เทคโนโลยีของไฟหน้าไม่ว่าจะเก่าใหม่ยังไงก็ยังไม่เห็นพ้นโครงสร้างของการรวม กันระหว่าง ตัวกำเนิดแสง (มักจะเป็นหลอดไฟ) กับ ตัวโคมหรือตัวสะท้อนแสงหรือ ตัวขยายแสง อย่างพวกตัวสะท้อนแสงหรือเลนส์นั่นเอง เรามาลองดูเทคโนโลยีของตัวที่ทำหน้าที่สะท้อนแสงกันก่อนเลยดีกว่า
โคมไฟ
หลักการของโคมไฟ ก็เพื่อใช้ประโยชน์จากแหล่งกำเนิดไฟให้ได้มากที่สุด ซึ่งวิธีการง่ายๆ ก็คือ "การสะท้อนแสง" แต่การสะท้อนก็มีหลายแบบหลายวิธี กันไป แต่ที่เป็นที่นิยมกันมากๆ ก็คงหนีไม่พ้น 3 แบบนี้
โคมกระจกหักเหแสง โคมแบบนี้จะใช้ตัวสะท้อนแสงเป็นรูปโคนที่มีพื้นผิวชุบโครเมี่ยมเงาๆ ซึ่งมักจะต้องมีขนาดใหญ่เพื่อให้ได้แสงมากๆ มันใช้กระจก (หรือพลาสติก) ในการหักเหแสงให้ไปในทิศทางที่ออกแบบไว้ ซึ่งตัวมันเองก็ทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันโคนสะท้อนแสงกับหลอดไฟภายในไปด้วย
Multi-Reflector หรือที่บ้านเราเรียกว่า "ตาเพชร" ที่มีให้เห็นครั้งแรกในฮอนด้าแอคคอร์ดรุ่นที่ 4 ที่ออกมาช่วงระหว่างปี 2533-2536 มันใช้การออกแบบ ตัวสะท้อนแสงให้สะท้อนพร้อมกับหักเหแสงได้ในเวลาเดียวกัน ส่วนกระจกที่ครอบไฟ ก็ใช้เป็นเพียงแค่ป้องกันตัวโคมกับหลอดเท่านั้น การออกแบบ ลักษณะนี้ ส่งผลให้การออกแบบโคมไฟสมัยใหม่มีข้อจำกัดน้อยลง เนื่องจากไม่ต้องใช้ตัวสะท้อนแสงเป็นรูปโคนใหญ่ๆ แล้ว และที่สำคัญ แสงที่ได้มาก็คมกว่า ชัดกว่า ไกลกว่า และในเวลากลางวัน ตัวโคมเองก็ดูสวยงามเย้ายวนใจอีกต่างหาก
Projector หรือ Ellipsoid headlights รูปร่างเหมือนเลนส์กล้องถ่ายรูปกันเลยทีเดียว สำหรับโคมไฟหน้าแบบนี้ ขอเรียกว่าแบบเลนส์เลยละกัน เพราะมันอาศัย เลนส์เพื่อควบคุมแสง โดยเริ่มแรกที่แสงส่องออกมาจากหลอดไฟ มันจะไปสะท้อนกับโคนสะท้อนแสงและสะท้อนออกมารวมกันที่จุดโฟกัส ก่อนผ่านออก ไปที่เลนส์ด้านหน้าสุด และ ณ จุดนี้เอง ที่เราสามารถใส่ตัวควบคุมแสงเอาไว้ได้ด้วย เช่น สามารถกันแสงส่วนนึงออกเพื่อไม่ให้แสงสูงเกินไป เป็นต้น
เป็นที่รู้กันดีว่า เมื่อแสงผ่านเลนส์แล้ว แสงจะถูกจัดเรียงตัวได้ดี และสามารถวิ่งไปในทิศทางที่ต้องการได้อย่างเป็นระเบียบ พลังงานแสงที่ส่องออกมาก็ สูญเสียไปในทิศทางอื่นๆ น้อยลง ดังนั้นเมื่อแสงวิ่งผ่านเลนส์ด้านหน้าโคมไฟแล้ว แสงที่ส่องออกมาจะมีความเข้มแสงที่ดีกว่าแสงที่ส่องออกมาจากโคม ทั่วๆ ไป มีวงจำกัดกว่า ส่องไปได้ไกลกว่า ลองสังเกตรถที่ใช้ไฟหน้าเลนส์นั้น แสงที่พุ่งออกมาจะไม่ค่อยสว่างหากไม่ใช่ทิศทางที่มันจะต้องส่องไป ดังนั้นมันก็เลยไม่มาแยงเข้าลูกในตาเรา ไม่ว่ามันจะสว่างมากแค่ไหนก็ตาม (และถ้าเค้าไม่ได้ปรับไฟให้ส่องสูงๆ ด้วย) ไฟแบบนี้มักจะพบในรถยนต์ไฮโซๆ ซะมาก เนื่องจากราคามันแพงอ่ะนะ...
หลอดไฟ ต้นกำเนิดของความงาม
นับตั้งแต่นายโทมัส อัลวา เอดิสัน เริ่มจดสิทธิบัตรหลอดไฟที่เค้าพัฒนาขึ้นและออกจำหน่ายโดยทั่วไป นับได้กว่า 120 ปีมาแล้ว จนบัดนี้ หลักการก็ยังคงเดิม มันก็คือ "การทำให้ร้อนจนสว่าง แต่ไม่ให้มันไหม้" แค่นั้นจริงๆ การทำให้ร้อนก็คือการเอาไฟฟ้าวิ่งผ่านตัวต้านทานหรือไส้หลอดจน ร้อนและสว่างขึ้น เหมือนจะลุกติดไฟ แต่ไฟมันติดไม่ได้เพราะว่ามันไม่มีออกซิเจนให้เผา แต่ตรงข้าม กลับใช้ก๊าซเฉือยมาอยู่รอบๆ แทน ยิ่งติดลุกไหม้ ติดไฟยากเข้าไปอีก และสิ่งที่บรรจุทุกอย่างเอาไว้ด้วยกันก็คือ กระเปาะกระจกนั่นไงเล่า... กลายเป็นหลอดไฟที่เราเห็นๆ กัน
สำหรับหลอดไฟหน้ารถยนต์ที่เราๆ ใช้กันอยู่ ก็เกิดจากหลักการแบบนี้ เพียงแต่ความต้องการแสงมันมีมากกว่า หลอดตามบ้านทั่วๆ ไป การพัฒนาภายใต้ กรอบของการร้อนแต่ไม่ไหม้ก็เลยเป็นการพัฒนาตัวไส้หลอด บวกกับการเลือกใช้ก๊าซบรรจุและสารประกอบอื่นๆ ใส่เข้าไปนั่นเอง และที่มาของชื่อเรียก ประเภทหลอดต่างๆ ก็มาจากตรงนี้ด้วย ส่วนขาหลอดก็จะมีเบอร์ต่างๆ กันไป เช่น H1, H3, H4, H7, HB3 หรือ HB4 เป็นต้น อันนี้แล้วแต่รุ่นและยี่ห้อของรถด้วย
หลอดไส้ธรรมดา มักจะใช้ไส้ที่ทำจากทังสเตน และดูดอากาศภายในหลอดออกจนไม่เหลือออกซิเจนเลย หรืออาจบรรจุก๊าซเฉื่อยลงไปด้วยเพื่อไม่ให้เกิด ปฏิกิริยาและเผาไหม้
หลอดฮาโลเจน เป็นหลอดที่ยังคงใช้เทคนิคการร้อนแต่ไม่ไหม้เหมือนเดิม แต่เพิ่มก๊าซจำพวกฮาโลเจนเข้าไปในกระเปาะหลอดด้วย เมื่อไส้หลอดทั้งสเตน ร้อนมากๆ และเริ่มระเหิดออกมา มันจะมาจับตัวกับเจ้าฮาโลเจนพวกนี้แหละ แล้วกลับไปเกาะที่ไส้หลอดทันสเตนเหมือนเดิม ไส้หลอดก็เลยไม่ขาดซักกะที และด้วยเหตุนี้ ไส้หลอดก็เลยสามารถทนความร้อนได้สูงกว่าเก่า ก็เลยสว่างได้มากกว่าเก่า แถมยังมีอายุการใช้งานนานกว่าเดิมอีกต่างหาก
แต่ที่ไฮเทคมากว่านั้น หากมีการเคลือบสารที่เรียกว่า ไดโครโออิค ภายในผิวกระเปาะของหลอดฮาโลเจน เมื่อแสงอินฟราเรดที่เราๆ มองกันไม่เห็นอยู่แล้ว พยายามจะกระจายออกมา มันจะถูกสะท้อนกลับไปที่ไส้หลอด ช่วยเพิ่มความร้อนให้กับไส้หลอดอันก่อให้เกิดแสงสว่างที่เพิ่มขึ้นเข้าไปอีก แถมยังทำให้ประหยัดไฟฟ้าได้มากขึ้นด้วย หลอดประเภทนี้จึงถูกเรียกว่า หลอดฮาโลเจน อินฟราเรด
หลอด HID มันทำงานแตกต่างจากหลอดไส้ธรรมดาเนื่องจากมันไม่ได้สว่างมาจากไส้หลอดเหมือน หลอดไฟปกติ แต่กลับใช้หลักของการกระโดดของไฟฟ้า จากขั้วหนึ่งไปอีกขั้วหนึ่งลักษณะคล้ายกับในหลอดฟลูออเรสเซนต์แทน ดังนั้นแหล่งกำเนิดแสงก็มาจากไฟฟ้าที่กระโดดผ่านไอโลหะไปยังขั้วหลอดอีก ข้างหนึ่งนั่นเอง
ระหว่างทางที่ไฟฟ้ากระโดดออกจากขั้วหนึ่งเพื่อเข้าไปหาอีกขั้ว หนึ่ง มันก็จะต้องกระโดดผ่านไอโลหะที่ผสมอยู่กับก๊าซภายในหลอดไป ไอเหล่านั้นก็ได้แก่ เมอร์คิวรี่ เมเทิลฮาไลด์ หรือ โซเดียม ซึ่งเป็นผลให้ไอโลหะเหล่านั้นร้อนและปล่อยแสงจะนวนมากออกมานั่นเอง แต่ปัญหาก็มีอยู่ว่า ไอโลหะที่กล่าวมาเหล่านั้น กว่ามันจะส่องแสงนั้นมันใช้เวลานานเกินไป ลองนึกถึงไฟส่องถนนที่เพิ่งเปิด กว่าจะสว่างมันก็ใช้เวลาพอสมควรอยู่... ไม่ทันการสำหรับรถยนต์เป็นแน่ ดังนั้นในรถยนต์ ไอโลหะที่ว่าจึงต้องเปลี่ยนมาใช้ "ซีนอน" แทนนั้นเอง มันสว่างทันใจกว่าเยอะ... ดังนั้นหลอด HID สำหรับรถยนต์จึงมักจะให้ความหมายเป็น หลอดที่ใช้ซีนอน เป็นส่วนใหญ่
การที่ไฟฟ้าจะกระโดดได้นั้น มันต้องมีการแปลงความต่างศักดิ์ของไฟฟ้าหรือแปลงโวลท์ ให้สูงมาก อุปกรณ์ที่จะต้องใช้คู่กับหลอดประเภทนี้ก็คือ อุปกรณ์แปลงโวลท์ให้สูงขึ้นที่เรียกว่า บัลลาสท์ซึ่งมักจะรวมตัวสตาร์ทเตอร์หรือตัวเริ่มกระแสเข้าไปด้วย เราจึงไม่สามารถเปลี่ยนแค่หลอดฮาโลเจนธรรมดา ให้เป็นซีนอนได้ทันที ต้องติดตั้งบัลลาสท์ด้วย แต่ไม่ต้องห่วง... หลอดซีนอนนั้นนอกจากจะให้ความสว่างกว่าหลอดปกติถึง 300% แล้ว มันยังกินไฟน้อยกว่าด้วย มันใช้ไฟแค่ 35 วัตต์ เท่านั้นในขณะที่หลอดไส้ธรรมดาใช้ไฟประมาณ 55-65 วัตต์ แถมมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าอีก 7 เท่า สำหรับเรื่องแสงและสีก็ลอง เทียบดูจากตารางละกัน
|
จากตารางข้างบน น่าสังเกตุว่า หากหลอดส่งแสงออกมายิ่งเป็นสีฟ้าแล้ว (สีระหว่าง 6,000-9,000K) ความสว่างหรือ Lumen จะยิ่งลดลง เนื่องจากความถี่ของ แสงสีฟ้าจะทะลุอากาศได้ไม่ดีเท่าแสงสีขาว และสีขาวทะลุได้ไม่ดีเท่าสีเหลือง ดังนั้นหากใครคิดจะเอาหลอดฮาโลเจนที่เคลือบสีฟ้าที่หลอดเพื่อให้แสงมีสี เหมือน หลอดซีนอน มาใส่ก็คิดกันดีๆ เพราะความสว่างมันจะลดลงกว่าหลอดฮาโลเจนสีเหลืองมาตรฐานซะอีกนะ... เสียกะตังค์แล้วยังเสี่ยงขึ้นอีกต่างหาก
เรื่องหน้าตาของหลอด HID แบบมาตรฐานจะแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ D1 กับ D2 โดย D1 จะมีสตารท์เตอร์ติดอยู่ที่ขั้วหลอดด้วย ส่วน D2 จะเป็นหลอดเดี่ยวๆ เลย ส่วนตัวอักษร R หมายถึงการใช้กับโคมสะท้อน หรือพวกตาเพชร ส่วนอักษร S หมายถึงหลอดที่ใช้กับโคมแบบเลนส์โปรเจคเตอร์ และนั่นก็แปลว่า ลักษณะของแสงที่ได้จากหลอดแบบซีนอนจะมีความแตกต่างจากหลอดไส้ปกติ เนื่องจากมันไม่ได้ส่องออกมาทุกทิศทุกทางเหมือนในหลอดไส้ปกตินั่นเอง หลอดซีนอนจึงควรถูกติดตั้งกับโคมสะท้อนที่ออกแบบมาเพื่อใช้ร่วมกันจึงจะ สามารถใช้งานได้อย่างดี แสงสามารถส่องออกมาอย่างถูกทิศถูกทาง... สมบูรณ์ เห็นชัดไร้ที่ติและที่สำคัญ... มันจะได้ไม่ไปแยงตาคนอื่นเค้า...
ที่มา
รูปหลอดจาก Phillips รูปไฟหน้ารถจาก Porsche กับ Mini
http://www.sylvania.com/LearnLighting/LightAndColor/HIDTechnology/
http://www.geocities.com/eec_academic/lighting.html
http://www.mvlc.info/pdf/MVLCbrochure.pdf
http://members.misty.com/don/d2.html
http://www.autolamps-online.com/hidonline/information/howdoesitwork1.htm
http://www.lighting.philips.com/in_en/consumer/carlighting/
http://www.thaiautoserver.com/
