Las lámparas de plasma son un tipo de lámpara de descarga de gas sin electrodos que se activa con energía de radiofrecuencia (RF). Son distintas 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 evacuados con fines de iluminación y el 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 mediante la excitación del plasma dentro de un quemador o bombilla transparente cerrada utilizando energía de radiofrecuencia (RF). Por lo general, estas 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 de metal. Algunos electrones atómicos que circulan alrededor del gas y los átomos de metal son excitados por estas colisiones, llevándolos a un estado de energía más alto. Cuando el electrón vuelve a su estado original, emite un fotón , lo que da como resultado luz visible o radiación ultravioleta , según los materiales de relleno.
La primera lámpara de plasma comercial fue una lámpara de curado ultravioleta con un bulbo lleno de argón y vapor de mercurio desarrollado por Fusion UV. Esa lámpara llevó a Fusion Lighting al desarrollo de la lámpara de azufre , un bulbo lleno de argón y azufre que se bombardea con microondas a través de una guía de ondas hueca . El bulbo tenía que girar rápidamente para evitar que el azufre se quemara. Fusion Lighting no prosperó comercialmente, pero otros fabricantes siguen buscando 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, el uso de chips de estado sólido para generar RF es actualmente un orden de magnitud más caro que el uso de un magnetrón y, por lo tanto, solo 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] lo que hace posible el uso de lámparas de plasma de bajo costo.
El uso de una guía de ondas de alto dieléctrico permitió el mantenimiento de plasmas a potencias mucho más bajas, de hasta 100 W en algunos casos. También permitió el uso de materiales de relleno de lámparas de descarga de gas convencionales , lo que eliminó la necesidad de girar la bombilla. El único problema con la guía de ondas de cerámica era que gran parte de la luz generada por el plasma quedaba atrapada dentro de la guía de ondas de cerámica opaca.
La iluminación de plasma de alta eficiencia es la clase de lámparas de plasma que tienen eficiencias de sistema de 90 lúmenes por vatio o más. Las lámparas de esta clase son potencialmente la fuente de luz más eficiente energéticamente para iluminación exterior, comercial e industrial. Esto se debe no solo a su alta eficiencia de 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, por sus siglas en inglés) es la única cifra 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 los tipos de iluminación. Se obtiene mediante el producto de la eficiencia de la luminaria (EFF, por sus siglas en inglés) por la salida nominal total de la lámpara en lúmenes (TLL, por sus siglas en inglés) por el factor de balasto (BF, por sus siglas en inglés), dividido por la potencia de entrada en vatios (IP, por sus siglas en inglés):
La "eficiencia del sistema" para una lámpara de plasma de alta eficiencia está dada por las tres últimas variables, es decir, excluye la eficiencia de la luminaria. Aunque las lámparas de plasma no tienen balasto, tienen una fuente de alimentación de RF que cumple la función equivalente. En las lámparas sin electrodos, la inclusión de las pérdidas eléctricas, o "factor de balasto", en lúmenes por vatio declarados puede ser particularmente significativa ya que la conversión de energía eléctrica a 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 permite obtener eficiencias de luminarias mucho mayores. Las lámparas de descarga de alta intensidad tienen eficiencias de luminarias típicas del 55 % y las lámparas fluorescentes del 70 %. Las lámparas de plasma suelen tener eficiencias de luminarias superiores al 90 %.
Las lámparas de plasma se han utilizado en aplicaciones de iluminación de calles y de gran altura , así como en iluminación de escenarios . Se utilizaron brevemente en algunos televisores de proyección . [3] [4] [5]
