Niederdruck-Entladungslampen

Leuchtstofflampen sind Quecksilberdampf-Niederdrucklampen. Im Bestand decken sie seit vielen Jahrzehnten wegen ihrer relativ hohen Lichtausbeute und Lebensdauer einen hohen Anteil unseres Lichtbedarfs ab. Grundsätzlich sind – von Sonderfällen abgesehen – stabförmige und Kompakt-Leuchtstofflampen höherer Leistung in der technischen Innenraumbeleuchtung im Einsatz. Leuchtstoffe setzen die in der Quecksilberdampf- Niederdruckentladung entstehende UV-Strahlung in sichtbares Licht um. Die Leuchtstoffe heutiger Leuchtstofflampen bestehen aus Elementen der Gruppe der „Seltenen Erden“. Für Dreibanden-Leuchtstofflampen neuerer Generation ist der Lichtstromrückgang nach 10.000 Betriebsstunden nur um 8% und bei Betrieb an einem elektronischen Vorschaltgerät EVG (siehe Kapitel „Betrieb von Leuchten für Entladungslampen”) nach etwa 20.000 Stunden nur um 12% zu veranschlagen.

Neben den Leuchtstofflampen der Hauptreihe von 18 W, 36 W und 58 W mit einem Durchmesser von 26 mm (T8-Lampen) sind auch in vielen Anwendungen effizientere Dreibanden- Leuchtstofflampen mit einem Durchmesser von 16 mm (T5-Lampen) in Gebrauch. Diese zeichnen sich durch höhere Lichtausbeute, weniger Lichtstromrückgang während der Betriebszeit und einen 0ptimalen Lichtstrom bei einer Umgebungstemperatur von 35°C bis 38°C aus, wie sie üblicherweise in Leuchten auftritt.

Der kälteste Punkt einer Niederdruckentladung bestimmt den Partialdruck des Entladungsgases und damit die Lichtausbeute der Lampe. Daher ist der Lichtstrom von Leuchtstofflampen stark von der Umgebungstemperatur abhängig (siehe Abbildung). Der maximale Lichtstrom der T5-Lampen liegt im Bereich von 34°C bis 38°C, also im Bereich der Innentemperaturen von Leuchten. Aufgrund internationaler Normen ist jedoch die Angabe des (niedrigeren) Lampenlichtstroms bei 25°C festgelegt. Es ergeben sich daher höhere Leuchten- Betriebswirkungsgrade. Beispiele für die Unterschiede im Lichtstrom zeigt Tabelle für T5-Lampen der Lichtfarbe 840.

Zunehmend sind auf Grund der oben erwähnten Öko-Design-Richtlinie auch weniger effiziente Leuchtstofflampen nicht mehr auf dem Markt erhältlich.

Kompakt-Leuchtstofflampen sind Dreibanden- Leuchtstofflampen kleiner Bauform. In den niedrigen Leistungsstufen von 5 W bis z.B. 23 W mit eingebautem elektronischem Vorschaltgerät und mit Sockel E 14 bzw. E 27 sind sie ein wirtschaftlicher Ersatz für Glühlampen. Sie haben eine 8-fache Lebensdauer und werden wegen der bis zu 12-fachen Lichtausbeute gegenüber Glühlampen auch als Energiesparlampen bezeichnet (Tabelle). Auch diese werden heute überwiegend durch die noch weit effizienteren LED-Lampen verdrängt.

Kompakt-Leuchtstofflampen mit Stecksockeln benötigen ein separates magnetisches oder elektronisches Vorschaltgerät, das in der Leuchte eingebaut ist. Kompakt- Leuchtstofflampen höherer Leistungsstufen, z.B. 18 W, 24 W, 36 W, 40 W und 55 W, werden anstelle stabförmiger Leuchtstofflampen in kompakten, runden, quadratischen oder rechteckigen Leuchten betrieben.

Abbildung 3.242: Lichterzeugung in einer Leuchtstofflampe: Die durch elektrische Energie erhitzte Wendel der Lampe emittiert negativ geladene Teilchen (Elektronen). Diese ionisieren auf dem Weg zum Pluspol die Gasentladung (machen sie leitfähig) und regen die Quecksilberatome zur UV-Emission an. Die UV-Strahlung wird im Leuchtstoff in sichtbares Licht umgewandelt.

(a)

(b)

Abbildung 3.243:
a:
Das Spektrum der Dreibandenlampen mit drei ausgeprägten Spektralbereichen Blau, Grün und Rot sowie der Hellempfindlichkeitsgrad des Auges V(λ).
b: T8- und T5-Leuchtstofflampen, Abhängigkeit des Lampenlichtstromes von der Umgebungstemperatur

Natrium-Niederdrucklampen erzeugen bei höchsten Lichtausbeuten (bis etwa 180 lm/W) eine monochromatische gelbe Lichtfarbe, bei der Farben praktisch nicht erkannt werden. Sie sind daher nach EN 12464-1 in der Innenraumbeleuchtung nicht zulässig. Sie werden z. B. bei der Beleuchtung von Schleusen, Hafenanlagen und beim Objektschutz und dort eingesetzt, wo es auf eine Farberkennung nicht ankommt, bzw. wo die eher auffällige Lichtfarbe auch eine erhöhte Aufmerksamkeit auslösen soll. In der Außenbeleuchtung sind das z.B. Fußgängerüberwege.

Induktionslampen sind Quecksilberdampf- Niederdrucklampen, wie Leuchtstofflampen auch, jedoch ohne Elektroden. Die in der Entladung entstehende UV-Strahlung wird ebenfalls durch Leuchtstoffe in sichtbare Strahlung umgewandelt. Die Gasentladung wird durch eingekoppelte elektrische oder magnetische Felder hoher Frequenz ausgelöst. Wegen der hohen Frequenzen sind besondere Schutzmaßnahmen hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), die in internationalen Normen festgelegt sind, erforderlich (siehe auch Kapitel "Elektromagnetische Verträglichkeit”).

Induktionslampen sind in zwei Bauformen, Ringform und ellipsoide Form, verfügbar und befinden sich vorwiegend in Bereichen im Einsatz, in denen ihre lange Nutzlebensdauer von 60.000 h von entscheidendem Vorteil ist. Ihre Lichtausbeute von bis zu 80 lm/W und ihr Lichtstromrückgang um 30% bis zum Ende der Nutzlebensdauer lassen sie für Neuinstallationen gegenüber LED-Leuchten jedoch weniger interessant erscheinen.

Tabelle 3.173: Lichtströme von T5-Lampen bei 25°C und 35°C Umgebungstemperatur

Tabelle 3.174: Kompakt-Leuchtstofflampen mit eingebautem elektronischem Vorschaltgerät (Energiesparlampen) als Ersatz für Glühlampen mit etwa gleichem Lichtstrom