低压钠灯的钠的放电

从过程上严格地讲，低压钠灯是放电灯中唯一可称为有离子泵作用的，在每一电压半周内均会发生。所谓离子泵的特性，系指一种很容易电离的气体(钠蒸气)在电流增大时产生向管壁迁移的趋向，并因此而使灯的电特性和辐射性能得到全面的改善。要详细解释这种作用，需先了解燃点的灯在稳定时期，整个半周内的情况。

灯内电流每半周停止流动一次，但其中有少量、并很快消失的钠离子仍然保持在放电的路程中;也正由于这些残余钠离子的存在，当下半周再建立起适当的电压时，便使电流恢复。灯内电流变化近于正弦曲线。电弧电压虽在2~3毫秒内降低到较低值,但在5毫秒时却上升到峰值;在4毫秒前几乎没有光输出，但到6毫秒时达到最高光输出。光效曲线也很有趣，特别表现在中心部位出现的一个小峰值。

通过频闪观察器可看到，电流在放电管中先在中心部位增高。当电流开始增加，灯电压即下降，这是一种典型的无拘束放电。周期的初期阶段，光输出低，并可看到放电充满整个放电管。所产生的自由电子比同样电荷的正离子更为活跃，当电子到达管壁建立负极性管壁电荷。这时便产生一种径向电场，导致正离子向管壁迁移，离子和电子便在管壁或接近管壁处再结合，从而增加了热损耗，并使接近管壁处的钠蒸气密度提高。这样的过程在大多数低压放电中是相同的，只是未予注意而已，因为电弧管内的气体迅速扩散，保持着气压的平衡。低压钠灯中，氖气压力可能是钠蒸气压力的5000倍数量级。在这种情况下，钠的扩散速率实际上比钠离子在径向电场中的迁移速率慢。

杜瓦式低压钠灯在每半周开始3毫秒后，上述过程使管壁附近钠蒸气密度增加;增加虽不大，作用却很重要，因为管壁附近钠原子的激发和电离作用要比管中的其它部分更为频繁。这种作用渐增的结果实际上使灯的全部光输出从管壁以内1毫米区域中辐射出来。当以频闪观察器观察月牙形截面灯管内壁的弯曲部分时，这种现象最为显明。