氣體放電燈

通過氣體放電將電能轉換為光的一種電光源。氣體放電的種類很多，用得較多的是輝光放電和弧光放電(見電弧放電）。輝光放電一般用於霓虹燈和指示燈。弧光放電可有很強的光輸出，照明光源都採用弧光放電。熒光燈、高壓汞燈、鈉燈和金屬鹵化物燈是應用最多的照明用氣體放電燈。

原理 氣體放電燈放電發光的基本過程分 3個階段：①放電燈接入工作電路后產生穩定的自持放電，由陰極發射的電子被外電場加速，電能轉化為自由電子的動能；②快速運動的電子與氣體原子碰撞，氣體原子被激發，自由電子的動能又轉化為氣體原子的內能；③受激氣體原子從激發態返回基態，將獲得的內能以光輻射的形式釋放出來。上述過程重複進行，燈就持續發光。放電燈的光輻射與電流密度的大小、氣體的種類及氣壓的高低有關。一定種類的氣體原子只能輻射某些特定波長的光譜線。低氣壓時，放電燈的輻射光譜主要就是該原子的特徵譜線。氣壓升高時，放電燈的輻射光譜展寬，向長波方向發展。當氣壓很高時，放電燈的輻射光譜中才有強的連續光譜成分。

結構 各種氣體放電燈都由泡殼、電極和放電氣體構成，基本結構大同小異。泡殼與電極之間是真空氣密封接，泡殼內充有放電氣體。氣體放電燈不能單獨接到電路中去，必須與觸發器、鎮流器等輔助電器一起接入電路才能啟動和穩定工作。放電燈的啟動通常要施加比電源電壓更高的電壓，有時高達幾千伏或幾萬伏以上。採用漏磁變壓器，或用啟動器可以滿足上述要求。電弧放電一般都具有負的伏-安特性，即電壓隨電流的增加而減小。如將放電燈單獨接入電網，燈泡或電路元件將被過電流毀壞。放電燈和鎮流器串聯起來使用才能穩定工作。鎮流器可以是電阻、電感或電容。通常在直流電源時用電阻鎮流、低頻交流電源時用電感鎮流，高頻時用電容鎮流。

特點和應用 氣體放電燈具有以下特點：①輻射光譜具有可選擇性。通過選擇適當的發光物質，可使輻射光譜集中於所要求的波長上，也可同時使用幾種發光物質，以求獲得最佳的組合光譜。②具有高效率，它們可以把25～30％的輸入電能轉換為光輸出。③壽命長。使用壽命長達1萬小時或2萬小時以上。④光輸出維持特性好，在壽命終止時仍能提供60～80％的初始光輸出。

氣體放電燈在工業、農業、醫療衛生和科學研究領域的用途極為廣泛。除作為照明光源之外，在攝影、放映、曬圖、照相複製、光刻工藝、化學合成、塑料及橡膠老化、熒光顯微鏡、光學示波器、熒光分析、紫外探傷、殺菌消毒、醫療、生物栽培、固體激光等方面都有廣泛應用。