Lámpara de plasma

Las lámparas de plasma son un tipo de lámpara de descarga de gas sin electrodos que se alimenta mediante energía de radiofrecuencia (RF). Se diferencian de las lámparas de plasma de diseño novedoso que fueron populares en la década de 1980.

La lámpara sin electrodos internos fue inventada por Nikola Tesla tras sus experimentos con corrientes de alta frecuencia en tubos de vidrio al vacío para iluminación y el estudio de fenómenos de alto voltaje . Las primeras lámparas de plasma prácticas fueron las de azufre fabricadas por Fusion Lighting. Esta lámpara presentó varios problemas prácticos y no tuvo éxito comercial. Las lámparas de plasma con recubrimiento 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 al excitar el plasma dentro de un quemador o bombilla transparente y cerrada mediante energía de radiofrecuencia (RF). Normalmente, estas lámparas utilizan un gas noble o una mezcla de estos gases con materiales adicionales como haluros metálicos , sodio , mercurio o azufre . En las lámparas de plasma modernas, se utiliza una guía de ondas para confinar y enfocar el campo eléctrico en el plasma. Durante su funcionamiento, el gas se ioniza y los electrones libres , acelerados por el campo eléctrico , colisionan con los átomos de gas y metal. Algunos electrones atómicos que orbitan alrededor de los átomos de gas y metal se excitan por estas colisiones, alcanzando un estado de mayor energía. Cuando el electrón regresa 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 vapor de argón y mercurio, desarrollada por Fusion UV . Esta lámpara llevó a Fusion Lighting al desarrollo de la lámpara de azufre , una bombilla llena de argón y azufre que se bombardea con microondas a través de una guía de ondas hueca . La bombilla debía girar rápidamente para evitar que el azufre se quemara. Fusion Lighting no tuvo éxito comercial, pero otros fabricantes siguen investigando las lámparas de azufre . Si bien las lámparas de azufre son relativamente eficientes, han presentado varios problemas, principalmente:

1. Vida útil limitada: los magnetrones tenían una vida útil limitada.
2. Tamaño grande
3. Calor: El azufre quemaba la pared del bulbo a menos que se girara rápidamente.
4. Alta demanda de energía: no fueron capaces de mantener un plasma con potencias inferiores a 1000  W.

La iluminación de plasma de alta eficiencia comprende las lámparas de plasma con una eficiencia de sistema de 90 lúmenes por vatio o superior. Estas lámparas representan 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 su reducido tamaño, que permite una eficiencia lumínica muy elevada.

El Índice de Eficacia de la Luminaria (LER) es el único indicador de rendimiento 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 ^{[ 1 ]} y está diseñado para permitir una comparación sólida entre los diferentes tipos de iluminación. Se obtiene multiplicando 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):

LER = EFF × TLL × BF / IP

La eficiencia del sistema para una lámpara de plasma de alta eficiencia viene dada por las últimas tres variables, es decir, excluye la eficiencia de la luminaria. Si bien las lámparas de plasma no tienen balasto, cuentan con una fuente de alimentación de radiofrecuencia (RF) que cumple una función equivalente. En las lámparas sin electrodos, la inclusión de las pérdidas eléctricas, o factor de balasto, en los lúmenes por vatio declarados puede ser particularmente significativa, ya que la conversión de energía eléctrica a energía de radiofrecuencia (RF) puede ser un proceso muy 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 se traduce en eficiencias lumínicas mucho mayores. Las lámparas de descarga de alta intensidad (HID) suelen tener eficiencias lumínicas del 55 %, y las fluorescentes del 70 %. Las lámparas de plasma, en cambio, suelen tener eficiencias lumínicas superiores al 90 %.

Las lámparas de plasma se han utilizado en aplicaciones de alumbrado público y de naves industriales , así como en iluminación escénica . Se utilizaron brevemente en algunos televisores de proyección . ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}