แสงสว่างเป็นสิ่งที่มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตในโลกของเรา ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สำคัญที่สุด เพราะทำให้เราสามารถมองเห็นและทำกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตประจำวัน ทำให้พืชสามารถสร้างอาหารด้วยกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงได้ และเป็นพลังงานที่สะอาด หากไม่มีแสงอาทิตย์สิ่งมีชีวิตบนโลกไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้

มนุษย์ได้พยายามหาแสงสว่างจากแหล่งพลังงานอื่นๆ มาทดแทนแสงอาทิตย์ในเวลากลางคืนจนในที่สุด นักวิทยาศาสตร์ก็ได้ประดิษฐ์หลอดไฟฟ้าขึ้นมาได้สำเร็จ ซึ่งปัจจุบันหลอดไฟฟ้าได้พัฒนาให้มีหลายรูปแบบและมีแสงสว่างมากขึ้น เราสามารถเลือกใช้หลอดไฟตามความเหมาะสมและลักษณะการใช้งาน

หลอดไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนจากพลังงานไฟฟ้าให้เป็นพลังงานแสงสว่าง เมื่อป้อนกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดซึ่งมีความต้านทานสูง กระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน ซึ่งทำให้เปล่งแสงสว่างออกมาได้

ประเภทของหลอดไฟ

จากกระแสตื่นตัวด้านการประหยัดพลังงานที่เกิดขึ้นทั่วโลก ทำให้เกิดการพัฒนานวัตกรรมเพื่อก่อให้เกิดการประหยัดพลังในด้านต่างๆ อย่างมากมาย หลอด LED เป็นอีกหนึ่งในอุปกรณ์ประหยัดพลังงานที่กำลังได้รับความสนใจในปัจจุบัน แต่จริงๆ แล้วมีการเริ่มต้นใช้ในเชิงพาณิชย์มาตั้งแต่ปี ค.ศ. 1962 และได้รับความสนใจเพิ่มสูงขึ้นในปี ค.ศ. 1996 หลังจากมีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องจนสามารถนำมาใช้ทดแทนหลอดไฟประเภทต่างๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพและมีการสูญเสียการใช้พลังงานที่น้อยกว่า สำหรับในประเทศไทยมีการใช้หลอดไฟหลายประเภท บางชนิดก็ใช้กันมาหลายสิบปี โดยสามารถแบ่งเป็น 4 กลุ่มใหญ่ๆ คือ

1. หลอด Incandescent หรือที่เรียกกันว่า หลอดไส้

หลอดไฟชนิดนี้ ใช้กันมายาวนานกว่า 90 ปีแล้ว ภายในหลอดเป็น ไส้ที่ทำจากทังสเตน ให้ความร้อนสูงมากระหว่าง 100 - 400 องศาเซลเซียส แต่ประสิทธิภาพในการส่องสว่างต่ำ เพียง 10-15 lm/W เมื่อมีความร้อนสูงมากระหว่างการส่องสว่างจึงเท่ากับว่ามีการสูญเสียพลังงานมากด้วยเช่นกัน ระยะเวลาการใช้งานประมาณ 750 ชั่วโมง

>หลอดฮาโลเจน เป็นหลอดไส้ชนิดหนึ่ง ที่ไส้หลอดทาด้วยทังสเตน แต่บรรจุสารตระกูลฮาโลเจน เพื่อป้องกันการระเหิดตัวของไส้หลอด มีประสิทธิภาพดีกว่าหลอดไส้ปกติ 2-3 เท่า หรือประมาณ 1500 – 3000 ชั่วโมง หลอดประเภทนี้ใช้กับงานส่องเน้น เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์บางชนิด เครื่องฉายสไลด์ เป็นต้น

2. หลอดฟลูออเรสเซนต์ (Fluorescent) หรือที่เรียกกันว่า หลอดนีออน

หลอดฟลูออเรสเซนต์ เริ่มกันใช้ตั้งแต่ ปี 1940 จนถึงปัจจุบัน อายุเฉลี่ยการใช้งานอยู่ที่ 2 ปี มีหลายขนาดโดย หลอดดังกล่าวประกอบไปด้วย

2.1 ตัวหลอด ภายในสูบอากาศออกจนหมดแล้วบรรจุไอปรอทและก๊าซอาร์กอน เล็กน้อย ผิวด้านในฉาบด้วยสารเรืองแสงชนิดต่างๆ

2.2 ไส้หลอด ทำด้วยทังสเตนหรือวุลแฟรมอยู่ที่ปลายทั้งสองข้าง เมื่อกระแสไฟฟ้าผ่านไส้หลอดจะทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น ความร้อนที่เกิดขึ้นจะทำให้ไอปรอทที่บรรจุไว้ในหลอดกลายเป็นไอมากขึ้น

2.3 สตาร์ตเตอร์ ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ไฟฟ้าอัตโนมัติของวงจรโดยต่อขนานกับหลอด ภายในบรรจุก๊าซนีออนและแผ่นโลหะคู่ที่งอตัวได้ เมื่อได้รับความร้อนจนทำให้ไส้หลอดร้อนขึ้น ปรอทก็จะเป็นไอพอที่นำกระแสไฟฟ้าได้

2.4 บัลลัสต์ เป็นขดลวดที่พันอยู่บนแกนเหล็ก ขณะที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านจะเกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้น เมื่อแผ่นโลหะคู่ในสตาร์ตเตอร์แยกตัวออกจากกัน จะเกิดวงจรเปิดชั่วขณะ กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไอปรอทจากไส้หลอดข้างหนึ่งไปยังไส้หลอดอีกข้างหนึ่งได้ แต่ประสิทธิภาพการให้แสงสว่างของหลอดชนิดนี้อยู่ในระดับปานกลาง มีการสูญเสียพลังงานเพราะต้องใช้สตาร์ตเตอร์ และบัลลัสต์ ซึ่งใช้ไฟสูงถึง 10-12 W

3. หลอดไอปรอท หรือหลอดแสงจันทร์

เป็นหลอดไฟฟ้าระบบปล่อยประจุชนิดหนึ่ง ทำงานโดยใช้ไฟฟ้าแรงสูง กระโดดผ่านไอปรอทที่อยู่ในหลอดเพื่อให้เกิดแสงสว่าง, โครงสร้างจะประกอบด้วยหลอดแก้วควอตซ์ขนาดเล็ก ซึ่งบรรจุไอปรอทและขั้วไฟฟ้า ครอบด้วยหลอดแก้วบอโรซิลิเกตขนาดใหญ่ ซึ่งทำหน้าที่ป้องกันความร้อน และปิดกั้นรังสีเหนือม่วงที่เปล่งออกมาจากไอปรอทพร้อมกับแสง

หลอดแสงจันทร์จะทำงานโดยใช้ความดันไอปรอทประมาณ 1 บรรยากาศ และต้องอาศัยบัลลาสต์กับสตาร์ตเตอร์ (คล้ายหลอดฟลูออเรสเซนต์ แต่สตาร์ตเตอร์จะบรรจุมาในตัวหลอด) และจะต้องใช้เวลา 4-7 นาทีหลังหลอดติด เพื่อให้สว่างเต็มที่

หลอดแสงจันทร์ มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากกว่าหลอดไฟไส้และหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไป ให้ความสว่างในช่วง 35 ถึง 65 ลูเมนต่อวัตต์ ให้แสงขาวที่มีความเข้มสูง, และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน (ประมาณ 24000 ชั่วโมง) จึงนิยมติดตั้งในบริเวณขนาดใหญ่ที่ต้องการการส่องสว่างต่อเนื่องจากด้านบน เช่น โรงงาน, โกดัง, สนามกีฬา หรือใช้เป็นไฟถนน แต่เนื่องจากหลอดแสงจันทร์ให้แสงขาวที่มีสีออกไปทางฟ้า-เขียว (จากสเปกตรัมของปรอท) จึงไม่นิยมใช้เป็นแสงสว่างในร้านค้า เพราะทำให้สีผิวคนดูไม่เป็นธรรมชาติ

4. หลอด LED / แอลอีดี

LED ย่อมาจาก Light Emitting Diode เป็นชิ้นส่วนอิเลคทรอนิคส์ชนิดหนึ่ง ซึ่งสามารถเปล่งแสงสว่างเมื่อให้กระแสไฟผ่านตัวมัน ไดโอดเปล่งแสงออกมาได้แบบมีคลื่นความถี่เดียวและเฟสต่อเนื่องกัน และเปล่งแสงได้เมื่อจ่ายกระแส ไฟฟ้าเข้าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น หลอด LED มีจุดเด่นหลายอย่าง คือ ใช้พลังงานต่ำแต่ให้ประสิทธิภาพการส่องสว่างที่สูงมาก ไม่มีแสง UV ไม่กระพริบขณะเปล่งแสง การเปิด ปิดหลอดไฟ LED สามารถเปิด-ปิดได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องเสียเวลารอนานเป็นหลอดไฟที่ประหยัดพลังงานมากกว่าหลอดไฟประเภทอื่นๆ ที่มีอยู่ในตลาดทั้งหมด และการประหยัดเงินค่าไฟฟ้าจากการใช้หลอดไฟ LED ตั้งแต่ 15-75% โดยเฉลี่ยแล้วมีอายุการใช้งาน สูงสุดถึง 50,000 ชั่วโมง หรือประมาณ 5 ปี ขึ้นไป

แม้ในปัจจุบันราคาของหลอดไฟ LED จะมีราคาสูงกว่าหลอดทั่วไป แต่ถ้าเปรียบเทียบเรื่องระยะเวลาการใช้งาน นับว่าเป็นการลงทุนที่คุ้มค่า ซึ่งพอจะสรุปข้อดีของหลอดไฟชนิดนี้ได้ในด้านต่างๆ เช่น ความประหยัด เพราะใช้พลังงานน้อยมาก แต่ให้ประสิทธิภาพในการส่องสว่างสูง ด้านความสว่าง ที่สามารถส่องสว่างได้ทันทีโดยไม่ต้องกระพริบก่อน ทั้งยังไม่ปล่อยรังสี UV ด้านความคงทน โดยสามารถทำงานได้ยาวนานที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดชนิดอื่นๆ และด้านสิ่งแวดล้อม ถือได้ว่าหลอดชนิดนี้เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เพราะนอกจากความประหยัดด้านพลังงานและความคงทนที่สามารถใช้ได้อย่างยาวนาน ทำให้ปริมาณขยะจากหลอดไฟลดลงด้วย การรณรงค์ส่งเสริมให้เปลี่ยนมาใช้อุปกรณ์ประหยัดไฟประเภทต่างๆ ถือเป็นอีกวิธีการหนึ่งเพื่อการอนุรักษ์พลังงาน แค่เปลี่ยนมาใช้หลอด LED ก็ช่วยลดการใช้พลังงานได้แล้ว