В обычном состоянии газы являются неплохими изоляторами, т. е. они не проводят электронный ток. Но при определенных критериях можно нарушить их изолирующие характеристики и вынудить газ проводить элек­трический ток. Совокупа явлений, связанных с про­хождением электронного тока через газ, носит название газового либо электронного разряда. Возьмем сосуд, к примеру стеклянную трубку с впаянными по ее концам металлическими электродами. За ранее удалим из трубки атмосферный воздух и напол­ним ее любым инертным газом либо сделаем условия для образования паров металла. Если к электродам трубки приложить напряжение, то под действием этого напряжения в трубке создается электронное поле, которое, воздействуя на имеющееся всегда в газовой среде некое количество свободных электронных зарядов, при узнаваемых критериях принудит пе­ремещаться свободные и вновь образо­ванные электронные заряды в опре­деленном направлении. В трубке по­явится электронный ток— появляется газовый разряд. Прохождение электронного тока через трубку, заполненную газом либо парами металлов, сопро­вождается рядом соответствующих световых явлений.

Зависимо от вида разряда появляется характер­ное свечение газов либо паров металлов, которое и явля­ется основой для сотворения различного типа источников света. Источник света, в каком употребляется явление газового разряда, именуется газоразрядным источником света. Напряжение, при котором начинается процесс газо­вого разряда, именуется напряжением зажигания. Это напряжение определяет то малое его значение, которое должно быть приложено к трубке, чтоб в ней появился разряд. После того как в трубке появился разряд, для его поддержания нужно иметь наименьшее по величине напряжение, чем напряжение пер­воначального зажигания разряда. Это напряжение бу­дем именовать напряжением горения разряда. Зависимо от рода наполняющего трубку газа, его давления, расстояния меж электродами, материа­лов, из которых они сделаны, их геометрических размеров и ряда других причин будет изменяться вели­чина напряжения зажигания. Разглядим те физические процессы, которые обус­ловливают свечение газов либо паров металлов при газо­вом разряде.

Электронный ток меж электродами разрядной трубки создается в итоге перемещения под дейст­вием электронного поля электронов и ионов, образую­щихся из нейтральных атомов газа либо паров, находя­щихся в межэлектродном пространстве. Для того чтоб процесс образования новых свобод­ных электронных зарядов в межэлектродном простран­стве длился безпрерывно, нужно обеспечить неизменное пополнение этого места электронами. Эту роль делает железный катод трубки. Понятно, что в металлах всегда имеется огромное ко­личество свободных электронов, которые двигаются хао­тически меж атомами и молекулами железного проводника. Но покинуть поверхность металличе­ского проводника электроны в обыденных критериях не мо­гут, потому что этому противодействуют силы, действую­щие у его поверхности. Чтоб вырвать электрон с по­верхности металла, ему необходимо сказать дополнитель­ную энергию, обеспечивающую преодоление удерживаю­щих его сил. Энергию, которую нужно затратить на преодоление электроном удерживающих его на поверх­ности металла сил, именуют работой выхода электрона.

Вероятны два пути сообщения электрону необходи­мой энергии для выхода его с поверхности металла. Термоэлектронная эмиссия, когда катод подогрева­ется проходящим по нему электронным током от по­стороннего источника питания, или прохладный катод бомбардируется положительными ионами, образовавши­мися в газе, что также приводит к его нагреву. С увели­чением температуры катода хаотическое движение сво­бодных электронов в теле катода усиливается и те из их, которые получили достаточную энергию для пре­одоления противодействующих сил, вылетают с поверх­ности металла. Автоэлектронная эмиссия, когда поблизости прохладного катода создается сильное электронное поле, за счет которого электроны вырываются с поверхности металла. Зависимо от припаса кинетической энергии, кото­рой обладает электрон, оказавшийся в межэлектродном пространстве, в итоге его ускорения электронным полем, действующим меж электродами трубки, в мо­мент столкновения с нейтральным атомом может иметь место упругое либо неупругое соударение. В пер­вом случае электрон обладает недостающим припасом энергии, потому в итоге соударения нейтральный атом наращивает свою кинетическую энергию, но структура атома не изменяется. При достаточном припасе кинетической энергии элек­трона происходит неупругое соударение простых частиц. В момент столкновения электрона с нейтраль­ным атомом он передает ему часть собственной энергии, и под воздействием этой энергии один из наружных электронов нейтрального атома может перейти на орбиту, характе­ризуемую завышенным энергетическим уровнем, или электрон может совершенно оторваться от атома, и атом перевоплотится в положительный ион.

Процесс перехода наружного электрона нейтрального атома на орбиту с завышенным энергетическим уровнем именуется возбуждением атома. Каждый атом имеет несколько таких энергетических уровней, называе­мых резонансными. Зависимо от энергии, сообщен­ной атому при соударении, наружный электрон может пе­рейти на тот либо другой резонансный уровень. Атом не мо­жет длительно оставаться в возбужденном состоянии, и че­рез очень маленький просвет времени, исчисляемый миллионными толиками секунды, электрон с резонансного уровня ворачивается в нейтральное положение. При об­ратном переходе электрона с резонансного уровня в нейтральное положение происходит излучение энергии в ви­де определенной порции света, либо, как молвят, кванта света— фотона. Излучение, приобретенное в итоге описанного процесса, именуют резонансным излу­чением. Каждому газу либо пару металлов присуща определенная закономерность такового перехода. Получен­ное излучение зависимо от рода газа либо пара ме­таллов и его давления имеет определенную длину вол­ны, которая в свою очередь обусловливает цвет этого излучения.

С повышением тока в газоразрядном промежутке воз­можны соударения уже возбужденных атомов со свобод­ными электронами и ионами. При всем этом таким возбуж­денным атомам сообщается еще дополнительная энергия, что приводит к переходам электронов с одних резонанс­ных уровней на другие — завышенные. Этот процесс на­зывают ступенчатым возбуждением. Оборотный переход электронов с завышенных энергетических уров­ней в нейтральное положение происходит не одномоментно, а методом поочередного перехода с уровней с повы­шенной энергией на ближний уровень с наименьшей энергией, а потом в нейтральное положение. Приобретенная энергия фотона при ступенчатом переходе электронов миниатюризируется, а длина волны излучения возрастает. При низких давлениях газа и малых плотностях тока в разработке излучения приемущественно играют роль процессы возбуждения атомов. Свет разряда будет со­стоять из отдельных резонансных излучений с различными длинами волн, потому диапазон излучения разряда имеет линейчатый нрав. По мере роста давления газа и увеличения плотности тока самую большую роль получают ступен­чатые процессы возбуждения атомов. Диапазон излучения такового разряда представляет сплошные широкие полосы. Общая интенсивность излучения растет, а в связи с тем, что при поочередном переходе электронов с 1-го резонансного уровня на другой энергия фото­нов миниатюризируется, соответственно возрастает длина волны излучаемого света. Подбирая род газа либо пара металла, их давление и плотность тока, можно получить излучение разряда с необходимыми световыми чертами. Если к трубке приложить переменное напряжение, которое временами изменяется по величине и направлению, то газовый разряд имеет некие особенности, на которых нужно тормознуть. Когда в положительный полупериод напряжение пи­тающей сети, возрастая, достигнет величины напряже­ния зажигания, в трубке зажжется разряд. После зажи­гания разряда напряжение на трубке снизится до вели­чины напряжения горения и в течение всего времени го­рения разряда остается приблизительно на этом же уровне. Дальше напряжение в питающей сети уменьшится на­столько, что станет меньше, чем требуется для поддер­жания разряда в трубке, и разряд закончится. Разряд зажжется вновь в последующий отрицательный полупериод,­ после заслуги напряжением сети величины на­пряжения зажигания и закончится при его понижении ниже напряжения горения. Но мы фактически не замечаем процесса перезажигания разряда в трубке, потому что этот процесс протекает очень стремительно! Как следует, за время 1-го полного цикла из­менения приложенного к трубке напряжения в ней два раза повторяется процесс зажигания и прекращения разряда, и через трубку при всем этом проходит переменный ток. Разглядим сейчас особенности, которые нужно учесть при включении разрядной трубки в питаю­щую сеть. Если изменять величину тока, проходящего через разрядную трубку, и сразу изменять напряже­ние на ее электродах, то можно установить зависимость меж этим напряжением и током. Эта зависимость но­сит заглавие Вольтамперная характеристи­ки газового разряда.

Чем больший ток проходит через разрядную трубку, к примеру, при дуговом разряде, тем интенсивней проте­кает процесс ионизации нейтрального газа в межэлек­тродном пространстве и напряжение на электродах трубки миниатюризируется. Вольтамперная черта дугового разряда имеет падающий нрав. При таковой характеристике дугового разряда нельзя без внедрения искусственных мер достигнуть стойкости либо стабилизации разряда. Вправду, если, к примеру, напряжение на разряд­ной трубке по любым причинам миниатюризируется на не­которую величину, то ток в цепи растет. Повышение тока в свою очередь вызовет понижение напряжения на разрядной трубке и предстоящее повышение тока в цепи. Если ничем не ограничивать величину тока, то он будет возрастать до того времени, пока не разрушится какой-нибудь из частей цепи. Из этого положения следует сделать два вывода. Во-1-х, газовый разряд не имеет опре­деленного электронного сопротивления: оно изменяет­ся совместно с конфигурацией тока в цепи. Во-2-х, для ограничения величины тока поочередно с разрядной трубкой нужно включить токоограничивающее со­противление, которое и будет обусловливать величину тока, устанавливающегося в цепи. Это токоограничиваю­щее сопротивление именуют балластным сопротивле­нием либо балластом. Его включение в цепь разряд­ной трубки выравнивает разряд. Потому практически все газоразрядные источники света для собственного включения в электронную сеть требуют поочередного включения с ними токоограничи вающего сопротивления. Выбор типа балласта определяется родом тока, про­ходящего через разрядную трубку, и рядом других при­чин. При работе разрядной трубки на неизменном токе в качестве балласта обычно используют омическое сопро­тивление (реостат). На переменном токе можно исполь­зовать омическое сопротивление, индуктивность либо ем­кость. Нередко балластное сопротивление при работе труб­ки на переменном токе представляет собой комбинацию этих 3-х либо 2-ух каких-то частей.