プラズマランプ

プラズマ ランプは、無線周波数(RF) 電力で駆動される無電極ガス放電ランプの一種です。1980年代に人気があった 斬新なプラズマ ランプとは異なります。

内部電極のないランプは、照明と高電圧現象の研究を目的として真空ガラス管内で高周波電流を実験したニコラ・テスラによって発明されました。最初の実用的なプラズマランプは、フュージョン・ライティング社が製造した硫黄ランプでした。このランプはいくつかの実用上の問題を抱えており、商業的には成功しませんでした。内部に蛍光体コーティングが施されたプラズマランプは外部電極蛍光ランプ(EEFL) と呼ばれ、これらの外部電極または端子導体が無線周波数電界を提供します。

現代のプラズマランプは、無線周波数(RF) 電力を使用して閉じた透明なバーナーまたは電球内のプラズマを励起することによって光を生成する光源の一種です。通常、このようなランプでは、希ガス、またはこれらのガスと金属ハロゲン化物、ナトリウム、水銀、硫黄などの追加材料の混合物が使用されます。現代のプラズマランプでは、導波管を使用して電界をプラズマに制限して集中させます。動作中、ガスはイオン化され、電界によって加速された自由電子がガスや金属原子と衝突します。ガスや金属原子の周りを周回している一部の原子電子は、これらの衝突によって励起され、ガスや金属原子をより高いエネルギー状態にします。電子が元の状態に戻ると、光子を放出し、充填材料に応じて 可視光または紫外線が発生します。

最初の商用プラズマ ランプは、Fusion UV 社が開発したアルゴンと水銀蒸気を充填した電球を備えた紫外線硬化ランプでした。このランプをきっかけに、Fusion Lighting 社は硫黄ランプを開発しました。硫黄ランプは、中空の導波管を通してマイクロ波を照射するアルゴンと硫黄を充填した電球です。硫黄が燃え尽きないように電球を高速で回転させなければなりませんでした。Fusion Lighting 社は商業的には成功しませんでしたが、他のメーカーは硫黄ランプの開発を続けています。硫黄ランプは比較的効率的ではありますが、主に次のような問題がありました。

1. 寿命が限られている – マグネトロンの寿命は限られています。
2. 大きいサイズ
3. 熱 – 急速に回転させないと、硫黄は電球の壁を通り抜けて燃え尽きます。
4. 高い電力需要 - 1000 W 未満の電力ではプラズマを維持できませんでした。

これまで、プラズマランプの寿命はマイクロ波を生成するために使われたマグネトロンによって制限されていました。ソリッドステート RF チップを使用すれば長寿命が得られます。しかし、ソリッドステート チップを使用して RF を生成することは、マグネトロンを使用するよりも桁違いに高価であるため、高価値の照明分野にしか適していません。最近、スウェーデンの Dipolar [1] によって、マグネトロンの寿命を 40,000 時間以上に延ばすことが可能であることが示され、 ^[1]低コストのプラズマランプが可能になりました。

高誘電率導波管の使用により、はるかに低い電力 (場合によっては 100 W まで) でプラズマを維持できるようになりました。また、従来のガス放電ランプ充填材の使用も可能になったため、電球を回転させる必要がなくなりました。セラミック導波管の唯一の問題は、プラズマによって生成された光の多くが不透明なセラミック導波管内に閉じ込められることでした。

高効率プラズマ照明は、システム効率が 1 ワットあたり 90ルーメン以上のプラズマ ランプのクラスです。このクラスのランプは、屋外、商業、産業照明用の最もエネルギー効率の高い光源になる可能性があります。これは、システム効率が高いだけでなく、光源が小さいため、非常に高い照明器具効率が実現されるためです。

照明器具効率評価（LER）は、照明メーカーの効率に関する主張の問題に対処するために米国電気工業会が定義した単一の性能指数であり^[2]、照明の種類間の堅牢な比較を可能にするように設計されています。これは、照明器具効率（EFF）×総定格ランプ出力（ルーメン）（TLL）×バラスト係数（BF）をワット入力（IP）で割った値で求められます。

LER = EFF × TLL × BF / IP

高効率プラズマ ランプの「システム効率」は、最後の 3 つの変数によって決まります。つまり、照明器具の効率は除外されます。プラズマ ランプにはバラストはありませんが、同等の機能を果たす RF 電源があります。無電極ランプでは、電力から無線周波数 (RF) 電力への変換が非常に非効率的なプロセスになる可能性があるため、ワットあたりのルーメンに電気損失、つまり「バラスト係数」を含めることが特に重要になります。

現代のプラズマ ランプの多くは、HID 電球や蛍光灯よりもはるかに小さい非常に小さな光源を備えているため、照明器具の効率も大幅に向上しています。高輝度放電ランプの標準的な照明器具効率は 55%、蛍光灯の照明器具効率は 70% です。プラズマ ランプの照明器具効率は通常 90% を超えます。

プラズマランプは、高天井照明や街路照明、舞台照明などに使われてきました。また、プロジェクションテレビにも短期間使用されていました。^{[3] [4] [5]}

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