลอดแอลอีดีเป็นอุปกรณ์ที่อาศัยไฟฟ้ากระแสตรงแรงดันต่ำ การนำมาใช้กับไฟฟ้ากระแสสลับจึงต้องอาศัยวงจรที่ออกแบบมาอย่างดี

          ตอนนี้มีการพัฒนานำหลอดแอลอีดีไปใช้ในระบบแสดงผลอย่างจอคอมพิวเตอร์ จอโทรทัศน์ จอภาพขนาดยักษ์ที่ติดตั้งบนตัวอาคาร ถึงขั้นใช้สารอินทรีย์มาผลิตเป็นจอแบบ OLED กันแล้ว ผู้ผลิตจอทีวีบางรายแจ้งว่า จอ OLED ของเขามีอายุใช้งานถึง 30,000 ชั่วโมงเลยทีเดียว และไม่หยุดเพียงแค่นั้น จอแอลอีดีที่ไม่ใช้สารอินทรีย์ก็ยังได้รับการพัฒนากระบวนการผลิตให้ได้หลอดแอลอีดีที่สว่างมากกว่า อายุการใช้งานมากขึ้น อย่างน้อยก็เทียบเท่าหลอด OLED

          ด้วยความโดดเด่นหลายๆ อย่างของหลอดแอลอีดี ทิศทางของหลอดไฟเพื่อการส่องสว่างก็จะมีหลอดชนิดนี้เข้าไปมีบทบาทมากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะการประยุกต์ใช้งานที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบเพื่อความสวยงามต่างๆ จึงพูดได้ว่า หลอดไฟแอลอีดีเป็นอุปกรณ์ตัวจิ๋วที่มาแรงจนต้องจับตาดูให้ดีทีเดียว

หลอดไฟกับการใช้งานพิเศษ

          นอกเหนือจากการใช้งานด้านส่องสว่างแล้ว หลอดไฟยังนำไปใช้งานด้านอื่นๆ อีก ซึ่งก็พูดถึงไปบ้างแล้ว แต่ก็จะรวบรวมมาไว้ให้เห็นกันอีกครั้งหนึ่ง ซึ่งหลอดไฟกับงานพิเศษนี้จะเป็นหลอดอินฟราเรด และหลอดยูวี  ในส่วนของหลอดอินฟราเรด จะผลิตความร้อนออกมามากกว่าแสงสว่าง เราจึงใช้งานในส่วนที่เกี่ยวข้องกับความร้อน ไม่ว่าจะเป็นการให้ความร้อนกับสัตว์ การฆ่าเชื้อ รวมไปถึงการอบแห้งในอุตสาหกรรมอาหาร

          สำหรับสัตว์แรกเกิด หรือที่ยังมีอายุน้อย โดยเฉพาะหมู ไก่ จะปรับอุณหภูมิภายในร่างกายไม่ดีนัก เราจึงนำหลอดไฟอินฟราเรดมาใช้ให้ความร้อน ซึ่งดีกว่าการให้ความร้อนด้วยวิธีอื่น คอกสัตว์จะแห้ง ปราศจากเชื้อโรค

          งานทางด้านการแพทย์ก็อาศัยหลอดความร้อนในการบำบัดโรคได้ เช่น ใช้ช่วยขยายตัวของหลอดเลือดโดยปราศจากรอยไหม้ที่ผิวหนัง ใช้บำบัดความปวดตามข้อ ปวดกล้ามเนื้อ ปวดสะโพก ปวดฟัน ปวดเอว เคล็ด ตึง ฟกช้ำดำเขียว ปวดประสาท เกาท์ ไข้หวัดใหญ่ โพรงจมูกอักเสบ หลอดลมอักเสบ เป็นต้น
ในแวดวงอุตสาหกรรมก็ใช้แสงอินฟราเรดในด้านการอบแห้ง อบสีรถยนต์หรือชิ้นงานโลหะ อบกระดาษ อบกาว อบสีผ้า หรือใช้ในการหลอมพลาสติก ทำให้ฟิล์มบรรจุภัณฑ์หดตัว ใช้หลอมโลหะ การผลิตขวดพลาสติก และฆ่าเชื้อโรคด้วยความร้อนสูง

          ส่วนหลอดยูวี ก็มีที่ทางให้ใช้งานหลากหลาย เราใช้หลอดรังสีอัลตราไวโอเลตในการป้องกันศัตรูพืช และการปศุสัตว์ โดยใช้ล่อแมลงเพื่อจับไปขาย ทำลาย หรือล่อออกไปไม่ให้แมลงทำลายผลไม้

          นอกจากนี้ยังนำไปใช้กับการเลี้ยงปลาทั้งปลาน้ำจืด และปลาทะเล เพื่อให้ปลาได้รับแสงที่ช่วยในการเจริญเติบโตได้อย่างเหมาะสมใกล้เคียงกับธรรมชาติ ซึ่งในการเลี้ยงปลาน้ำจืดใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ให้ความยาวคลื่นใกล้เคียงกับแสงแดด ส่วนปลาทะเลก็จะใช้หลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ให้รังสียูวีช่วง ความยาวคลื่น 400-480 นาโนเมตร และกำจัดรังสียูวีช่วงอื่นที่เป็นอันตรายต่อปะการังหรือสัตว์ทะเลอื่น นอกจากนี้ยังใช้หลอดยูวีเพื่อการบำบัดของเสียในบ่อปลา ตู้ปลาด้วย

          ความน่าสนใจในการใช้งานหลอดไฟอัลตราไวโอเลตอีกด้านก็คือในส่วนของความสวยความงาม เช่น ในเตียงอาบแดด รวมไปถึงการรักษาโรคผิวหนังด้วยแสง ซึ่งจะใช้รังสียูวีในช่วงคลื่น 320-390 นาโนเมตร โรคผิวหนังที่รักษาด้วยรังสียูวีก็เช่น โรคตัวเหลืองในเด็กแรกเกิด โรคคนเผือก

          ยังมีการประยุกต์ใช้งานหลอดไฟที่นอกเหนือจากเพื่อการส่องสว่างอีกหลายอย่าง ทั้งนี้ก็อยู่ที่หัวคิดของมนุษย์เรานั่นเองว่าจะนำไปใช้งานในด้านไหน อย่างไร แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น หลอดไฟสำหรับพวกเราในฐานะคนทั่วไป ก็คือสิ่งที่ให้แสงสว่างกับพวกเรา ทำให้พวกเรามีแสงพอใช้งานในทุกเวลาที่ต้องการ และการกำเนิดขึ้นของหลอดไฟเพื่อการส่องสว่างก็เป็นการพามนุษย์เราให้ก้าวหน้าไปในทุกด้าน และโลกของเราก็สว่างไสวมองเห็นได้ แม้จะมองมาจากอวกาศก็ตาม