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ガス放電ランプは、電離ガス（プラズマ）に放電を流すことで光を発生させる人工光源の一種である。
一般的に、このようなランプは 希ガス（アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン）またはこれらのガスの混合物を使用します。中には、水銀、ナトリウム、金属ハロゲン化物などの物質が添加されているものもあり、これらは点灯時に気化して混合ガスの一部となります。
片側自己始動ランプは、マイカディスクで絶縁され、ホウケイ酸ガラスのガス放電管（アーク管）と金属キャップに収められています。[ 1 ] [ 2 ]これには、一部の街路灯のガス放電ランプに使用されているナトリウム蒸気ランプが含まれます。 [ 3 ] [ 4 ] [ 1 ] [ 2 ]
動作中、 2つの電極間に印加された電場によって、陽極付近のガス原子から一部の電子が強制的に放出され、これらの原子は正にイオン化される。このようにして放出された自由電子は陽極に向かって流れ、生成された陽イオンは電場によって加速され、陰極に向かって流れる。
イオンは通常、中性ガス原子と衝突するまでに非常に短い距離しか移動せず、衝突によって電子を受け取ります。衝突で電子を失った原子は電離して陰極に向かって加速し、一方、衝突で電子を得たイオンはより低いエネルギー状態に戻り、光子の形でエネルギーを放出します。こうして、特定の周波数の光が放出されます。このようにして、電子は陰極から陽極へとガスを通して伝達されます。
発生する光の色は、ガスを構成する原子の発光スペクトル、ガスの圧力、電流密度、その他の変数によって決まります。ガス放電ランプは、幅広い色を発光させることができます。一部のランプは紫外線を発し、ランプのガラス表面の内側に塗布された蛍光塗料によって可視光に変換されます。蛍光灯はおそらく最もよく知られているガス放電ランプでしょう。
白熱灯と比較して、ガス放電ランプは効率が高いが、[ 5 ] [ 6 ]製造がより複雑で、ほとんどが負性抵抗を示すため、電流が流れるにつれてプラズマの抵抗が減少します。そのため、通常はバラストなどの補助電子機器を使用してガスを流れる電流を制御し、電流暴走（アークフラッシュ）を防止します。
放電ランプの中には、最大光量に達するまでに多少の起動時間を要するものもあります。それでも、放電ランプは効率が高いため、近年のLEDランプ技術の進歩までは、多くの照明用途において白熱灯よりも好まれていました。
ガス放電ランプの歴史は、1675 年にフランスの天文学者ジャン・ピカールが、気圧計を持ち運んでいるときに水銀が揺れると、気圧計内の空洞が光ることに気づいたことから始まった。 [ 7 ]フランシス・ホークスビーを含む研究者たちは、この現象の原因を解明しようと試みた。ホークスビーは 1705 年に初めてガス放電ランプを実演した。[ 8 ]彼は、静電気を帯びた状態で少量の水銀を入れた真空または部分的に真空にしたガラス球が、読書に十分な明るさの光を生み出すことを示した。電気アーク現象は、1802 年にヴァシリー・V・ペトロフによって初めて記述された。 [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] 1809 年に、ハンフリー・デービー卿は英国王立研究所で電気アークを実演した。 [ 12 ] [ 13 ]それ以来、放電光源は白熱電球よりもはるかに効率的に電気から光を生成するため研究されてきた。
低圧放電管の父は、ドイツのガラス職人ハインリヒ・ガイスラーでした。彼は1857年から、様々なガスを封入した色鮮やかな冷陰極管（ガイスラー管）を製作し始めました。この管は、様々な色に発光しました。ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンといった希ガスや二酸化炭素などの不活性ガスが、放電管内で良好に機能することが分かりました。この技術は、 1910年にフランスのエンジニア、ジョルジュ・クロードによって商業化され、ネオンサインなどに用いられるネオン照明となりました。
放電管内に様々な金属を含む金属蒸気ランプの導入は、後の時代の進歩であった。ガス放電の熱によって金属の一部が蒸発し、放電はほぼ完全に金属蒸気によって発生する。可視光スペクトルを発光するナトリウムと水銀が一般的に用いられる金属である。
100年にわたる研究の結果、電極を持たず、マイクロ波や高周波を動力源とするランプが開発された。さらに、出力の低い光源も開発され、放電灯の用途は家庭や屋内での使用にも拡大した。
ルムコルフランプは、ハインリヒ・ダニエル・ルムコルフにちなんで名付けられ、1860年代に初めて使用された初期の携帯用電灯の一種です。このランプは、電池で駆動するルムコルフ誘導コイルによって励起されるガイスラー管で構成されていました。誘導コイルは、低電圧の直流電流を高速の高電圧パルスに変換できる初期の変圧器です。当初、このランプは二酸化炭素を充填したガイスラー管を使用して白色光を発していました。しかし、二酸化炭素は分解しやすい性質がありました。そのため、後のランプでは、ガイスラー管に窒素（赤色光を発する）を充填し、透明なガラスをウランガラス（緑色の蛍光を発する）に置き換えました。[ 14 ]
鉱山の爆発の危険性がある環境や、潜水などの酸素のない環境、あるいは手術での使用を想定した非加熱ランプとして開発されたこのランプは、実際にはフランスのアルデシュ県プリヴァ近郊のサン・プリエストとラックの鉄鉱山の技師アルフォンス・デュマと、プリヴァの医師カミーユ・ブノワ博士によって開発されました。[ 15 ] 1864年、フランス科学アカデミーは、デュマとブノワの発明に対して1,000フランの賞金を授与しました。[ 16 ]当時最先端の技術であったこのランプは、ジュール・ヴェルヌのSF小説のいくつかに登場したことで有名になりました。[ 17 ]
各ガスは、その原子構造に応じて特定の波長の放射線を放出します。これが発光スペクトルであり、ランプから発せられる光の色を決定します。光源が、照射される様々な物体の色をどれだけ忠実に再現できるかを評価する方法として、国際照明委員会（CIE）は演色評価数（CRI）を導入しました。ガス放電ランプの中には、CRIが比較的低いものがあり、そのため、太陽光やその他の高CRI照明下での発光色とは大きく異なって見えることがあります。
ランプは、ガスの圧力と陰極が加熱されるかどうかによって分類されます。熱陰極ランプは、ランプ内のアーク電流によって加熱される高温の電極を備えています。熱によって熱電子放出により電極から電子が放出され、アークの維持に役立ちます。多くのタイプでは、電極は細いワイヤーで作られた電気フィラメントで構成されており、アークを開始するために起動時に別の電流で加熱されます。冷陰極ランプは、室温で動作する電極を備えています。ランプ内で導通を開始するには、ガスをイオン化するのに十分な高電圧（点火電圧）を印加する必要があるため、これらのランプは起動に高い電圧を必要とします。
低圧ランプは、大気圧よりもはるかに低い作動圧力で動作します。例えば、一般的な蛍光灯は、大気圧の約0.3%の圧力で動作します。
蛍光灯は、加熱陰極ランプの一種で、オフィス照明やその他多くの用途で最も一般的なランプであり、1ワットあたり最大100ルーメンの光量を生み出します。
ネオン照明は、さまざまなガスが低圧で充填された長い管に高電圧を印加して作動させる、広く使用されている冷陰極特殊照明の一種で、ネオンサインなどの広告に使用されます。
低圧ナトリウムランプは、最も効率的な放電ランプであり、1ワットあたり最大200ルーメンの光量を生み出すが、演色性が非常に劣る。ほぼ単色に近い黄色の光は、街路灯などの用途にしか適さない。
蛍光灯の点灯には、バイメタルスイッチを内蔵した小型放電ランプが用いられる。この場合、放電の熱を利用してスイッチを作動させる。点灯装置は不透明な筐体に収められており、小さな光出力は利用されない。
連続グローランプは、電極を英数字や図形の形状にカットできる特殊な用途向けに製造されています。[ 18 ]
ちらつき電球、ちらつき炎電球、またはちらつきグローランプは、ガス放電ランプの一種で、部分的に分解したアジ化バリウムでコーティングされた2つの炎状の電極スクリーンに電流を流すことで、通常はヘリウムと少量の窒素ガスを混合したネオンガスをイオン化して発光します。イオン化されたガスは2つの電極間をランダムに移動し、ちらつき効果を生み出します。この効果は、ろうそくの炎を連想させるものとして販売されることが多いです（画像参照）。[ 19 ]
高圧ランプは、大気圧よりわずかに低いか高い圧力のガス中で放電を行います。例えば、高圧ナトリウムランプは、100～200トル（大気圧の約14～28%）の圧力下でアーク管を備えています。自動車用HIDヘッドランプの中には、最大50バール（大気圧の50倍）の圧力に達するものもあります。
メタルハライドランプはほぼ白色の光を発し、1ワットあたり100ルーメンの光出力を実現します。用途としては、高層ビル、駐車場、店舗、スポーツ施設などの屋内照明が挙げられます。
高圧ナトリウムランプは、1ワットあたり最大150ルーメンの光束を生成し、低圧ナトリウムランプよりも広い光スペクトルを発します。街路灯や、植物の人工光合成にも使用されます。
高圧水銀灯は最も古いタイプの高圧ランプであり、ほとんどの用途でメタルハライドランプや高圧ナトリウムランプに取って代わられています。高圧水銀灯はアーク長が短いという特徴があります。
高輝度放電ランプ（HIDランプ）は、半透明または透明な溶融石英または溶融アルミナ製のアーク管内に収容されたタングステン電極間の電気アークによって発光するタイプの電気ランプです。他のタイプのランプと比較して、アーク長に対するアーク出力が比較的高いのが特徴です。
HIDランプは、低圧放電ランプと高圧放電ランプのいずれかに分類されます。例としては、水銀灯、メタルハライドランプ、セラミック放電メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、キセノンアークランプなどが挙げられます。
高輝度IDランプは、一般的に高い光量とエネルギー効率が求められる場合に使用されます。
キセノンフラッシュランプは、ミリ秒からマイクロ秒の範囲で単一の光を発し、映画、写真、舞台照明などで広く用いられています。特に堅牢なストロボライトと呼ばれるタイプは、長時間の連続発光が可能で、ストロボスコープによる動きの観察を可能にします。これは、機械運動の研究、医学、ダンスホールの照明などに活用されています。