บทที่3-แหล งกําเนิดแสง · บทที่3-แหล...

บทท3-แหลงกาเนดแสง

3- 47

3.5.2.2 หลอดความดนไอสง (High Pressure) หลอดความดนไอสง อาจจะเรยกชออกอยางวาหลอดปลอยประจความเขมสง (High

Intensity Discharge Lamp ; HID) คอหลอดททางานดวยหลกการปลอยประจความเขมสง เปนหลอดทมคาปรมาณเสนแรงของแสงสวางตอวตตสงกวาหลอดชนดอน มขนาดกะทดรด ตดตงงาย และสองสวางควบคมออกไปไดไกลๆ จงเปนหลอดไฟฟาทเหมาะกบงานสนาม ในโรงงานอตสาหกรรม หรอ ถนน ตลอดจนเสาไฟฟา สามารถแบงเปนชนดตางๆ ไดดงน

o หลอดไอปรอทความดนสง (High Pressure Mercury Lamp) o หลอดเมทลฮาไลด (Metal Halide Lamp) o หลอดโซเดยมความดนสง (High Pressure Sodium Lamp)

1. หลอดไอปรอทความดนสง (High Pressure Mercury Lamp) (หลอดแสงจนทร) (HPM) เปนหลอดความดนไอโซเดยมความดนสง ชนดแรกทถกประดษฐขน มอายการใชงานเฉลย

12,000-24,000 ชวโมง ใหแสงสวางท 40 ถง 60 ลเมนตอวตต มขนาดตงแต 40 จนถง 1,000 วตต และมทงชนดทใชกบบลลาสตและชนดทไมใชบลลาสต อายการใชงานหากเปนหลอดทใชบลลาสตจะมอายประมาณ 24,000 ชวโมง แตหากเปนหลอดทไมใชบลลาสต อายการใชงานจะสนกวา มอายการใชงานประมาณ 16,000 ชวโมง

1.1 สวนประกอบของหลอดไอปรอทความดนสง (หลอดแสงจนทร) ประกอบดวยสวนสาคญตางๆ ดงน

1.1.1 ขวหลอด (Base) 1.1.2 กระเปาะแกวดานนอก (Outer Buld) 1.1.3 หลอดอารก (Arc Tube) 1.1.4 อเลกโตรด (Electrode) 1.1.5 ตวตานทานในการจดตด (Starting Resistor) 1.1.6 ตวยดโครงสรางภายในหลอดไฟ (Support)


3- 48

1.1.1 ขวหลอด (Base) เปนสวนทตอกบวงจรไฟฟา โดยทวไปจะเปนแบบเกลยว และม 2 ขนาด คอ E27 และ E40

1.1.2 กระเปาะแกวดานนอก (Outer Buld) ทาหนาทเปนตวหอหมปองกนหลอดแกวชนในไมใหสมผสกบอากาศภายนอก หลอดแกวทงสองถกกนดวย ไนโตรเจนหรอสญญากาศ และยงทาหนาทเปนตวดดกลนและปองกนรงสอลตราไวโอเลตทเกดจากหลอดอารกภายในหลอด และรกษาอณหภมภายในหลอดใหคงท ตลอดจนยงสามารถเคลอบสารเรองแสง เพอใหมการเปลยนสของแสงสวางไดอกดวย หรอฉาบดวยอลมเนยมบรสทธ เพอทาใหหลอดมการสะทอนแสงได เปนตน

1.1.3 หลอดอารก (Arc Tube) เปนหลอดแกวดานในของหลอด มลกษณะเปนรปทรงกระบอกกลวงปดหวทายและทามาจากแรควอตซ ซงเปนแรหนทมคณสมบตทนอณหภมไดสงมาก ทปลายของกระเปาะแกวดานในดานหนงตดกบ อเลกโตรดหลก (Main Electrode) และอกดานหนงจะมตวตานทานจดตดตออนกรมกบอเลกโตรดหลก การตอเชอมวงจรจะเชอมตอกนดวยกาซทบรรจอยภายในกระเปาะแกว ซงกาซดงกลาวไดแก กาซอารกอน และไอปรอท


3- 49

1.1.4 อเลกโตรด (Electrode) ในหลอดแสงจนทรจะมอเลกโตรด 2 ดานคอ

- อเลกโตรดหลก (Main Electrode) จะทางานอยตลอดเวลาและทามาจากวสดพวกทงสเตน ซงทาเปนขดลวดเคลอบดวยสารแบเรยมออกไซด หรอแบบอดเรยบพนดวยลวดทงสเตน

- อเลกโตรดชวยในการจดตด (Starting Electrode) ทาหนาทเปนอเลกโตรดในชวงเรมตนของการสตารทหลอด

1.1.5 ตวตานทานในการจดตด (Starting Resistor) จะทางานในชวงจดไสหลอดเพอทาหนาทจากดกระแสไฟฟาในตอนเรมตนจดไสหลอด โดยปกตจะมความตานทานประมาณ 50,000-60,000 โอหม

1.1.6 ตวยดโครงสรางภายในหลอดไฟ (Support) ใชยดตวกระเปาะแกวดานใน (Arc Tube) กบขวหลอด ทาหนาทเปนตวนาไฟฟาใหกระแสไฟฟาไหลไปยงขวอเลกโตรด บางหลอดจะมสปรงตดอยเพอใหมการยดหยนเมอเกดการกระแทกในสภาวะการใชงานทมการเคลอยนทของหลอดตลอดเวลา

1.2 การทางานของหลอดไอปรอทความดนสง

เมอเรมปอนแรงดนไฟฟาใหกบหลอด แรงดนไฟฟาจะตกครอมทขวอเลคโทรดหลก (Main

Electrode) และอเลคโทรดทใชสาหรบการสตารท (Starting Electrode) ซงอยทปลายดานลางของหลอด


3- 50

กอน ทาใหเกดการอารกของกาซอารกอนและเกดความรอนขนตามลาดบ ความรอนทเกดขนนทาใหไอปรอทเกดการแตกตวออก ความตานทานลดลงอยางรวดเรว จนกระทงถงจดจดหนง ซงแรงดนของบลลาสตสามารถเอาชนะความตานทานระหวางปลายอเลคโทรดหลกไดกระแสไฟฟาจะเรมไหลจากอเลคโทรดหลกขางหนงไปยงอกขางหนงซงอยตรงขามได จากนนไอของปรอทจะเรมแตกตวมากขน จนถงจดอมตว ความตานทานของหลอดจะมคาตามากเมอเทยบกบ Starting resistor และหลงจากนไปจะไมมไฟฟาไหลผานจากอเลคโทรดหลกท Staring electrode อกเลย ระยะเวลาชวงนนบตงแตเรมจายแรงดนใหกบหลอด จนถงชวงทหลอดเปลงแสงออกมาไดถง 80% ของความสวางทงหมดเรยกชวงเวลานวา “ชวงอนตว” (Warm up Period) ซงกนเวลาประมาณ 3-5 นาท (เวลาอนไสหลอด = เมอเปดไฟแลวแสงทออกมาจากหลอดยงไมสวางเตมท ตองใชเวลาตามชนดของหลอดระยะหนง) หากไฟฟาเกดดบลงหลอดแสงจนทรจะไมสามารถจดตดไดทนทตองรอเวลาเพอใหความดนและอณหภมภายในหลอดลดลงและรอใหกาซตางๆ ไอปรอททเกดการแตกตวกลบมารวมกนเปนปกตเหมอนตอนเรมสตารทจงจะสามารถสตารทหลอดใหมได ชวงเวลานเรยกวา ชวงเวลาเรมสตารทใหม (Restarting Time) หรอ ชวงเวลาคนตว (Restrike Time) หลอดแกวชนนอกอาจจะเปนหลอดแกวชนดใส หรออาจจะเคลอบสารเรองแสงดานในกได คณสมบตทางไฟฟาและลกษณะการทางานไมไดแตกตางกนเลยแตสงทจะแตกตางกนออกไปคอ รปแบบของการกระจายแสง หรอสทออกมา จะแตกตางกน ทงนเนองจากสารเรองแสงทเคลอบอยภายใน จะเปลยนรงสอลตราไวโอเลตไปเปนแสงสแดง ซงจะใหแสงและสทดขน หลอดแสงจนทรทนยมใชกนอกชนดหนงกคอ หลอดแสงจนทรชนดทไมตองใชบลลาสต สามารถใชกบฐานขวหลอด Incandescent เพอเพมความสวางใหแกสถานทนน และเปนการเพมอายการใชงานของหลอดใหนานออกไปอกดวย แตอยางไรกตามหลอดแสงจนทรประเภทนนกยงคงมขอดอยคอ ยงคงมอายการใชงานเฉลยสนกวาหลอดแสงจนทรชนดแรกมาก รปรางของหลอดกมหลายลกษณะดงรป


3- 51

ลกษณะของการตอวงจรดงรป

1.3 อายการใชงาน อายการใชงานประมาณ 12,000-24,000 ชม. ขนอยกบชนดและขนาดวตตของหลอด แตทงนทงนนการใชงานของหลอดกมผลตออายการใชงานของหลอด เชน หากเปด-ปดหลอดบอยๆ กจะสงผลทาใหอายการใชงานของหลอดสนลงได

1.4 การนาไปใชงาน หลอดแกวใส ใชในสนามกอลฟ แสงสวางในสวน หรอสวนสาธารณะ หลอดแกวเคลอบสาร ใชในงานไฟถนน สนามกฬา โรงงานอตสาหกรรม สถานรถไฟ ลาน

จอดรถ ปมนามน โรงฝกงาน หรออาคารทมฝาเพดานสงเกนกวา 5 เมตรขนไป

1.5 คาฟลกซแสงสวางของหลอดไอปรอทความดนสง ชนดใชบลลาสต

วตต (W)

ส ฟลกซแสงสวาง (lm)

ประสทธภาพแสงสวาง (lm/W)

อายการใชงาน (ชวโมง)

H 1650 28 HF 1900 32

HF-R 1300 22 50

HF-G 1750 30

8000

H 3000 33 HF 3600 40

HF-R 2500 28 80

HF-G 3600 40

16000

H 5400 39 HF 6250 45

HF-R 4300 31 125

HF-G 6250 45

24000

175 H 7800 41 24000


3- 52

HF 8900 47 H 12000 45

H-T 11500 43 H-R 8000 30 HF 13700 51

HF-R 8800 33

250

HF-G 12800 48

24000

H 21000 50 H-T 21000 50 H-R 13500 32 HF 23000 57

400

HF-R 15500 37

24000

H 39500 54 H-R 25000 34 HF 44000 60

700

HF-R 31000 42

24000

H 58000 56 H-R 36600 35 HF 64000 61

1000

HF-R 46000 44

16000

2000 HF 125000 61 10000

H : หลอดแกวใส ทรงบท หรอทรงอลป H-T : หลอดแกวใส ทรงหลอดยาว H-R : หลอดแกวใส ทรงสปอรตไลต HF : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงบท หรอทรงอลป HF-R : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงสปอรตไลต

HF-G : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงหลอดกลม


3- 53

ชนดไมใชบลลาสต วตต (W)




100 SB-W 1100 11 6000 SB 2400 33

SB-W 3100 15 SBF-R 1680 20

160

SBF-PAR 1680 11

10000

SB 5300 21 SB-W 5700 23 250 SBF-R 3900 16

12000

SB 11000 22 SB-W 14000 28 500 SBF-R 9100 18

16000

SB 19500 26 SB-W 21000 28 750 SBF-R 14000 19

16000

SB 29000 29 SB-W 31000 31 1000 SBF-R 20000 20

16000


3- 54

SB : หลอดแกวใส ทรงบท หรอทรงอลป SB-W : หลอดแกวเคลอบสารสขาว ทรงบท หรอทรงอลป SBF-R : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงสปอรตไลต SBF-PAR : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงสปอรตไลต กระจกหนา


3- 55

1.6 การสงพลงงานของหลอดไอปรอทความดนสง

กาลงทใสเขาไป100%

กาลงไฟฟาทใชในการอารก92.5%

กาลงไฟฟาสญเสยทอเลกโตรด7.5%

รงสทมองเหน14.7%

สญเสยในการไมแผรงส44.5%

การแผรงส48%

กาลงไฟฟาทสญเสย70.3%

รงสอลตราไวโอเลต18.3%

รงสอนฟาเรด15%


3- 56

2. หลอดเมทลฮาไลด (Metal-Halide Lamp , MH) เปนหลอดประจความเขมสง ใหแสงของสทสมดลมากทสด และมประสทธภาพสง อายการใชงานยาวนานพอสมควร มขนาดตงแต 175-2000 วตต ปมประสทธภาพประมาณ 60-90 ลเมน/วตต

หลอดเมทลฮาไลด (MH) จะมโครงสรางคลายกบหลอดแสงจนทร จะตางกนตรงทตวหลอดอารก (Arc Tube) จะมขนาดเลกกวาเลกนอยเมอเทยบทวตตเทากน และภายในหลอดอารกของหลอดเมทลฮาไลดนอกจากจะมปรอท ,กาซอารกอน , นออน และ คลบทอน ผสมอยแลว ยงประกอบไปดวยโลหะไอโอไดต (Metalic Iodides) ผสมอยอกดวย ซงมผลตอการแตกตวของฮาไลดของโลหะเปนผลทาใหเกดแสงอยางอนมากขน ซงทาใหสของแสงสมดลยมากขน โดยไมตองเคลอบผวภายในดวยสารฟอสเฟอร

2.1 สวนประกอบของหลอดเมทลฮาไลด ประกอบดวยสวนสาคญตางๆ ดงน

2.1.1 กระเปาะแกวดานนอก 2.1.2 กระเปาะแกวดานใน (หลอดอารก) 2.1.3 ขวหลอด


3- 57

2.1.1 กระเปาะแกวดานนอก ทามาจากแกวบอโรซลเกตหรอแกวหนา ทาหนาท

ปองกนกระเปาะแกวดานใน , กรองรงสอลตราไวโอเลต และรกษาอณหภมของหลอดอารกใหคงท สวนใหญจะไมเคลอยสารเรองแสงดานนอกเนองจาก มการกระจายแสงดอยแลว นอกจากตองการแสงแบบพเศษ

2.1.2 กระเปาะแกวดานใน (หลอดอารก) ทามาจากแกวควอตซชนดทนความรอนสง และภายในบรรจกาซอารกอนและปรอท นอกจากนยงบรรจกาซจาพวกอโอไดตของโลหะเขาไป สารจาพวกนไดแก โซเดยมไอโอไดต , อเดยมไอโอไดต , ทลเลยมไอโอไดต และดสโปรเซยมไอโอไดต เมอหลอดทางานแลวการแตกตวของโลหะพวกไอโอไดตจะทาใหเกดแสงสวางทมความยาวคลนแตกตางกนหลายๆ ความยาวคลน ซงเปนสาเหตททาใหสของแสงสวางดสมดลตามไปดวย

2.1.3 ขวหลอด (Base) จะเปนแบบเกลยวขนาดใหญ (Mogul Screw) ทกขนาด เนองจากเปนหลอดทใชกระแสไฟฟาสง

2.2 การทางานของหลอดเมทลฮาไลด


3- 58

ในวงจรการทางานรของหลอดจะคลายกบหลอดแสงจนทร (หลอดไอปรอทความดนสง) แตจะตางกนเพยงแตหลอดเมทลฮาไลดจะตองใชตวจดหลอด (Pulse Startor or Ignitor) จะเปนตวสรางพลสทมความถสง (ใชเวลาประมาณ 1 ไมโครวนาท) เพอทจะทาใหบลลาสตรสรางแรงดนไฟฟาสงเพอไปขบหลอดและทาใหเกดการแตกตวของสาร คอไปกระตนใหสารอโอไดตเกดการแตกตว เมอหลอดทางานแลวตวจดหลอดจะหมดหนาท เหลอแตบลลาสตตวเดยวททาหนาทจากดกระแสไฟฟาและควบคมแรงดนทไฟตกครอมทตวหลอด ซงสของแสงทไดจะเปนการผสมกนระหวางแสงสของไอปรอท กาซอารกอน รวมกนกบสของสารไอโอไดตซงจะทาใหแสงมความสมดลมากขน


2.3 อายการใชงาน

อายการใชงานของหลอดเมทลฮาไลดจะมอายประมาณ 7,500-15,000 ชม.

2.4 การนาไปใชงาน ใชในสนามกฬากลางแจงและในรม โคมถนน โคม HI-BAY และ FLOOD LIGHT ไฟสองอาคาร ไฟทางเดนใน SHOPPING AREA โรงงานผลตอาหารทตองการคณภาพสของแสง,ประสทธภาพการสองสวางและความสบายสายตา


3- 59

2.5 คาฟลกซแสงสวางของหลอดเมทลฮาไลด วตต (W)




M 21500 80 M-T 20000 74 MF 20000 74

250

MF-R 13700 51

9000

M 40000 94 M-T 38000 89 MF 38000 89

400

MF-R 22000 52

15000

M 90000 86 M-T 85000 81 1000 MF 87000 83

9000

M 185000 90 M-T 180000 88 2000 MF 180000 88

6000

M : หลอดแกวใส ทรงบท M-T : หลอดแกวใส ทรงหลอดยาว

MF : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงบท MF-R : หลอดแกวเคลอบสาร ทรงสปอรตไลต


3- 60

2.6 การสงพลงงานของหลอดไอปรอทความดนสง


กาลงไฟฟาทใชในการอารก91%

กาลงไฟฟาสญเสยทอเลกโตรด9%


สญเสยในการไมแผรงส38.5%

การแผรงส52.5%



รงสอนฟาเรด24.5%


3- 61

3. หลอดโซเดยมความดนสง (High Pressure Sodium , HPS) เปนหลอดไฟฟาทสรางขนมาใชในงานทตองการปรมาณแสงสวางมาก สของแสงจะเปนสเหลอง

ทอง ตามคณสมบตของโซเดยม เชนเดยวกบหลอดโซเดยมความดนตา แตหลอดโซเดยมความดนสงจะมคา CRI สงกวาหลอดโซเดยมความดนตา

หลอดโซเดยมความดนสงเปนหลอดทมประสทธภาพสงทสดในบรรดาหลอดดสชารจดวยกน เนองจากมนใหประสทธภาพมากถง 140 ลเมนตอวตต หลอดชนดนมรประสทธภาพสงกวาหลอด Fluorescent และ เมทลฮาไลด ถง 50% และมประสทธภาพสงกวาหลอดแสงจนทรถง 100% และสงกวาหลอด Incandescent ถง 600%

3.1 สวนประกอบของหลอดโซเดยมความดนสง 3.1.1 กระเปาะแกวดานนอก 3.1.2 กระเปาะแกวดานใน (หลอดอารก)

3.1.1 กระเปาะแกวดานนอก ทาหนาทเชนเดยวกนกบหลอดแสงจนทร (หลอดไอปรอทความดนสง) และหลอดเมทลฮาไลด

3.1.2 กระเปาะแกวดานใน (หลอดอารก) มขนาดเสนผานศนยกลางเลกกวาหลอด 2 แบบแรก จงทางานทอณหภมสงและเนองจากขนาดเสนผานศนยกลางทมขนาดเลกจงไมมขวอเลกโตรดชวยในการจดอยภายในหลอด จะมเฉพาะขวอเลกโตรดหลกเทานน ภายในหลอดบรรจดวยโซเดยมเปนหลก นอกจากนยงมกาซซนอนและปรอทรวมอยดวย หลอดอารกจะทามาจากเซรามก เนองมาจากความรอนและความดนจากการคายประจของโซเดยมสงมาก นอกจากนภายในหลอดอารกประกอบไปดวยกาซ


3- 62

ซนอนปรอท และโซเดยมปะปนอยและในหลอดโซเดยมความดนสงนจะไมมสตารทตงอเลคโทรดและสตารทตงรซสเตอรอยเลย

คณสมบตของกาซทบรรจอยในหลอดอารกมดงน

1. กาซซนอน เปนกาซเฉอย ทาหนาทชวยในการแตกตวของกาซโซเดยมใหรวดเรวขนจงทาใหเกดความรอนขนภายในหลอดอารกมากขน โดยจะมคาความดนภายในหลอดอารกประมาณ 200 มลเมตรปรอท ซงเปนทมาของการเรยกหลอดไฟฟานวา หลอดโซเดยมความดนสง

2. ไอปรอท เปนตวเปลงแสงสนาเงนเขยวออกมา และเมอไปผสมกบแสงทไดจากโซเดยมจะไดแสงสธรรมชาต แตปรมาณแสงสเหลองและแสงสสมจะมมากกวาแสงสอนๆ

3. โซเดยม มสถานะเปนของแขง ณ อณหภมปกต แตเมอไดรบความรอนจะเกดการแตกตวและเปลงแสงสเหลองสดออกมา เพยงสเดยว เพอจะไปผสมกบแสงสอนทเกดจากการแตกตวของกาซชนดอนตอไป

3.2 การทางานของหลอดโซเดยมความดนสง


3- 63

เนองจากหลอดชนดนไมมขวอเลกโตรดชวยในการจดหลอด ตองใชแรงดนไฟฟาทจดหลอดสงมากตงแต 2500-5000V จงตองใชอปกรณสรางพลสแรงสงชวยรวมกบบลลาสต เพอทาใหกาซซนอนเกดการแตกตวเปลงแสง โดยอาศยตวจดหลอด (Ignitor) จะเปนตวสรางพลสทมความถสงเพอสงไปใหบลลาสตสรางแรงดนไฟฟาสง แตจะเกดขนเปนระยะเวลาสนและรวดเรวมาก (ประมาณ 1 ไมโครวนาท) โดยกาซซนอนจะแตกตวทาใหความรอนเพมขนเรอยๆ จนทาใหกาซโซเดยมและปรอทแตกตวตาม ซงทาใหหลอดสวางขนเรอยๆ จนสวางจาในทสด เมอตอนเรมแรกจะเหนแสงสแดง แลวคอยๆเปลยนเปนสเหลองและเหลองทองในทสด ซงเปนผลมาจากโซเดยม เรมเกดการแตกตวขนภายในหลอดอารก หลอดชนดนจะมชวงเวลาอนไสหลอด (Warm up Period) จนกระทงสวางเตมท ใชเวลาประมาณ 3-4 นาทและเวลาคนตว 1 นาท


3.3 อายการใชงานของหลอดโซเดยมความดนสง

อายการใชงานของหลอดโซเดยมความดนสงจะมอายประมาณ 12,000-24,000 ชม. 3.4 การนาไปใชงาน เหมาะกบงานทไมตองใชความสองสวางมากนก เชน ไฟถนน ไฟบรเวณทพบบอยคอ ไฟถนนท

มสเหลองทอง , สนามเทนนส , ถนนซปเปอรไฮเวย บรเวณทางแยก สนามบน โรงงานอตสาหกรรม ลานจอดรถ ซงใหประสทธภาพในการมองเหนไดดทสด เพราะตาคนเราไวตอแสงสเหลองมากทสด


3- 64

3.5 คาฟลกซแสงสวางของหลอดโซเดยมความดนสง วตต (W)




50 SON 3800 64 24000 SON 5800 73

70 SON-T 6500 81

24000

SON 9500 83 100

SON-T 10000 88 24000

SON 14000 83 SON/DX 7300 43 SON-T 14000 83 SON-R 9700 58

150

SON/DX-R 5900 35

24000 9000 24000 24000 9000


SON/DX-R 9500 35

250

SON-G 25800 94

24000 9000 24000 24000 9000 24000


400

SON/DX-R 18000 42

24000 9000 24000 24000 9000

SON 120000 114 1000

SON-T 125000 118 24000


3- 65

3.6 การสงพลงงานของหลอดโซเดยมความดนสง


กาลงไฟฟาทใชในการอารก94%

กาลงไฟฟาสญเสยทอเลกโตรด6%


สญเสยในการไมแผรงส44%

การแผรงส50%



รงสอนฟาเรด20%

บทที่3-แหล งกําเนิดแสง · บทที่3-แหล...

Documents

Transcript of บทที่3-แหล งกําเนิดแสง · บทที่3-แหล...