Las lámparas de plasma son un tipo de lámpara de descarga de gas sin electrodos alimentada por energía de radiofrecuencia (RF). Se diferencian de las novedosas lámparas de plasma que fueron populares en la década de 1980.
La lámpara sin electrodos internos fue inventada por Nikola Tesla después de su experimentación con corrientes de alta frecuencia en tubos de vidrio al vacío con fines de iluminación y estudio de fenómenos de alto voltaje . Las primeras lámparas de plasma prácticas fueron las lámparas de azufre fabricadas por Fusion Lighting. Esta lámpara sufrió varios problemas prácticos y no prosperó comercialmente. Las lámparas de plasma con un revestimiento interno de fósforo se denominan lámparas fluorescentes de electrodos externos (EEFL); Estos electrodos externos o conductores terminales proporcionan el campo eléctrico de radiofrecuencia.
Las lámparas de plasma modernas son una familia de fuentes de luz que generan luz excitando plasma dentro de un quemador o bombilla transparente cerrado utilizando energía de radiofrecuencia (RF). Normalmente, este tipo de lámparas utilizan un gas noble o una mezcla de estos gases y materiales adicionales como haluros metálicos , sodio , mercurio o azufre . En las lámparas de plasma modernas, se utiliza una guía de ondas para restringir y enfocar el campo eléctrico en el plasma. En funcionamiento, el gas se ioniza y los electrones libres , acelerados por el campo eléctrico , chocan con el gas y los átomos metálicos. Algunos electrones atómicos que giran alrededor de los átomos de gas y metal son excitados por estas colisiones, llevándolos a un estado de mayor energía. Cuando el electrón vuelve a su estado original, emite un fotón , lo que produce luz visible o radiación ultravioleta , según los materiales de relleno.
La primera lámpara de plasma comercial fue una lámpara de curado ultravioleta con una bombilla llena de argón y vapor de mercurio desarrollada por Fusion UV. Esa lámpara llevó a Fusion Lighting al desarrollo de la lámpara de azufre , una bombilla llena de argón y azufre que es bombardeada con microondas a través de una guía de ondas hueca . Había que girar la bombilla rápidamente para evitar que el azufre se quemara. Fusion Lighting no prosperó comercialmente, pero otros fabricantes siguen apostando por las lámparas de azufre . Las lámparas de azufre, aunque relativamente eficientes, han tenido varios problemas, principalmente:
En el pasado, la vida útil de las lámparas de plasma estaba limitada por el magnetrón utilizado para generar las microondas. Se pueden utilizar chips de RF de estado sólido que ofrecen una larga vida útil. Sin embargo, utilizar chips de estado sólido para generar RF es actualmente un orden de magnitud más caro que utilizar un magnetrón y, por lo tanto, sólo es apropiado para nichos de iluminación de alto valor. Recientemente, Dipolar [1] de Suecia ha demostrado que es posible extender la vida útil de los magnetrones a más de 40.000 horas, [1] haciendo posibles lámparas de plasma de bajo costo.
El uso de una guía de ondas de alto dieléctrico permitió sostener plasmas a potencias mucho más bajas, hasta 100 W en algunos casos. También permitió el uso de materiales de relleno de lámparas de descarga de gas convencionales que eliminaron la necesidad de hacer girar la bombilla. El único problema con la guía de ondas cerámica fue que gran parte de la luz generada por el plasma quedó atrapada dentro de la guía de ondas cerámica opaca.
La iluminación de plasma de alta eficiencia es la clase de lámparas de plasma que tienen una eficiencia del sistema de 90 lúmenes por vatio o más. Las lámparas de esta clase son potencialmente la fuente de luz con mayor eficiencia energética para iluminación exterior, comercial e industrial. Esto se debe no sólo a la alta eficiencia del sistema sino también a la pequeña fuente de luz que presentan, lo que permite una eficiencia de luminaria muy alta.
La clasificación de eficacia de luminarias (LER) es la única figura de mérito que la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos ha definido para ayudar a abordar los problemas con las afirmaciones de eficiencia de los fabricantes de iluminación [2] y está diseñada para permitir una comparación sólida entre tipos de iluminación. Viene dado por el producto de la eficiencia de la luminaria (EFF) por la potencia nominal total de la lámpara en lúmenes (TLL) por el factor de balasto (BF), dividido por la potencia de entrada en vatios (IP):
La "eficiencia del sistema" para una lámpara de plasma de alta eficiencia viene dada por las tres últimas variables, es decir, excluye la eficiencia de la luminaria. Aunque las lámparas de plasma no tienen balastro, cuentan con una fuente de alimentación RF que cumple la función equivalente. En las lámparas sin electrodos, la inclusión de las pérdidas eléctricas, o "factor de lastre", en lúmenes por vatio reclamado puede ser particularmente significativa ya que la conversión de energía eléctrica en energía de radiofrecuencia (RF) puede ser un proceso altamente ineficiente.
Muchas lámparas de plasma modernas tienen fuentes de luz muy pequeñas, mucho más pequeñas que las bombillas HID o los tubos fluorescentes, lo que también conduce a eficiencias de luminaria mucho mayores. Las lámparas de descarga de alta intensidad tienen eficiencias de luminaria típicas del 55% y las lámparas fluorescentes del 70%. Las lámparas de plasma suelen tener eficiencias de luminaria superiores al 90%.
Las lámparas de plasma se han utilizado en aplicaciones de alumbrado público y de gran altura , así como en iluminación de escenarios . Fueron utilizados brevemente en algunos televisores de proyección . [3] [4] [5]
