หลอดพลาสมา เป็น หลอดปล่อยประจุแก๊สแบบไร้ขั้วชนิดหนึ่งที่ใช้พลังงานจากคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ซึ่งแตกต่างจากหลอดพลาสมาแบบแปลกใหม่ที่เคยได้รับความนิยมในทศวรรษ 1980

หลอดไฟไร้ขั้วภายในถูกคิดค้นโดยนิโคลา เทสลา หลังจากที่เขาทำการทดลองเกี่ยวกับ กระแสไฟฟ้าความถี่สูงในหลอด แก้วสุญญากาศ เพื่อวัตถุประสงค์ในการให้แสงสว่างและการศึกษา ปรากฏการณ์แรงดัน ไฟฟ้าสูง หลอดพลาสมา ใช้งานได้จริงรุ่นแรกคือหลอดซัลเฟอร์ที่ผลิตโดยบริษัทฟิวชั่น ไลท์ติ้ง หลอดชนิดนี้ประสบปัญหาในการใช้งานหลายประการและไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ หลอดพลาสมาที่มีสารเรืองแสงเคลือบอยู่ภายในเรียกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบขั้วภายนอก (EEFL) ขั้วภายนอกหรือตัวนำปลายทางเหล่านี้เป็นตัวสร้างสนามไฟฟ้าความถี่วิทยุ

หลอดพลาสมาสมัยใหม่เป็นกลุ่มของแหล่งกำเนิดแสงที่สร้างแสงโดยการกระตุ้นพลาสมาภายในเตาเผาหรือหลอดไฟโปร่งใสแบบปิดโดยใช้ พลังงาน คลื่นความถี่วิทยุ (RF) โดยทั่วไปแล้ว หลอดไฟดังกล่าวจะใช้ก๊าซเฉื่อยหรือส่วนผสมของก๊าซเหล่านี้และวัสดุเพิ่มเติม เช่น โลหะเฮไลด์โซเดียมปรอทหรือกำมะถันในหลอดพลาสมาสมัยใหม่จะใช้ตัวนำคลื่น เพื่อจำกัดและโฟกัส สนามไฟฟ้าเข้าไปในพลาสมา ในระหว่างการทำงาน ก๊าซจะแตกตัวเป็นไอออน และอิเล็กตรอน อิสระ ซึ่งถูกเร่งความเร็วโดยสนามไฟฟ้าจะชนกับอะตอมของก๊าซและโลหะ อิเล็กตรอนอะตอมบางส่วนที่โคจรอยู่รอบอะตอมของก๊าซและโลหะจะถูกกระตุ้นโดยการชนเหล่านี้ ทำให้พวกมันมีสถานะพลังงานสูงขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่สถานะเดิม มันจะปล่อยโฟตอน ออกมา ส่งผลให้เกิดแสงที่มองเห็นได้หรือ รังสี อัลตราไวโอเลตขึ้นอยู่กับวัสดุที่บรรจุอยู่ภายใน

หลอดพลาสมาเชิงพาณิชย์รุ่นแรกเป็น หลอด อบ แห้ง ด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีหลอดบรรจุอาร์กอนและไอปรอท ซึ่งพัฒนาโดยFusion UVหลอดดังกล่าวทำให้ Fusion Lighting พัฒนาหลอดซัลเฟอร์ซึ่งเป็นหลอดที่บรรจุอาร์กอนและซัลเฟอร์ แล้วฉายคลื่น ไมโครเวฟผ่านท่อนำคลื่น กลวง หลอดต้องหมุนอย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันไม่ให้ซัลเฟอร์ไหม้ Fusion Lighting ไม่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ แต่ผู้ผลิตรายอื่นยังคงพัฒนาหลอดซัลเฟอร์ ต่อไป หลอดซัลเฟอร์แม้จะมีประสิทธิภาพค่อนข้างดี แต่ก็มีปัญหาหลายประการ โดยหลักๆ คือ:

1. อายุการใช้งานจำกัด – แมกเนตรอนมีอายุการใช้งานที่จำกัด
2. ขนาดใหญ่
3. ความร้อน – กำมะถันจะเผาไหม้ผนังหลอดจนทะลุหากไม่หมุนหลอดอย่างรวดเร็ว
4. ความต้องการพลังงานสูง – พวกเขาไม่สามารถรักษาพลาสมาไว้ได้ที่กำลังไฟต่ำกว่า 1000 วัตต์

ในอดีต อายุการใช้งานของหลอดไฟพลาสมาถูกจำกัดด้วยแมกเนตรอนที่ใช้ในการสร้างคลื่นไมโครเวฟ ปัจจุบันสามารถใช้ชิป RF แบบโซลิดสเตทได้ ซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า อย่างไรก็ตาม การใช้ชิปโซลิดสเตทในการสร้างคลื่น RF ในปัจจุบันมีราคาแพงกว่าการใช้แมกเนตรอน หลายเท่าตัว จึงเหมาะสำหรับตลาดหลอดไฟที่มีมูลค่าสูงเท่านั้น

การใช้ตัวนำคลื่นแสงที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกสูงช่วยให้สามารถรักษาพลาสมาไว้ได้ที่กำลังไฟต่ำกว่ามาก—ต่ำถึง 100 วัตต์ในบางกรณี นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถใช้ วัสดุบรรจุ หลอดไฟปล่อยประจุ แบบเดิมได้ ซึ่งไม่จำเป็นต้องหมุนหลอดไฟ ปัญหาเดียวของตัวนำคลื่นแสงเซรามิกคือแสงส่วนใหญ่ที่เกิดจากพลาสมาถูกกักไว้ภายในตัวนำคลื่นแสงเซรามิกที่ไม่โปร่งใส

หลอดไฟพลาสมาประสิทธิภาพสูง คือหลอดไฟพลาสมาที่มีประสิทธิภาพของระบบ 90 ลูเมนต่อวัตต์ขึ้นไป หลอดไฟในกลุ่มนี้มีศักยภาพในการประหยัดพลังงานมากที่สุดสำหรับแสงสว่างกลางแจ้ง เชิงพาณิชย์ และอุตสาหกรรม ทั้งนี้เนื่องจากประสิทธิภาพของระบบที่สูงและขนาดของแหล่งกำเนิดแสงที่เล็ก ทำให้ประสิทธิภาพของโคมไฟสูงมาก

ค่าประสิทธิภาพของโคมไฟ (LER) เป็นตัวชี้วัดเดียวที่สมาคมผู้ผลิตอุปกรณ์ไฟฟ้าแห่งชาติกำหนดขึ้นเพื่อช่วยแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับการอ้างประสิทธิภาพของผู้ผลิตโคมไฟ^{[ 1 ]}และได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบประเภทของโคมไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยคำนวณจากผลคูณของประสิทธิภาพของโคมไฟ (EFF) คูณด้วยกำลังแสงทั้งหมดของหลอดไฟ (TLL) คูณด้วยปัจจัยบัลลาสต์ (BF) หารด้วยกำลังไฟฟ้าขาเข้า (IP):

LER = EFF × TLL × BF / IP

"ประสิทธิภาพของระบบ" สำหรับหลอดพลาสมาประสิทธิภาพสูงนั้นกำหนดโดยตัวแปรสามตัวสุดท้าย กล่าวคือ ไม่รวมประสิทธิภาพของโคมไฟ แม้ว่าหลอดพลาสมาจะไม่มีบัลลาสต์ แต่ก็มีแหล่งจ่ายไฟ RF ที่ทำหน้าที่เทียบเท่ากัน ในหลอดไฟแบบไร้ขั้ว การรวมการสูญเสียทางไฟฟ้า หรือ "ปัจจัยบัลลาสต์" ในหน่วยลูเมนต่อวัตต์ที่ระบุ อาจมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากกระบวนการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานคลื่นความถี่วิทยุ (RF) อาจเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพต่ำมาก

หลอดไฟพลาสมาสมัยใหม่จำนวนมากมีแหล่งกำเนิดแสงขนาดเล็กมาก—เล็กกว่าหลอดไฟ HID หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์มาก—ส่งผลให้ประสิทธิภาพของโคมไฟสูงขึ้นมากเช่นกัน หลอดไฟ ปล่อยประจุความเข้มสูงโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพของโคมไฟอยู่ที่ 55% และหลอดฟลูออเรสเซนต์อยู่ที่ 70% ในขณะที่หลอดไฟพลาสมาโดยทั่วไปมีประสิทธิภาพของโคมไฟเกิน 90%

หลอดไฟพลาสมาถูกนำมาใช้ใน งาน ไฟส่องสว่างสูงและไฟถนนรวมถึงไฟเวทีด้วย เคยถูกนำมาใช้ในโทรทัศน์ฉายภาพ บางรุ่นในช่วงสั้น ๆ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}