วงจรไฟฟ้าแสงสว่าง

วงจรไฟฟ้ า แสงสวา่ ง

หลักการทางานของหลอดไฟฟ้ า การท่ีหลอดไฟฟ้าให้แสงสว่างได้เป็นไปตามหลักการดังนี้ เม่ือกระแสไฟฟ้าไหล ผ่านไส้หลอด ซ่ึงมคี วามตา้ นทานสงู พลังงานไฟฟ้าจะเปล่ียนเป็นพลังงานความร้อน ทาให้ ไส้หลอดร้อนจดั จนเปลง่ แสง ออกมาได้ ซ่ึงมกี ารเปล่ยี นรูปพลังงานดังนี้ พลังงานไฟฟ้ า ----> พลงั งานความร้อน ----> พลงั งานแสง

เคร่ืองใช้ไฟฟ้ าท่ีใหแ้ สงสวา่ ง อุปกรณ์ท่ีเปล่ียนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสง ได้แก่ หลอดไฟฟ้า หลอดฟลูออเรส เซนต์ และหลอดไฟโฆษณา โธมัส แอลวา เอดิสัน (Thomas Alva Edison) นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ไดป้ ระดิษฐ์หลอดไฟฟ้า ข้ึนเป็นครั้งแรกเม่ือ พ . ศ . 2422 โดยใช้คาร์บอนเส้นเล็ก ๆ เป็นไส้หลอด และต่อมาไดม้ ีการพัฒนาขน้ึ จนเป็นหลอดไฟฟ้าท่ีใช้ในปัจจุบัน

ไส้หลอด คร้ังแรก เอดิสันใช้คาร์บอนเส้นเล็ก ๆ เป็นไส้หลอด ซ่ึงมีปัญหาคือ ไส้หลอดขาดง่ายเม่ือ ได้รับความร้อน ปัจจุ บันไส้หลอดทาด้วยทังสเตน ซ่ึงเป็นโลหะท่ีหาง่าย ราคาไม่แพง มี ความต้านทานสูง มีจุ ด หลอดเหลวสูงมาก เม่ือได้รับความร้อนจึงไม่ขาดงา่ ย ลักษณะของไส้หลอด ขดไว้เหมือนสปริง มีขนาดแตกต่างกัน ขึน้ อยูก่ บั กาลังไฟฟ้าของหลอดไฟฟ้า กล่าวคอื หลอดท่ีมีกาลงั ไฟฟ้าต่าไสห้ ลอดจะใหญ่ ความต้านทานน้อย ส่วน หลอดท่ีมกี าลังไฟฟ้าสงู ไส้หลอดจะเล็ก มีความตา้ นทานมาก หลอดแก้ว ทาจากหลอดแก้วใส ทนความร้อนได้ดี ภายในสูบอากาศออกจนหมด แล้วบรรจุ แก๊ส ไนโตรเจน และอาร์กอนเพียงเล็กน้อยไว้แทนท่ี แก๊สท่ีบรรจุ ไว้น้ีจะช่วยให้ทังสเตนท่ีได้รับความร้อนไม่ระเหิดไปจับท่ี ผวิ ในของหลอดไฟฟ้า ซ่ึงจะทาใหห้ ลอดไฟฟ้าดา ขวั้ ตอ่ ไฟ เปน็ จุ ดต่อวงจรไฟฟ้าภายในหลอด

หลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ (fluorescent) หรือหลอดเรืองแสง เป็นอุปกรณ์ท่ีเปล่ียนพลังงานไฟฟ้า เป็นแสงสว่างท่ีนิยมใช้กันมาก มีรูปร่างหลายแบบเช่ น ทรงกระบอกสั้น ยาว คร่ึงวงกลม หรือวงกลม หลอด ฟลูออเรสเซนต์ มีสว่ นประกอบดังน้ี ขวั้ ตอ่ ไฟ เป็นจุ ดต่อวงจรไฟฟ้าของหลอดฟลอู อเรสเซนต์ ไส้หลอด ทาดว้ ยโลหะทงั สเตนอยู่ท่ปี ลายหลอดท้ังสองข้าง หลอดแก้ว ภายในหลอดสูบอากาศออกจนหมด แล้วใส่ไอปรอทไว้เล็กน้อย ผิวหลอดแก้วด้านใน ฉาบด้วยสารวาวแสง (fluorescent coating) ชนดิ ต่าง ๆ ซ่ึงจะให้สตี ่าง ๆ กนั ออกไป

อุปกรณ์ท่ตี อ้ งใช้ประกอบกบั หลอดฟลูออเรสเซนต์ สตาร์ตเตอร์ (starter) ทาหนา้ ท่ีเปน็ สวติ ซ์อัตโนมตั ิในขณะหลอดฟลูออเรส เซนตย์ ังไม่ติด และหยุดทางานเม่อื หลอดตดิ แล้ว แบลลัสต์ (ballast) ทาหน้าท่ีเพ่ิมความต่างศักย์ เพ่ือให้หลอดฟลูออเรส เซนต์ติดในตอนแรก และทาให้กระแสไฟฟ้ าท่ีผ่านหลอดไฟลดลงเม่ือหลอดติดแล้ว พรอ้ มท้ังควบคุมใหก้ ระแสไฟฟ้าคงตัว

การใช้หลอดฟลอู อเรสเซนตท์ ุกชนิดต้องต่อวงจรเขา้ กับสตารต์ เตอร์และแบลลัสต์ แลว้ จึงต่อเขา้ กับสายไฟฟ้ าในบ้าน ดังรูป

หลกั การทางานของหลอดฟลอู อเรสเซนต์ เม่ือกระแสไฟฟ้าผ่านไอปรอท จะคายพลังงานไฟฟ้าให้แก่ไอปรอท ซ่ึงจะทา ให้อะตอม ของไอปรอทอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น (exited state) เป็นผลให้อะตอมปรอท คายพลังงานออกมาเพ่ือ ลดระดับพลังงานในตัวเองในรูปของรังสีอัลตราไวโอเลต ซ่ึง มองไมเ่ ห็น เม่อื รังสีชนิดนี้ไปกระทบกบั สารวาวแสงท่ฉี าบไว้ท่ีผิวด้านในของหลอดฟลูออ เรสเซนต์ สารเหลา่ นจ้ี ะเปล่งแสงได้ โดยให้แสงสีต่าง ๆ ตามชนิดของสารวาวแสงท่ีฉาบ ไว้ภายในหลอดน้ัน

หลกั การทางานของหลอดฟลูออเรสเซนต์ เช่น แคดเมยี มบอเรท (Cadmium borate) ให้ แสงสชี มพู แคดเมยี มซิลิเคท (Cadmium silicate) ใหแ้ สงสีชมพูอ่อน แมกนเี ซียมทังสเตท (Magnesium tungstate) ให้แสงสขี าวอมฟ้า แคลเซียมทังสเตท (Calcium tungstate) ให้แสงสนี ้าเงนิ ซิงคซ์ ิลิเคท (Zinc silicate) ให้แสงสเี ขียว ซิงค์ เบรลิ เลียมซิลิเคท (Zinc Beryllium silicate) ใหแ้ สงสเี หลอื งนวล นอกจากน้ยี ังอาจผสมสารวาวแสง เหลา่ นี้ เพ่ือให้ได้แสงสผี สมท่แี ตกตา่ งกันออกไปได้อีกด้วย

ข้อเปรียบเทยี บระหว่างหลอดไฟฟ้ ากับหลอดฟลอู อเรสเซนต์ • หลอดไฟฟ้าสวา่ งน้อยกวา่ หลอดฟลูออเรสเซนต์ เม่ือมจี านวนวตั ต์เทา่ กนั • หลอดไฟฟ้ามีอายุการใช้งานสัน้ กว่าหลอดฟลอู อเรสเซนต์ • ขณะใช้งานอุณหภมู ขิ องหลอดไฟฟ้าสูงกว่าหลอดฟลอู อเรสเซนต์ • หลอดไฟฟ้าเสยี ค่าใช้จ่ายในการติดต้ังน้อยกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ เพราะ หลอดฟลอู อเรสเซนตต์ ้องตอ่ วงจรเข้ากบั แบลลสั ตแ์ ละสตาร์ตเตอรเ์ สมอ

หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนตห์ รือท่ีเรยี ก กนั ทวั่ ไปว่าหลอดตะเกยี บ หลอดคอมแพค ฟลูออเรสเซนต์มี 2 ชนิด คือ ชนิดท่ีมีแบลลัสต์ภายใน สามารถใช้แทน หลอดไฟฟ้ าแบบมีเข้ียวและแบบเกลียวได้ อีกชนิดหน่ึงเป็นแบบท่ีมีแบลลัสต์อยู่ ภายนอกจะมีขาเสียบ เพ่ือต่อเข้ากับแบลลัสต์ สมบัติท่ีสาคัญของหลอดคอมแพค ฟลูออเรสเซนต์ คือ ช่ วยประหยัดพลังงานไฟฟ้า และมีอายุการใช้งาน ท่ียาวนาน กวา่ หลอดฟลอู อเรสเซนต์

ประเภทของหลอดไฟ การใช้งานของหลอดไฟชนดิ ต่าง ๆ ในปัจจุ บันประเทศเรามีการใช้หลอดไฟมากมายหลายประเภทไปตามยุคตามสมัย บางชนิดนิยมใช้มาเป็นระยะเวลายาวนาน บางชนิดเช่นหลอด LED ก็เพ่ิงมานิยมใช้งานเม่ือ ไม่ก่ีปี และเน่ืองจากมีการพัฒนานวัตกรรมมากมายเก่ียวกับด้านการประหยัดพลังงานจน กลายมาเป็นหลอด LED ล่าสดุ ท่นี ยิ มใช้งานกันอยา่ งแพรห่ ลายในปัจจุ บนั

1. หลอดไส้ (Incandescent Lamp) เปน็ หลอดไฟท่ีมีการใช้งานมานานมาก มีอีกช่ือท่ีเรียกคือ “หลอดดวงเทียน” เพราะมีแสงแดง ๆ คล้ายแสงเทียน หลายๆคนน่าจะคุ้นเคยกับหลอดชนิดน้ีกันเป็นอย่างดี มีทั้งชนิดแบบแก้ว และฝ้า ไส้หลอดทา มาจากทงั สเตนให้ความร้อนสงู หลกั การทางานคือกระแสไฟฟ้าจะผ่านไส้หลอดเปล่ียนจากพลังงานไฟฟ้าเป็น ความรอ้ น เม่ือไส้หลอดรอ้ นจะเปล่งแสงออกมา หลอดไส้น้ันมีข้อเสียคือเม่ือมีความร้อนสะสมมาก ๆ อายุการ ใช้งานจะย่งิ สนั้ ลง โดยกนิ ไฟมากเน่อื งจากสญู เสยี ไปกับความร้อนท่ีเกดิ ข้ึน

2. หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent tube) Fluorescent หรือหลอดเรืองแสง ให้แสงสว่างมากกว่าหลอดไส้ถึง 5 เท่า อายุการใช้งานนาน กว่าหลอดไส้ประมาณ 7-8 เท่าตัว โดยตัวหลอดมีไส้โลหะทังสเตนติดอยู่ท่ีปลายทั้ง 2 ข้าง ของหลอด ผิว ภายในฉาบด้วยสารเรืองแสง โดยมีการใส่ไอปรอทไว้เล็กน้อย หลักการทางานคือเม่ือกระแสไฟฟ้าใหลผ่าน ปรอทจะคายพลังงานในรูปแบบรังสอี ลั ตราไวโอเลตเม่ือกระทบสารเรืองแสงท่ีฉาบไว้หลอดก็จะเปล่งแสงออกมา อายุการใช้งานมีตั้งแต่ 6000 ถงึ 20000 ช่ัวโมง

3. หลอดฮาโลเจน (Halogen) พัฒนามาจากหลอดไส้ท่ีใช้ก๊าซฮาโลเจนบรรจุ ภายในทาให้ทนทานกว่าหลอดไส้ ปกติให้ค่าความถูกต้องของสีถึง 100 % มักใช้กับพ้ืนท่ีท่ีต้องการแสงสว่างเป็นพิเศษ เช่น พื้นท่งี านแสดงสินคา้ มุมอับของบา้ นหอ้ งทางาน อายุการใช้งาน 1500-3000 ช่ัวโมง

4. หลอดเมทัลฮาไลด์ (Metal halide) พัฒนามาจากหลอดไสท้ ่ใี ช้ก๊าซฮาโล เจนบรรจุภายในทาให้ทนทานกว่าหลอดไสป้ กตใิ ห้ค่าความถูกต้องของสีถึง 100 % มักใช้กับ พ้ืนท่ีท่ีต้องการแสงสว่างเป็นพิเศษ เช่ นพื้นท่ีงานแสดงสินค้า มุมอับของบ้านห้องทางาน อายุการใช้งาน 1500-3000 ช่ัวโมง

5. หลอดแสงจนั ทร์ หรอื หลอดไฟไอปรอท พัฒนามาจากหลอดไส้ท่ี ใช้ก๊าซฮาโลเจนบรรจุ ภายในทาให้ทนทานกว่าหลอดไส้ปกติให้ค่าความถูกต้องของสีถึง 100 % มักใช้กับพ้ืนท่ที ่ตี อ้ งการแสงสวา่ งเปน็ พเิ ศษ เช่นพนื้ ท่ีงานแสดงสนิ ค้า มุมอับของบ้านห้อง ทางาน อายุการใช้งาน 1500-3000 ช่ัวโมง

6. หลอดคอมแพคต์ฟลูออเรส เซนต์ หรือหลอดตะเกียบ มีการ ทางานคล้ายหลอดฟลูออเรสเซนต์ ท่ีเรา คุ้นหน้าคุ้นตาก็คือ”หลอดตะเกียบ” ซ่ึงมี แ บ บ ท่ี บั ล ล า ส ต์ ใ น ตั ว แ ล ะ แ บ บ อ ยู่ ภายนอก มรี ูปรา่ งท่ีหลากหลาย เช่นแบบ เกลียว แบบหลอด แบบหลอดส่ีแถวเป็น ต้น โดยจะมีอายุการใช้งานท่ีมากกว่า หลอดฟลูออเรสเซนต์

7. หลอด LED โดยหลอดไฟ LED ถือว่าได้รับการพัฒนามาจาก เทคโนโลยีในยุคใหม่ๆ หลักการทางานจะต่างจากหลอดท่ัว ๆ ไป โดยแสงสว่างเกิดข้ึนจากการเคล่ือนของอิเล็กตรอนภายในสารก่ึง ตัวนาหลอด LED ลดจุ ดด้อยต่าง ๆ ของหลอดไฟท่ีผ่านมา เช่ น เร่ืองความร้อนเน่ืองจากไม่มีการเผาไส้หลอด มีอายุการใช้งานท่ี นาน 50000 ช่ัวโมง ใช้ Watt น้อยแต่ให้แสงสว่างมากกว่า ถนอมสายตา เน่ืองจากมีการกระพรบิ ของหลอดน้อยมาก ไม่มีสาร UV ท้ังยังเป็นมิตรกับส่ิงแวดล้อมเน่ืองจากไม่มีการใช้สารปรอท Infinite LED

การท่ีจะทาให้เกิดแสงสว่างในวงจรไฟฟ้าได้น้ัน ในวงจรจะต้องประกอบด้วยแหล่งจ่าย ไฟฟ้าสาหรบั ป้อนแรงดนั และกระแสใหก้ บั หลอดโดยผา่ นสายไฟ โดยท่ีแหล่งจ่ายไฟฟ้าจะเป็นแบบไฟฟ้า กระแสตรงหรือระแสสลับขึ้นอยู่กับชนดิ ของหลอดท่ีต้องการใช้กบั ไฟฟ้าประเภทใด วงจรแบบเปิ ดไฟจะดบั วงจรแบบปิ ดไฟจะติด

ถ้าเป็นไฟฟ้าท่ีใช้ตามอาคารบ้านเรือน ต้องป้ อนไฟฟ้ากระแสสลับให้กับหลอดไฟ โดยท่ี แหล่งจา่ ยไฟคือโรงไฟฟ้าบริเวณเข่ือนตา่ ง ๆ จะผลิตกระแสไฟฟ้าแล้วสง่ มาตามสายไฟฟ้าแรงสูงผ่านหม้อ แปลงท่กี ารไฟฟ้าสถานียอ่ ย เพ่ือแปลงแรงดันให้ลดลงเหลอื ประมาณ 12,000 โวลท์ แล้วส่งต่อมายังสายไฟ ตามถนนสายตา่ ง ๆ กอ่ นท่ีจะตอเข้าอาคารบ้านเรอื น จะมหี มอ้ แปลงท่ใี ช้ในการแปลงไฟจาก 12,000 โวลท์ เป็น 220 โวลท์ 1 เฟส โดยท่ีสายไฟจะมี 2 เส้น คือ ไลน์ (Line) และ นิวตรอน (Neutral) ไลน์ เป็น สายไฟท่ีมีไฟ ส่วนนิวตรอน เป็นสายดินไม่มีไฟ สามารถทดสอบได้โดยใช้ไขควงเชค็ ไฟ ถ้าไฟติดท่ีเส้นใด แสดงว่าเป็นเส้นไลน์ นอกจากนี้ยังมีระบบไฟฟ้าท่ีจ่ายให้กับโรงงานอุ ตสาหกรรมประเภท 3 เฟส ซ่ึงแรง เคล่ือนท่ีจ่ายอาจจะเป็น 220 โวลท์ หรือ 380 โวลท์ข้ึนอยู่กับความต้องการใช้งาน โดยท่ัวไปโรงงาน อุ ตสาหกรรมจะต้องใช้ไฟมาก จึงจาเป็นท่ีจะต้องใช้ไฟแบบ 3 เฟส อาจจะมี 3 สาย หรือ 4 สาย ก็ แล้วแตค่ วามตอ้ งการใช้งาน โครงสร้างภายในประกอบดว้ ยไสห้ ลอดท่ที ามาจากทังสเตน, ก้านยึดใส้หลอด, ลวดนากระแส , แผ่นฉนวนหักเหความร้อน,ฟิวส์,ท่อดูดอากาศ และข้ัวหลอดแก้วจะบรรจุ ก๊าซเฉ่ีอย เช่ น อาร์กอน หรือ ไนโตรเจน เพ่ือไมใ่ หห้ ลอดท่ีรอ้ ยขณะป้อนกระแสไฟฟ้าไหลผ่านทาใหเ้ กิดการเผาไหม้ไส้หลอดอาจจะขาดได้



เป็นหลอดไฟฟ้าท่ีนิยมใช้กันท่ัวไป เพราะว่าให้แสงสว่างนวลสบายตา และมีอายุการใช้ งานท่ียาวนานกว่าหลอดไส้ถึง 8 เท่า ลักษณะของหลอดเป็นรูปทรงกระบอก รูปวงกลมและตัวยู มี ขนาดอตั ราทนกาลงั 10 วตั ต,์ 20 วัตต์, 32 วัตต์, และ 40 วัตต์เป็นต้น ขนาด 40 วัตต์มีอายุการ ใชั้งาน 8,000 ถงึ 12,000 ช่ัวโมง ใหค้ วามสว่างของแสงประมาณ 3,100 ลเู มน

ความปลอดภัยในการต่อวงจรแสงสว่าง 1. ตรวจสอบสายไฟฟ้า ถ้าชารุดให้ใช้เทปพันเป้นแนวนหุ้มให้เรียบร้อย และ ตรวจจุ ดต่อสายไฟด้วย 2. อุปกรณ์ท่ีเคล่ือนท่ีได้ควรตรวจสอบบริเวณจุ ดข้อต่อ ข้ัวท่ีติดอุปกรณ์ สายไฟฟ้าดว้ ยความระวงั ถา้ ชารุดควรเปล่ยี นใหอ้ ยูใ่ นสภาพดี 3. รักษาสภาพเคร่ืองมือท่เี คล่อื นยา้ ยได้ให้อยู่ในสภาพดีตลอด 4. ดวงโคมไฟฟ้าตอ้ งมที ่คี รอบ ป้องกนั หลอดไฟ 5. การเปล่ียนหรือซ่ อมแซมอุ ปกรณ์ควรให้ช่ างทางเคร่ืองมือเป็น ผูด้ าเนินการ 6. ห้ามจบั สายไฟขณะท่ีไฟฟ้าไหลอยู่ 7. อยา่ แขวนสายไฟบนของมคี ม เช่น มีด เล่ือย ใบพัด 8. การใช้เคร่อื งมือทางไฟฟ้า ควรตอ่ เปลือกหุ้มท่เี ป็นโลหะลงสู่ดิน

ความปลอดภัยในการตอ่ วงจรแสงสวา่ ง (ต่อ) 9. การใช้มอเตอร์ หมอ้ แปลง ควรมผี ูร้ บั ผดิ ชอบควบคุมในการเปิดปิดใช้งาน 10. ในส่วนท่ีอาจก่อให้เกิดอันตรายควรมี ป้าย ไฟสัญญาณ ธงสีแดง เทป แดง ตดิ แสดงไว้ 11. ถา้ เกิดเหตกุ ารณผ์ ดิ ปกตกิ บั อุปกรณ์ควรแจง้ ให้ผู้รับผิดชอบทราบ 12. ห้ามปลดอุปกรณ์ป้องกนั อนั ตรายทางไฟฟ้า ออก เว้นแต่ได้รับอนุญาต 13. เม่ือใช้งานเสร็จควรปิดสวทิ ช์ และตอ้ งแน่ใจว่าสวทิ ช์ไดป้ ิดลงแล้ว 14. ควรหม่นั ทาความสะอาดใหป้ ราศจากฝุ่นละออง 15. ควรระวังไฟฟ้าท่ีมีความต่างศกั ย์สงู 16. ควรเอาใจใสด่ ูแลสายไฟฟ้าแรงสงู ตรวจสภาพอยู่เสมอ

ความปลอดภัยในการตอ่ วงจรแสงสวา่ ง (ต่อ) 17. ห้ามหอ่ หุ้มโคมไฟด้วยกระดาษ หรอื ผา้ 18. หา้ มนาสารไวไฟหรอื สารลกุ ตดิ ไฟงา่ ยเขา้ ไกลก้ บั สวทิ ช์ 19. ห้ามใช้อุปกรณข์ ณะมอื เปียกน้า 20. เม่ือมีผูไ้ ด้รับอันตราย ควรสบั สวิทช์ใหว้ งจรไฟฟ้าเปิด 21. เม่อื ไฟฟ้าดบั ไฟฟ้าช๊อต ควรสบั สวิทช์ให้วงจรไฟฟ้าเปิด 22. ไม่ควรเดนิ เหยยี บสายไฟฟ้า 23. ควรกดสวิทช์ใหแ้ นใ่ จว่าสวิทช์ไมค้ า้ ง

จัดทาโดย นายนราธปิ ภัทรมณฑา 63040114 นายธนิต เหลืองอ่อน 63040132 CREDITS: This presentation template was created by Slidesgo, including icons by Flaticon, infographics & images by Freepik.