มีการเรียกหลอดไฟตามแบบของทอมัส แอลวา เอดิสันว่าหลอดไฟแบบไส้ ซึ่งหากมองรูปลักษณ์ภายนอกพบว่าหลอดไฟแบบไส้ในยุคเอดิสันมีลักษณะทางกายภาพที่แทบไม่ต่างจากหลอดไฟแบบไส้ในยุคปัจจุบัน ถึงอย่างไรก็ตามหลอดไฟทั้งสองยุคมีความแตกต่างกันมากพอควร เช่น ในเรื่องวัสดุที่ใช้ทำไส้หลอด การบรรจุสารทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและน้ำ และการบรรจุแก๊สเฉื่อยต่อการเกิดออกซิเดชัน เช่น ไนโตรเจน หรืออาร์กอน เพื่อยืดอายุการใช้งานของหลอดไฟแบบไส้

หลอดไฟแบบไส้มีส่วนประกอบหลักที่สำคัญคือ ไส้หลอดที่ทำจากวัสดุนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่านได้ แต่ถูกทำให้มีความต้านทานไฟฟ้าสูงด้วยการทำให้เป็นเส้นใยบาง (พื้นที่ภาคตัดขวางต่ำ) หรือมีความยาวของไส้หลอดมากขึ้น และเมื่อให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไส้หลอด ความต้านทานไฟฟ้าของวัสดุจะเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นความร้อน เมื่อไส้หลอดมีความร้อนสูงถึงค่าที่เหมาะสม วัสดุนั้นจะเปล่งแสงในช่วงความยาวคลื่นที่ตาของเราสามารถมองเห็นได้ออกมา

ในอดีตเอดิสันใช้เส้นใยไผ่ ที่เผาจนเหลือแต่คาร์บอนเป็นไส้หลอด แต่ปัจจุบันไส้หลอดทำจากทังสเตน ซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงถึง 3,695 K และสะดวกต่อการทำงานในอุณหภูมิสูง เพื่อยืดอายุของไส้หลอดของหลอดไฟแบบไส้ ทำให้จำเป็นต้องบรรจุไส้หลอดภายใต้สภาวะปราศจากน้ำและออกซิเจน ซึ่งในยุคเอดิสันทำโดยการสูบอากาศออกจากหลอดแก้วให้ภายในหลอดแก้วเป็นสูญญากาศ แต่ในภายหลังมีการปรับปรุงวิธีการเป็นการบรรจุไนโตรเจนหรืออาร์กอนเข้าไปภายในหลอดแก้วแทน ซึ่งพบว่าช่วยยืดอายุการใช้งานของหลอดไฟได้ดีกว่าการทำให้เป็นสูญญากาศ

ความพยายามในการยืดอายุการใช้งานของหลอดแบบไส้ ทำให้มีการพัฒนาหลอดไฟแบบไส้โดยการเติมแฮโลเจนในรูปสารบริสุทธิ์ เช่น ไอโอดีน หรือสารประกอบ เช่น ไฮโดรคาร์บอนโบรมีน โดยแฮโลเจนช่วยลดการสึกกร่อนของไส้หลอดทังสเตน และช่วยให้หลอดไฟคงประสิทธิภาพในการส่องสว่างด้วยวัฏจักรแฮโลเจนคือ ในขณะที่ไส้หลอดทังสเตนร้อนจากการใช้งาน ทังสเตนส่วนหนึ่งจะระเหยออกไปจากไส้หลอด เมื่อไปกระทบกับผนังของหลอดไฟที่เย็นกว่าไส้หลอด ไอของทังสเตนจะเปลี่ยนสถานะเป็นฟิล์มเคลือบผนังหลอดไฟ แฮโลเจนจะเข้าทำปฏิกิริยากับทังสเตนที่ผนังหลอดไฟที่ซึ่งมีอุณหภูมิเหมาะสมกับการเกิดปฏิกิริยา กลายเป็นทังสเตนเฮไลด์ ที่สามารถย้อนกลับเป็นทังสเตนกับแฮโลเจนได้ที่ไส้หลอดที่มีความร้อนสูง เมื่อวัฏจักรนี้เกิดอย่างต่อเนื่อง ไส้หลอดทังสเตนจะสึกกร่อนยากขึ้น และผนังหลอดจะคงสภาพใสปราศจากฟิล์มทังสเตน

ข้อด้อยประการสำคัญของหลอดไฟแบบไส้และหลอดไฟแฮโลเจนคือ ประสิทธิภาพในการส่องสว่าง โดยเฉลี่ยหลอดไฟแบบไส้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงที่คนมองเห็นได้เพียง 2-5% เท่านั้น ที่เหลือกลายเป็นความร้อน และด้วยสาเหตุนี้ทำให้หลายประเทศทั่วโลก เช่น สหรัฐอเมริกา ได้ออกกฎหมายเพื่อนำไปสู่การยกเลิกการผลิต และจำหน่ายหลอดไฟแบบไส้ โดยให้หันมาใช้หลอดไฟที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้น เช่น หลอดฟลูออเรสเซนต์และแอลอีดี (Light Emitting Diode, LED)

ที่มา:

สมบุญ สหสิทธิวัฒน์. "ในวันที่โลกไร้หลอดไฟ (แบบไส้) : อรุณรุ่งแห่งแผ่นแสง ตอนที่ 1" เทคโนโลยีวัสดุ. 68 : 74-78 : มกราคม - มีนาคม 2556.

MTEC
BIOTEC
NECTEC
NANOTEC

tsp

AIMI

nctc

ฐานข้อมูลหน่วยงานภาครัฐ

 
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
เป็นหน่วยงานของรัฐที่จัดตั้งขึ้นเพื่อศึกษาวิจัยและพัฒนาทางด้านวิทยาศาสตร์ และเทคโนโลยีเพื่อการพัฒนาประเทศไทย ไม่ได้มีวัตถุประสงค์เพื่อแสวงหากำไร
หากท่านพบว่ามีข้อมูลใดๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ของสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ
โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุดต่อไป