HTO－高压气体放电灯
和电弧管一样，外玻壳通过芯柱结构实现气密封接。在芯柱内有两个导线，最后，它们要和灯头相连。灯头的功能不仅是导电，同时还要保证外玻壳、电弧管安装在照明灯具中的正确位置。
技术培训和支持科
6
HTO－高压气体放电灯
3 、放电原理
3.1、 局部热平衡
在气体放电灯中，包括低压气体放电灯和高压气体放电灯，电能通过等离子体转化为光，也就是说一种气体当中电子和正离子是完全分开的。高压气体放电灯中的等离子体在局部热平衡（LTE）中得到很好的阐述，在解释LTE前，我们先来看看热平衡的概念（TDE）：在等离子体中，能量可以在不同的自由态间自由转换，关于自由态的例子就是移动和原子的内部激发。等离子体的全部能量在各个自由态是均布的。这也就是说，我们不需要知道等离子体中能量转换的详细机理，TDE中等离子体的阐述可以通过统计近似得到，比较重要的定理有：麦克斯伟、波尔斯曼和萨哈定理。
TDE的概念同样可以这样来解释：一个系统在一个相当长的时间内和周围的环境隔绝，也就是说：和周围的环境没有能量交换，假定存在这样一个系统将她和一个仅有内部能量交换的系统比较，那么，全部能量将平均分配在不同的自由态上。
这种阐述很快可以显示在气体放电中是没有问题的，电能供给放电和辐射能量，而且，在等离子体中有一个温度剖面图，这个剖面图显示：在电弧管中，能量连续地从中心热的轴线向相对较冷的管壁流动。
下面这种考虑是可能的：一点等离子体中的温度是接近常数，此外，下面这个论述也是正确的：在高压气体放电中因电子和原子的相互碰撞而引起的相互作用也是非常激烈的，等离子体的辐射损失对不同激发状态下的原子分布影响不是很大。这就称之为碰撞支配等离子体。 3.1.1 麦斯威尔-波尔斯曼的速度分布
麦克伟尔-波尔斯曼的速度分布是一种统计分布，它显示了一个微粒具有某种确定速度的概率。在这个定理中有两中描述：某一个方向上的速度和具有一个确定数值的速度，下面给出的是后者的计算公式：
在这个公式中，nv表示具有确定速度V的微粒的个数，T表示开氏温度。
关于这个公式的 进一步描述在低压气体放电灯中和其他相关书中会有说明如：[Landau and Lifshitz
3.1.2 波尔斯曼定理
技术培训和支持科
7
HTO－高压气体放电灯
在热力学平衡的气体或等离子体中，它在不同激发状态下的原子分布由波尔斯曼定理
给出。
在这个公式中，En和Em表示不同水平下的能量常数，T 表示平衡温度。
系数gn和gm是不同水平的统计重量，原则上，他们显示了对应于这些能量水平，原子由多少种激发状态。重量系数由很多。列在书的表格中。
对于博尔斯曼定理一个特殊的情况就是为什么基态被选为水平m
This shows that, with the exception of small mutations as a result of the statistical weight factors, the occupation of the energy levels decreases exponentially with the excitation energy. 这表明,
3.1.3 Saha定理
和波尔斯曼定理类似，另外一个同样可以计算给定温度下的等离子体中的离子数量，原则上，作为激发能量的代替，原子的离子能能够被方程3.3代替，只是gn/g0必须被机械量子代替。 Saha’的定理就变成这样:
公式中所有的密度用 m –3表示 .
Vi 给出了原子的碘化趋势.
重写(3.4),利用等离子体中的ne 和ni 始终相等，给出碘化程度的公式：
和博尔斯曼的定理（公式3.2）相比较，他揭露了一些不同：第一就是等离子体的取决与基态原子的密度，密度越大，碘化成都越低。第二个不同就是公式3.5中的指数对应于碘化能量的一半。
3.1.4 具体的平衡
技术培训和支持科
8
HTO－高压气体放电灯
具体的平衡意味着，在一个确定的系统中，每个过程和它相仿 的过程发生的概率是一样的，一个很重要的例子就是电子和原子之间的弹性碰撞。根据具体的能量平衡，在碰撞中，电子传递给原子的动能和它从原子得到的动能是相同的， 第二个例子就是无弹性碰撞：
在这个式子中，ê表示一个快速的电子，A*表示一个激发的原子，在具体平衡的假定下，两种动作：激发和反激发发生的几率是一样的，在TDE的理论中，具体的平衡在所有的过程中都是有根据的。同样：离子和反离子，光子的激发和吸收。
在气体放电的实际中，具体平衡对所有的过程不在都正确，辐射的吸收滞后于辐射的发射，至于弹性碰撞和非弹性碰撞，具体平衡仍然可以使用，这个假设是前面提到的Maxwell, Boltzmann and Saha 定理的基础。
3.2 电的传导
高压灯的等离子体中的电传导由电子决定，这是因为它们低的质量比离子更容易移动。导电率定义为电流密度J和电场强度E的比值。
在等离子体的帮助下，我们可以找到?的表达公式，这里我们给出最终结果：
公式中ne是局部电子密度，θc是电子和中子的碰撞频率，me是电子的质量，从公式中可以看出，导电率仅由电子密度和碰撞频率决定。
一种增加等离子体的导电率的方法就是降低碰撞的频率，这就表示缓冲气体的压力要低。这种通过降低压力提高导电率的方法导致低的灯电压。
第二个决定导电率的参数就是电子密度，它随着等离子体的温度上升而迅速上升，在温度高的地方，电传导也高：电弧中心轴线。
等离子体 吸收的功率为：
技术培训和支持科
9
HTO－高压气体放电灯
放电纵剖面上的电梯度是常数，大部分的功率在温度和导电率都高的地方被吸收。这种结构（大部分的功率都在等离子体温度最热的地方被吸收）对高压气体放电灯的温度剖面的存在和保持是一个很重要的因素。它将在后面的章节中进一步阐述。
3.3 温度曲线
在低压放电中，电子和气体之间的相互作用很低，灯中的气体几乎不会变暖，所以电子可以以很高的速度移动，换句话说：电子云的温度和气体的温度是不相等的。然而在纵剖面上这两个的温度基本是个常数，现在假设电弧管中的气体压力持续上升，则电子和原子之间的相互作用和能量交换将稳步变大，最终，压力达到一定的值时，两者的温度基本相同。两个温度和压力的关系如下图所示：
从这个图中我们很容易看出，高压放电灯中气体温度比低压气体放电灯要高，特征数字就是4000到5000K。
在这些高压气体中，两种温度是平衡的，这也就说明新的离子和电子的形成取决于等离子体的温度。
电弧管中的稳定的温度曲线的发展可以这样定性解释：如果电弧管壁附近的等离子体的温度很低，则电子的形成也就很少。所以，那里 的能量就很少被吸收，温度就降得更快。
结果就是建立了一个平衡：热的电弧中心的能量将被吸收，然而管壁上的等离子体将保持相对冷点。
技术培训和支持科
10