低壓鈉燈的鈉的放電

從過程上嚴格地講，低壓鈉燈是放電燈中唯一可稱為有離子泵作用的，在每一電壓半周內均會發(fā)生。所謂離子泵的特性，系指一種很容易電離的氣體(鈉蒸氣)在電流增大時產生向管壁遷移的趨向，并因此而使燈的電特性和輻射性能得到全面的改善。要詳細解釋這種作用，需先了解燃點的燈在穩(wěn)定時期，整個半周內的情況。

燈內電流每半周停止流動一次，但其中有少量、并很快消失的鈉離子仍然保持在放電的路程中;也正由于這些殘余鈉離子的存在，當下半周再建立起適當的電壓時，便使電流恢復。燈內電流變化近于正弦曲線。電弧電壓雖在2~3毫秒內降低到較低值,但在5毫秒時卻上升到峰值;在4毫秒前幾乎沒有光輸出，但到6毫秒時達到最高光輸出。光效曲線也很有趣，特別表現(xiàn)在中心部位出現(xiàn)的一個小峰值。

通過頻閃觀察器可看到，電流在放電管中先在中心部位增高。當電流開始增加，燈電壓即下降，這是一種典型的無拘束放電。周期的初期階段，光輸出低，并可看到放電充滿整個放電管。所產生的自由電子比同樣電荷的正離子更為活躍，當電子到達管壁建立負極性管壁電荷。這時便產生一種徑向電場，導致正離子向管壁遷移，離子和電子便在管壁或接近管壁處再結合，從而增加了熱損耗，并使接近管壁處的鈉蒸氣密度提高。這樣的過程在大多數低壓放電中是相同的，只是未予注意而已，因為電弧管內的氣體迅速擴散，保持著氣壓的平衡。低壓鈉燈中，氖氣壓力可能是鈉蒸氣壓力的5000倍數量級。在這種情況下，鈉的擴散速率實際上比鈉離子在徑向電場中的遷移速率慢。

杜瓦式低壓鈉燈在每半周開始3毫秒后，上述過程使管壁附近鈉蒸氣密度增加;增加雖不大，作用卻很重要，因為管壁附近鈉原子的激發(fā)和電離作用要比管中的其它部分更為頻繁。這種作用漸增的結果實際上使燈的全部光輸出從管壁以內1毫米區(qū)域中輻射出來。當以頻閃觀察器觀察月牙形截面燈管內壁的彎曲部分時，這種現(xiàn)象最為顯明。