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Leuchtstofflampen, häufig fälschlicherweise Neonlampen genannt, sind zwar sehr weitverbreitet, aber der Aufbau und erst recht die Funktionsweise dürften den meisten Leuten ein Rätsel sein. Nachfolgend erfahren Sie, wie Neonlampen, Leuchtstofflampen und Metalldampf-Niederdrucklampen funktionieren, die nach dem Prinzip der Gasentladung arbeiten und daher Gasentladungsröhren genannt werden. Hochdrucklampen arbeiten grundsätzlich nach dem gleichen physikalischen Prinzip, jedoch unter anderen Rahmenbedingungen und erheblicher Wärmeentwicklung, weshalb sie unter  Thermische Lampen beschrieben sind.
Neonlampen, nicht zu verwechseln mit  Leuchtstofflampen, sind sehr einfach aufgebaute Gasentladungslampen. Sie bestehen lediglich aus einem dünnen, klaren Glasrohr, das an den beiden Enden je eine Elektrode besitzt. Dieses Glasrohr ist mit Neon, einem Edelgas, unter geringem Druck gefüllt. Legt man eine ausreichend hohe Spannung von einigen zehntausend Volt an die Elektroden an, so kommt ein geringer Stromfluß in Gange.
Bild 1: Neonröhre
Die von einer zur anderen Elektrode fliegenden Elektronen kollidieren mit den Neon-Atomen, an die sie Bewegungsenergie abgeben wie eine Murmel, die mit einiger Geschwindigkeit eine andere streift. Hierbei wird ein Elektron eines Neon-Atoms auf eine weiter außen liegende Schale mit einem höheren Energieniveau abgelenkt, wie in Bild 2 anhand eines Helium-Atoms, dem am einfachsten aufgebauten Edelgas, dargestellt ist (Helium deshalb, um Sie nicht durch viele, an der Lichterzeugung unbeteiligte Elektronen zu verwirren; denn Neon besitzt 10 davon, nämlich 2 auf der ersten und 8 auf der zweiten Schale). Wird ein Elektron aus seiner Schale herausgeschlagen, kann es nur wie in Bild 2 dargestellt auf eine weiter außen liegende Schale springen und nicht auf beliebigen Abständen um den Atomkern kreisen. Dies liegt in der Wellenmechanik begründet, die aber leider viel zu kompliziert ist, um an dieser Stelle in einfachen Worten vermittelt zu werden. In der überwiegenden Mehrzahl der Zusammenstöße reicht die Energie lediglich aus, um ein Elektron auf die 2. Schale zu katapultieren. Diese besitzt ein Energieniveau, das um einen genau definierten Betrag höher ist als das Energieniveau der 1. Schale. Von dort wird das Elektron jedoch sofort wieder aufgrund der elektrostatischen Anziehung in die 1. Schale zurückgezogen, wobei es eine definierte Energiemenge, nämlich die Differenz zwischen 2. und 1. Schale abgeben muß. Die physikalischen Ursachen sind die gleichen wie bei den Glühlampen. Auch hier wird die Differenzenergie in Form von Photonen d.h. in Form von Licht abgegeben.
Bild 2: Atomaufbau von Edelgasen (hier Helium)
Im Unterschied zu den Glühlampen ist die abgegebene Energie immer exakt gleich, weil der Unterschied der Energieniveaus zwischen den 2 Schalen auch immer exakt gleich ist. Die Folge ist ein Linienspektrum mit genau einer einzigen Linie. Unter bestimmten Umständen können Elektronen nicht nur auf die nächste sondern gleich auf die übernächste Schale mit einem noch höheren Energieniveau katapultiert werden. Auf diese Weise entstehen weitere Linien. Bei Neon wird rot-/oranges Licht abgestrahlt. Auch andere Edelgase wie Argon oder Krypton geben sichtbares Licht ab und werden als Reklameschriftzüge gerne eingesetzt.
Die Hochspannungserzeugung ist nicht gerade billig. Auf der anderen Seite kann man die dünnen Glasröhren vor dem Füllen mit Edelgas nahezu beliebig biegen. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind die bekannten Reklameschriftzüge. Für Beleuchtungszwecke sind Neonlampen und andere Gasentladungslampen mit Edelgasen hingegen weniger geeignet.
Leuchtstofflampen sind ähnlich wie Neonröhren aufgebaut. Allerdings besteht das gewünschte weiße Licht aus einer Mischung von unzähligen Lichtfarben, während Gasentladungslampen ein Linienspektrum mit einer begrenzten Anzahl von Wellenlängen (oft nur einer einzigen) abstrahlen. Um zu weißem Licht zu gelangen, muß man daher einen etwas anderen Weg einschlagen. Man verwendet eine evakuierte Glasröhre, die geringe Mengen an Quecksilber enthält. Quecksilber strahlt, wenn man es wie schon oben beschrieben mit Elektronen bombardiert, ultraviolettes Licht mit einer Wellenlänge von ca. 185 und 254 nm ab. Dieses ultraviolette Licht trifft auf einen Leuchtstoff, mit dem die Innenseite der Röhre beschichtet ist. Dieser Leuchtstoff absorbiert das ultraviolette Licht und läßt es nicht nach außen durch, wird durch das Ultraviolettlicht jedoch seinerseits zum Leuchten angeregt. Leuchtstoffe emittieren allerdings ebenfalls kein kontinuierliches Spektrum. Durch Mischung mehrerer Leuchtstoffe kann man jedoch erreichen, daß in Summe ein quasikontinuierliches Spektrum abgestrahlt wird. Durch geeignete Mischung gelingt es zudem, warmes oder kaltweißes Licht zu erzeugen. Wie gut die Annäherung an das kontinuierliche Spektrum des Sonnenlichts bzw. des Glühlampenlichts ist, hängt stark von der Qualität der Leuchtstoffröhre ab. Hochwertige Leuchtstoffröhren, die allerdings nicht in jedem Baumarkt erhältlich sind, strahlen Licht ab, das dem Sonnenlicht sehr nahe kommt.
Bild 3: Leuchtstofflampe
Während man bei Glühlampen und auch Neonlampen einfach den Strom anknipsen muß, damit sofort Licht emittiert wird, ist dies bei Leuchtstoffröhren bei Betrieb an der üblichen Netzspannung von 230 V nicht möglich. Denn ohne weitere Maßnahmen sprich Hochspannung fließt kein Strom durch die Röhre, und folglich wird auch kein Licht emittiert. Leuchtstofflampen müssen vielmehr, wie man sagt, gezündet werden, damit auch bei Netzspannung ein Stromfluß erfolgt. Zu diesem Zweck sind die Elektroden an beiden Enden der Röhre als Glühwendel ausgeführt. Im Einschaltaugenblick ermöglicht der geschlossene Starterkontakt einen Stromfluß durch die beiden Glühwendeln wie in Bild 4 dargestellt.
Bild 4: Heizvorgang
Durch die Heizwendeln erreicht man gleich 2 Dinge: Erstens verdampft durch die Hitze ein wenig Quecksilber und zweitens können Elektronen viel leichter aus heißen als aus kalten Elektroden austreten. Beides ist für den nachfolgenden Zündvorgang wichtig. Denn wenn der Starterkontakt nach typisch etwa 0,5 bis 2 s öffnet, will die Vorschaltdrossel, wie es dem Wesen einer Drossel (=Spule/Induktivität) entspricht, den Stromfluß aufrecht erhalten. Der Starterkontakt ist jedoch geöffnet, so daß der Stromfluß hier unterbunden ist. Die Spannung steigt daher schlagartig an, bis irgendwo ein Funke überspringt, damit der Stromfluß aufrecht erhalten werden kann. Der gewollte Weg ist hierbei durch die Röhre, wobei man es durch das Vorheizen dem Strom relativ einfach macht. Denn die jetzt stromlosen Glühwendeln glühen noch eine Weile nach, so daß aus ihnen relativ leicht Elektronen austreten können, und auch das verdampfte Quecksilber schlägt sich nicht schlagartig nieder. Bei einer Spannung von größenordnungsmäßig 1000 V zündet die Röhre, d.h. es findet ein Stromfluß von einer Elektrode zur anderen statt. Einmal gezündet, braucht man keine sehr hohe Spannung mehr. Sofort nach dem Zünden bricht daher die Spannung auf die sogenannte Brennspannung von ungefähr 100 V zusammen. Zudem bleibt der Stromfluß erhalten, obwohl sich die Heizwendeln langsam abkühlen.
Bild 5: Zünden der Röhre
Durch den Stromfluß durch die Röhre werden die Quecksilberatome zum Leuchten angeregt. Das Prinzip ist dabei das gleiche wie bei z.B. den Neonlampen. Hierbei heizt sich die Lampe ein wenig auf, so daß langsam das gesamte Quecksilber in der Röhre verdampft und aktiv an der Lichterzeugung teilnimmt. Aus diesem Grund dauert es einige Minuten, bis eine Leuchtstoffröhre ihre maximale Helligkeit erreicht. Außerdem wird klar, warum Leuchtstoffröhren bei niedrigen Temperaturen schlecht zünden; denn hierbei verdampft trotz Vorheizens nur relativ wenig Quecksilber, weil die Röhre ziemlich lang ist und die Heizwendeln sich nur an den Enden befinden.
Die Vorschaltdrossel, die beim Zünden für die Erzeugung der Hochspannung verantwortlich war, erfüllt im normalen Betrieb einen weiteren Zweck: Sie begrenzt den Strom durch die Röhre auf einen zulässigen Wert. Da es sich um eine Induktivität handelt, geschieht dies theoretisch verlustlos. In der Praxis bleiben in einer für eine übliche 36-W-Röhre geeigneten Drossel aufgrund ihres ohmschen Widerstands etwa 9 W hängen, die einfach in Wärme umgewandelt werden; Sie können das daran erkennen, daß die Drossel nach längerem Betrieb ziemlich heiß geworden ist. Die gesamte Aufnahmeleistung beträgt in diesem Fall daher ca. 45 W und nicht 36 W, wie vielfach aufgrund der Leistungsangabe auf der Röhre vermutet wird.
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| Bild 6a: Bimetallstarter |
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Bild 6b: Elektronischer Starter |
Beim Zündvorgang gibt es leider öfter Probleme: Der in überwiegender Mehrheit anzutreffende Bimetallstarter (siehe Bild 6a) öffnet den Kontakt zu einem beliebigen Zeitpunkt. Ideal wäre, wenn dies im Strommaximum geschieht, damit ein energiereicher Zündfunke induziert wird. Gar nicht selten passiert dies jedoch im falschen Moment d.h. bei niedrigen Strömen, so daß die Röhre zwar kurz aufblitzt, aber sofort wieder verlöscht. Abhilfe schafft ein sogenannter elektronischer Starter (Bild 6b), der im Elektronikversandhandel meistens weniger als als 2,50 Euro kostet und sein Geld mehr als wert ist, nicht nur weil er die Röhre in der Regel beim ersten Versuch zündet und damit das nervige Geflackere vermeidet, sondern weil er durch die sich dadurch ergebende Reduzierung der Heizzyklen den Verschleiß an den Heizwendeln verringert und damit die Lebensdauer der Röhre deutlich erhöht. Ganz nebenbei liegt seine Lebensdauer ganz deutlich über der eines Bimetallstarters.
Startprobleme werden zusätzlich auch dadurch verursacht, daß Leuchtstoffröhren in aller Regel mit niederfrequentem Wechselstrom betrieben werden. Bei den üblichen 50 Hz geht alle hundertstel Sekunde der Strom auf Null zurück und wechselt die Polarität. Kurz vor jedem Nulldurchgang ist die Spannung so gering, daß die Röhre verlöscht und das ionisierte Quecksilber abkühlt. Bei kalter Röhre kann die Abkühlung so stark sein, daß sie in der nächsten Halbwelle, in der sie normalerweise auch bei Netzspannung sofort wieder zündet, dies nicht mehr tut. Bei niedriger Temperatur sind deshalb oft mehrere Startversuche erforderlich, bis die Röhre stabil brennt. Für den kalten Keller sind Leuchtstoffröhren daher nicht sonderlich gut geeignet, sofern nicht eine im Regelfall lange Betriebsdauer (bei Anwendungen im Keller ist dies aber eher untypisch) die Startprobleme in den Hintergrund treten läßt. Hinzu kommt, daß Leuchtstofflampen ganz besonders in kühler Umgebung erst einmal ziemlich funzeliges Licht abgeben und etliche Minuten lange brauchen, bis sie ihre volle Helligkeit erzielen. Bis dies passiert, hat man normalerweise seine Erledigung im Keller aber schon längst abgeschlossen. Für diesen Anwendungsfall im kalten Keller bei üblicherweise kurzer Einschaltdauer sind daher Glühlampen die beste Lösung, auch aus ökologischer Sicht.
In Büroräumen kommen oft Hochfrequenzsysteme zum Einsatz, die meistens mit 35 bis 40 kHz arbeiten. Wegen der infolge der deutlich höheren Frequenz ganz erheblich kürzeren Zyklenzeit kann das Quecksilber beim Nulldurchgang kaum abkühlen, so daß die Röhre zuverlässig sofort wieder zündet. Auch die Vorglühzeit kann viel kürzer sein, so daß fast unmittelbar nach dem Einschalten der Spannung die Röhre Licht abgibt. Zudem sind die Verluste im Vorschaltgerät deutlich geringer als in einer konventionellen Vorschaltdrossel. Nachteilig ist der verglichen mit einer Vorschaltdrossel ganz erheblich höhere Preis.
Aufgrund des Quecksilberanteils sind Leuchtstofflampen aller Bauformen nicht unbproblematisch. Keinesfalls sollte man die Röhren zur Entsorgung zerschlagen, denn Quecksilber ist bereits in geringer Menge hochgradig gesundheitsgefährdend. Auch die Leuchtschicht besteht nicht gerade aus völlig unbedenklichen Chemikalien. Leuchtstofflampen gehören daher unbedingt in den Sondermüll und keinesfalls in die Hausmülltonne, selbst wenn man sie hierzu nicht zerstören muß. Denn irgendwann bei der Entsorgung zerbricht die Röhre doch, wobei das Quecksilber in die Umwelt oder gar ins Grundwasser gelangen würde. Man kann defekte Röhren stets dort zurückgeben, wo man neue kaufen kann.
Ein leider weitverbreitetes Märchen ist übrigens, man müsse Leuchtstofflampen regelmäßig auswechseln, weil ihr Wirkungsgrad nach einem halben bis ganzen Jahr auf die Hälfte abgesunken sei, d.h. bei gleicher Stromaufnahme nur noch den halben Lichtstrom d.h. die halbe "Lichtmenge" abstrahlt. Es ist zwar richtig, daß nagelneue Leuchtstofflampen mehr Licht abgeben als ältere, aber der Unterschied im besagten Zeitraum beträgt über den Daumen gepeilt nur 10% und stabilisiert sich zudem in dieser Größenordnung. Der genaue Verlauf ist normalerweise in den einschlägigen Datenblättern der Hersteller enthalten. Man kann daher in aller Regel eine Leuchtstofflampe bis zum Ende der Lebensdauer benutzen. Nur wer mit sehr spitzem Bleistift den durch den nachlassenden Lichtstrom virtuell vergeudeten Strom dem Restwert der Röhre gegenüberstellt, wird seine Röhren nach etwa 4 bis 5 Jahren Nutzungsdauer bei täglich 12 h Brenndauer durch neue ersetzen. Als Überwinterungsbeleuchtung, die z.B. nur 4 Monate im Jahr benutzt wird, macht es daher wenig Sinn, vor Ablauf von ca. 12 bis 15 Jahren an einen Austausch zu denken - es sein denn, neue Röhren hätten durch technische Weiterentwicklung inzwischen einen nennenswert höheren Wirkungsgrad. Höchst sinnvoll ist es jedoch, spätestens einmal im Jahr die Leuchtstofflampe aus ihrer Fassung zu nehmen und mit einem feuchten Tuch und ggf. etwas Reinigungsmittel gründlich zu reinigen, denn selbst eine leichte Staubschicht dämpft die Lichtabgabe deutlich. Der Wiedereinbau sollte aus Sicherheitsgründen selbstverständlich erst dann erfolgen, wenn die Lampen wieder ganz trocken sind.
Energiesparlampen
Leuchtstofflampen sind sehr weit verbreitet, vor allem als gerade Röhre. Der Wirkungsgrad von Leuchtstofflampen ist mit zwischen ca. 8 und 15 % deutlich höher als der von Glühlampen. Daher bestand schon früh der Wunsch, die wirkungsgradschwachen Glühlampen durch Leuchtstofflampen zu ersetzen. In konventioneller Technik, also Vorschaltdrossel und Bimetallstarter, war dies aufgrund der Baugröße aber schlicht unmöglich. Erst durch Verfügbarkeit sehr preiswerter Hochspannungshalbleiter gelang es vor einigen Jahren, diese voluminösen Teile durch ein sehr kleines HF-Vorschaltgerät zu ersetzen. Zusammen mit der stark verkürzten Rohrlänge und dem gleichzeitig verkleinerten Röhrendurchmesser war es möglich, das Ganze auf eine Größe zu schrumpfen, die nicht mehr sehr viel größer als eine konventionelle Glühlampe war, und gleichzeitig die Herstellkosten auf akzeptable Werte zu reduzieren. Die sogenannten Energiesparlampen, abgekürzt oft ESL genannt, sind daher nichts anderes als geschrumpfte Leuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät und leider im Vergleich zu Leuchtstofflampen erheblich geringerem Wirkungsgrad.
Die Energieeffizienz der ESL ist trotzdem naturgemäß ein gutes Stück höher als die koventioneller Glühlampen, aber sie ist deutlich geringer, als die Werbung es einem verkaufen möchte. Im Vergleich mit den geraden Röhren sind solche Energiesparlampen wirkungsgradmäßig jedenfalls stark im Hintertreffen. Das liegt einerseits daran, daß die Röhren gefaltet sind und sich gegeneinander abschatten, andererseits sinkt der Wirkungsgrad durch die hohe Energiedichte in den dünnen, kurzen Rohren. Wenn man darüber nachdenkt, vorhandene Glühlampen durch Lampen mit höherem Wirkungsgrad zu ersetzen, sollte man sie nicht der Bequemlichkeit halber einfach stur gegen Energiesparlampen austauschen, sondern sich überlegen, ob man sie gleich durch konventionelle Leuchtstofflampen (d.h. mit geradem, langem Rohr) ersetzen kann. Am leichtesten gelingt dies in Zimmern mit weißer Decke und Schränken, auf denen man die Lichtleisten "unsichtbar" montieren kann. Dies ergibt ein herrlich indirektes Licht mit hoher Helligkeit im gesamten Raum.
Nicht verschweigen sollte man die Nachteile von Energiesparlampen. Der größte Nachteil ist nicht so sehr die vielbeschworene mangelhafte Schaltfestigkeit, denn die wurde zumindest bei guten (und teuren) Markenprodukten deutlich erhöht. Der größte Nachteil ist vielmehr der, daß diese Lampen direkt nach dem Einschalten nur sehr funzeliges Licht aussenden. Es dauert je nach Modell und Temperatur bis zu etwa 10 Minuten, bis sie ihre normale Helligkeit erreichen. Je kühler es ist, desto geringer ist die Anfangshelligkeit und desto länger dauert es, bis die volle Helligkeit erreicht wird. In Kellerräumen und anderen kühlen Räumen sowie immer dann, wenn das Licht nur kurz eingeschaltet wird, sind Energiesparlampen genauso wie gerade Leuchtstoffröhren völlig fehl am Platz. Speziell bei kurzer Einschaltdauer ist die Energieersparnis auch viel zu gering, als daß sich eine Energiesparlampe rechnen würde. Unter ökologischen Gesichtspunkten sind Energiesparlampen ein zweischneidiges Schwert: Einerseits kann man mit ihnen bei sinnvollem Einsatz Energie sparen, andererseits ist im Vergleich zu Glühlampen viel Energie für die Herstellung erforderlich, und man hat am Ende der Lebensdauer einen Haufen Elektronikschrott in der Hand, denn im Gegensatz zu den Anfängen bilden heutzutage Vorschaltgerät und Leuchtstofflampe eine untrennbare Einheit. Hinzu kommt, daß Energiesparlampen immer Quecksilber enthalten - ohne funktioniert nun mal keine Leuchtstofflampe. Konventionelle Glühlampen sind hingegen nicht umweltgefährdend, denn sie bestehen nur aus unkritischen Bestandteilen wie Glas, Keramik, Metall und Edelgas. Ein weiterer negativer Punkt sind die von der Elektronik der Energiesparlampen verursachten Störsignale, die salopp gesagt das 230-V-Netz verseuchen und daher andere Geräte stören können.
Als ob dies alles noch nicht genug wäre, sind Angaben wie "entspricht Glühlampe mit x W" leider nahezu ausnahmslos zugunsten der ESL übertrieben, mitunter sogar ziemlich schamlos. Auch die versprochene lange Lebensdauer von größenordnungsmäßig 8000 h ist von der Realität ziemlich weit entfernt. Die Bestätigung lieferte die Zeitschrift Ökotest, in deren Tests die ersten ESL schon nach 1500 h ausfielen. Zudem wurde festgestellt, daß nach nur 2000 Betriebsstunden bei einem Teil der getesteten Energiesparlampen der Lichtstrom (="Helligkeit der Lampe") auf weniger als die Hälfte des Neuzustandes abnahm, sodaß man hinter die Wirtschaftlichkeit von Energiesparlampen und auch die Gesamtenergiebilanz ein großes Fragezeichen machen muß.
Im Wohnumfeld kann man Energiesparlampen grob gesagt nur in normal temperierten Räumen sinnvoll einsetzen, wenn sie im Durchschnitt erheblich länger als 10 Minuten am Stück eingeschaltet werden. Für alle anderen Anwendungen sollte man es eigentlich bei herkömmlichen Glühlampen belassen. Nur leider hat die deutsche Politik beschlossen, mit dem völlig sinnfreien, stufenweise umgesetzten Herstellungs- und Importverbot herkömmlicher Glühlampen ab September 2009 die Welt retten zu wollen, obwohl es unstrittig ist, daß in Deutschland der Anteil der Beleuchtung am Gesamtstromverbrauch deutlich unter 10% mit weiter fallender Tendenz liegt, und der durch Glühlampen verursachte Stromverbrauch noch weitaus geringer ist. Für den überwiegenden Teil der Beleuchtung werden nämlich ohnehin schon Leuchtstofflampen oder Gasentladungslampen verwendet (Büros, Fabriken, Verkaufsräume etc.), und auch im privaten Bereich wurden in vielen Haushalten schon freiwillig und mit zunehmender Tendenz vor dem Stichtag Glühlampen durch Leuchtstofflampen, Energiesparlampen oder LED-Lampen ersetzt, wo dies sinnvoll war. Das reale Einsparpotential durch das Glühlampenverbot ist daher kaum der Rede wert und damit ähnlich hoch wie bei der Sommer-/Winterzeitumstellung. Es wurde zudem offenbar überhaupt nicht bedacht, daß bei weitem nicht jede Leuchte mit einer Energiesparlampe ausgestattet werden kann, was nach dem Willen der Politik eine Menge Schrott produzieren wird und aus ökologischer Sicht ein genauso großer Unfug ist wie die im Jahr 2009 gezahlte Abwrackprämie für Autos, die dazu führte, daß zum großen Teil voll funktionsfähige Autos in die Presse gefahren wurden. Also decken Sie sich ggf. noch rechtzeitig mit einer ausreichenden Anzahl von Glühlampen ein, solange sie noch verkauft werden, um ein unnötiges Verschrotten Ihrer Leuchten zu vermeiden! Später hilft nur noch der private Import passender Glühlampen aus dem Non-EU-Ausland, welches den europäischen Unsinn glücklicherweise nicht mitmacht.
Am wenigsten fällt die Verwendung von Energiesparlampen bei Lampentypen auf, bei denen im Normalfall die Glühlampen von einem Lampenschirm abgedeckt werden. In allen anderen Fällen muß man ausprobieren, ob man überhaupt mit dem im Vergleich zu Glühlampen entweder grellweißen oder komisch gefärbten Licht überhaupt klarkommt. Auch wenn die Hersteller gerne von warmweißem Licht sprechen, erreicht man damit noch lange nicht die gemütliche Lichtfarbe von Glühlampen. Mitunter ist das versprochene warmweiße Licht ganz merkwürdig grünlich-orange und wirkt alles andere als gemütlich. Unabhängig von der Lichtfarbe ist die Farbwiedergabe im Vergleich zu Glühlampen in jedem Fall miserabel, d.h. die Farben der damit beleuchteten Gegenstände werden falsch wiedergegeben. Bei gleicher Lichtqualität sollte man aufgrund des deutlich höheren Wirkungsgrads lieber nach Möglichkeiten suchen, gerade Röhren einsetzen zu können, denn diese liefern bei gleicher Stromaufnahme fast doppelt soviel Licht wie die sogenannten Energiesparlampen.
Ganz tabu sind Energiesparlampen dort, wo es auf eine korrekte Farbwiedergabe ankommt. Der Ort, an dem sich die Dame des Hauses schminkt, muß unbedingt leuchtstofflampenfreie und damit auch energiesparlampenfreie Zone bleiben, wenn man seine Frau oder Freundin nicht als grell geschminkte Krähe aus dem Haus schicken möchte. Das Problem liegt darin, daß Leuchtstofflampenlicht einerseits zu wenig rotes Licht enthält und andererseits kein kontinuierliches Spektrum besitzt. Rote Farbe erscheint dadurch im Leuchtstofflampenlicht genauso zu schwach wie Farben, deren Reflexionsmaximum sich nicht zu 100% mit den Emissionsmaxima der Leuchtstofflampe decken. Was unter Leuchtstofflampenlicht gut aussieht, ist deshalb unter natürlichem Licht viel zu grell. In Form von geraden Röhren sind z.B. im Foto- bzw. Fotolaborhandel Modelle erhältlich, die bei deutlich geringerem Wirkungsgrad eine Farbwiedergabe besitzen, die nah an das Sonnenlicht herankommen. Aber sie sind teuer, sehr schlecht erhältlich, ihr Wirkungsgrad ist vergleichsweise gering, und sie werden ausschließlich als gerade Röhren hergestellt.
Im Prinzip kennen Sie Metalldampf-Niederdrucklampen bereits in spezieller Form als Leuchtstofflampe. Denn bei ihr ist die Glasröhre evakuiert und enthält eine geringe Menge an Quecksilber, das bei Stromdurchgang ultraviolettes Licht abstrahlt. Wenn man den Leuchtstoff wegläßt, hat man eine reinrassige Quecksilberdampf-Niederdrucklampe, die hauptsächlich Ultraviolettlicht mit den Wellenlängen 184,9 und 253,7 nm abstrahlt. Als Niederdrucklampe bezeichnet man diesen Lampentyp deshalb, weil der Glaskolben in aller Regel fast vollständig evakuiert ist und zudem nur wenig Material, das zum Leuchten angeregt wird (hier Quecksilber), eingefüllt wird. Dadurch erreicht man, daß sich die Atome durch den großen Abstand bei der Anregung durch den elektrischen Strom nicht gegenseitig beeinflussen. Abhängig vom Abstand könnte ein getroffenes Elektron sich zum benachbarten Atom bewegen, wodurch eine zufällige (weil vom Abstand abhängige) Energiemenge aufgenommen und dann auch wieder in Form von Licht abgegeben würde. Durch einen großen Abstand erreicht man, daß ein getroffenes Elektron nur in eine andere Schale wechseln kann. Somit ist die beim Rücksprung in Form von Licht abgegebene Energie immer gleich, so daß als Folge nur Licht einer einzigen oder unter bestimmten Bedingungen einiger weniger Wellenlängen emittiert wird.
Neben Quecksilberdampf-Niederdrucklampen, die ultraviolettes Licht aussenden, sind vor allem Natriumdampf-Niederdrucklampen üblich, die gelbes Licht mit den Wellenlängen 589,0 und 589,6 nm abgeben. Letzere dürften Ihnen als Beleuchtung von Fußgängerüberwegen und zunehmend aufgrund des sehr hohen Wirkungsgrades auch als ganz normale Straßenbeleuchtung bekannt sein. In der Dunkelkammer werden Sie sie als hochwertige weil monochromatische (genaugenommen handelt es sich um eine Doppellinie) Lichtquelle für die Verarbeitung von Color-Fotopapieren ebenfalls antreffen. Auch als Pflanzenbeleuchtung werden Natriumdampflampen verwendet, dann aber immer als Hochdrucklampen.
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Bild 7: Natriumdampfniederdrucklampe
unmittelbar nach Zündung |
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Bild 8: Leuchtfarben nach Zündung |
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Bild 9: Natriumdampfniederdrucklampe
mit voller Lichtleistung
(viel dunkler als in Realität dargestellt,
sonst wäre alles weiß) |
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Bild 10: Extrem stark abgedunkeltes Foto zum Erkennen von Details
(volle Lichtleistung) |
Kurz nach dem Zünden einer Natriumdampfniederdruckröhre ist die Helligkeit des ausgesandten Lichts sehr gering (siehe Bild 7).) Da im ersten Moment nur das Zündgas leuchtet, ist es auch eher bläulich; lediglich das beim Abkühlvorgang auf den Elektroden niedergeschlagene Natrium sorgt für das typische gelborange Licht in der Nähe der Elektroden (Bild 8).) Die "Flecken" in der Röhre sind übrigens noch festes Natrium, das an der Glaswandung haftet. Durch den Stromdurchgang durch das Zündgas heizt nach und nach die Röhre auf, so daß mit der Zeit immer mehr Natrium flüssig wird und schließlich verdampft. Erst nach einigen Minuten hat die Röhre die volle Leuchtstärke erreicht. Die Helligkeit ist so hoch, daß bei gleicher Belichtung wie bei der Aufnahme kurz nach dem Zünden das ganze Foto total weiß (d.h. gnadenlos überbelichtet) wäre. Deshalb wurde bei Bild 9 schon heftig abgeblendet. Bild 10 wurde noch viel stärker abgeblendet, damit man Details der Röhre erkennen kann. In der Realität ist die Helligkeit so hoch, daß man nicht mehr ins Licht sehen kann, ohne daß es den Augen weh tut.
Bei Metalldampf-Hochdrucklampen handelt es sich zwar einerseits um Entladungslampen, andererseits kann man sie auch als Lichtbogenlampen ansehen, die in einer bestimmten Atmosphäre brennen. Eine Erklärung dieses Lampentyps finden Sie auf der Seite "thermische Lampen" unter Hochdrucklampen.
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