Lampada al plasma
La lampada al plasma (detto anche globo, cupola o più comunemente sfera al plasma) è un dispositivo elettrico luminoso, che si diffuse soprattutto intorno agli anni ottanta del XX secolo, oggi essenzialmente finalizzata a soli scopi didattici e luminosi-estetici-decorativi. E' costituita da un bulbo, di solito una sfera di sottile vetro trasparente (di solito 25 cm di diametro), nel quale sono presenti dei gas inerti a bassa pressione, quindi un grande elettrodo positivo (anodo) ad alta tensione elettrica al centro. All'accensione, l'elevato campo elettrico, combinato alla bassa pressione dei gas inerti, riesce a far sprigionare dei filamenti luminosi discretamente lunghi, generalmente di colore viola-blu, costituiti da plasma, ovvero da gas ionizzato.
Storia
Il primo dispositivo elettrico simile comparve per la prima volta nel 1890 grazie a Nikola Tesla, nel corso delle sue sperimentazione su correnti ad alta frequenza nei tubi a vuoto in vetro, finalizzate allo studio di fenomeni con alte tensioni elettriche, e che chiamò genericamente "tubi a scarica di gas inerte" [1]. Nel brevetto USA 0514170 ("Luce Incandescente Elettrica", 6 febbraio 1894), Tesla descriverà una lampada ad alta intensità di scarica, utilizzando il bulbo di vetro con l'elemento conduttivo sospeso ed eccitato ad alta tensione grazie alla sua bobina omonima, e creando così l'emanazione a scarica diffusa. Egli ottenne il brevetto su una particolare forma di lampada, in cui la luce è emanata da un piccolo corpo o bottone di un materiale refrattario, e supportato da un conduttore o ricevitore contenuto in un globo sottovuoto spinto.
Tuttavia, l'odierna lampada al plasma fu successivamente perfezionata soltanto nel 1970 dallo studente Bill Parker, presso il Massachusetts Institute of Technology degli Stati Uniti, quindi trasformato specialmente per scopi estetici, con l'attuale design che troviamo oggi.
Funzionamento
Le lampade decorative al plasma sono disponibili in diverse forme, ad esempio cilindriche, ma molto più spesso, sferiche, e di solito costituite da vetro sottile e trasparente, con un grande elettrodo al centro.
La tecnologia necessaria per creare la mistura di gas usata nelle sfere al plasma odierne, principalmente una combinazione di gas nobili di alta purezza, solitamente argon, xeno, kripton o neon (sebbene si possano usare anche altri gas), non era pressoché accessibile ai tempi di Tesla. Queste misture di gas, le forme del vetro e i circuiti elettronici integrati di pilotaggio, usati per creare i colori vivi, la quantità di movimenti e i complessi percorsi che si vedono nelle sfere al plasma odierne, furono tutti ideati, brevettati e perfezionati dallo stesso Bill Parker negli anni ottanta e novanta.
Il principio fisico su cui si basa la lampada al plasma è quello della ionizzazione dei gas inerti ed a bassa pressione, sottoposti ad un elevato campo elettrico. E' lo stesso principio fisico di base che regola anche le lampade luminose a scarica come, ad esempio, le lampade al neon.
L'anodo che si trova al centro della sfera è costituito dall'elettrodo finale di un piccolo un circuito elettronico oscillante che genera una frequenza di circa 35 KHz ed una tensione elettrica innalzata da un piccolo trasformatore elettrico fino ad un tensione di circa 10 KV. Essendo l'intensità di corrente elettrica molto bassa (circa 5 mA), il rischio di scossa elettrica sarà minimo. L'alta tensione elettrica quindi, ionizza i gas inerti contenuti nel bulbo di vetro per generare il quarto stato della materia, cioè il plasma (in sintesi: gas ionizzato), il quale si manifesta attraverso dei suggestivi filamenti di scarica luminosi (generalmente chiamati anche "archi voltaici"). La tipica colorazione dei fasci delle scariche elettriche di color viola-blu è dovuto principalmente alla presenza del gas argon, che rilascia radiazioni e bagliori proprio su questa specifica frequenza elettromagnetica dello spettro visibile. Le scariche elettriche verranno quindi a scontrarsi semplicemente sulla parete interna del vetro stesso della sfera, essendo questa a potenziale elettrico nullo, oppure direttamente a "massa" (potenziale elettrico zero) se, ad esempio, si sfiora la sfera con altri oggetti collegati a terra o con le dita. In questo ultimo caso, nostro corpo umano verrà attraversato da una scarica elettrica a 10 KV ma, come già detto, l'intensità di corrente elettrica è bassissima, e questo non comporta danno per la salute fisica.
Se invece si rompe la sfera, il suggestivo effetto non si manifesterà più, in quanto la pressione e i gas saranno semplicemente quelli atmosferici, ed il campo elettrico riuscirà a generare una scarica elettrica solo ad una distanza di pochissimi millimetri dall'anodo stesso.
Precauzioni
In prossimità della superficie sferica esterna del vetro, dopo qualche minuto di funzionamente si sviluppa una piccolissima percentuale di ozono, un gas relativamente nocivo per l'uomo. Occorre inoltre prestare attenzione ai dispositivi elettronici (cellulari, palmari, ecc.) che, venendo in contatto con la sfera, potrebbero essere danneggiati dalla stessa scarica elettrica, così come porre dei comuni e sottili oggetti metallici. È altresì importante, per chi possiede un pacemaker, non toccare il dispositivo, poiché potrebbe causare lo spegnimento dell'apparecchio medico.
Note
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