Leuchtstofflampen

Leuchtstofflampen, auch Leuchtstoffröhren oder Energiesparlampen genannt, sind Lichtquellen, bei denen elektrische Leitungsvorgänge in Gasen und die damit verbundenen Leuchterscheinungen genutzt werden. Obwohl Leuchterscheinungen in Gasen schon über 100 Jahre bekannt sind, begann die umfangreichere Nutzung von Leuchtstofflampen erst in den sechziger Jahren des 20. Jahrhunderts. 1986 kamen die ersten elektronisch geregelten kompakten Leuchtstofflampen (Energiesparlampen) auf den Markt. Durch sie können herkömmliche Glühlampen ersetzt werden.

Leuchtstofflampen haben gegenüber herkömmlichen Glühlampen den Vorteil, dass sie für dieselbe Lichtausbeute nur ein Drittel bis ein Sechstel der elektrischen Energie benötigen. Es gibt sie in sehr unterschiedlichen Bauformen.
Zur Beleuchtung großer Räume werden häufig röhrenförmige Leuchtstofflampen genutzt. Moderne Entwicklungen sind kompakte Leuchtstofflampen, bei denen die zum Betrieb erforderliche Drosselspule und der Starter fest im Sockel eingebaut sind. Sie werden auch als Energiesparlampen bezeichnet. Diese Lampen passen in Fassungen für herkömmliche Glühlampen.

Aufbau und Schaltung einer Leuchtstofflampe

Die Leuchtstofflampe ist eine Niederdruck-Entladungslampe. Sie besteht aus einem Glasrohr, in das zwei Elektroden aus Wolframdraht an den Enden eingebaut sind. Die Innenseite der Glasröhre ist mit einer Leuchtstoffschicht versehen, deren Zusammensetzung die Farbe des Lichtes bestimmt. In der Glasröhre befindet sich ein Gasgemisch aus Argon und Quecksilberdampf.

Wirkungsweise einer Leuchtstofflampe

Beim Einschalten der Lampe senden die beiden Wolframelektroden durch Glühemission Elektronen aus. Diese werden durch die Spannung zwischen den Elektroden beschleunigt und treffen auf Gasatome. Dabei werden die Gasatome durch Stoßionisation ionisiert. Gleichzeitig senden sie eine unsichtbare ultraviolette Strahlung aus, die die Leuchtstoffschicht zum Leuchten anregt.

Leuchtstofflampen werden in der Regel mit 230 V Wechselspannung betrieben. Zum Zünden einer Leuchtstofflampe ist jedoch eine Zündspannung von 300 V bis 450 V erforderlich. Um diese Zündspannung beim Einschalten zu erreichen, werden der Starter und die Drosselspule benötigt.

Der Starter ist eine Glimmlampe, bei der eine Elektrode ein Bimetallstreifen ist. Nach dem Einschalten kommt es zu einer Glimmentladung, wobei ein kleiner Strom im Stromkreis fließt. Der Bimetallstreifen schließt die beiden Elektroden kurz, wobei ein erhöhter Strom fließt. Dadurch beginnen die Wolframdrähte zu glühen und emittieren Elektronen. Das Gas in der Leuchtstofflampe wird elektrisch leitend. Gleichzeitig kühlt sich die Bimetallelektrode im Starter ab und unterbricht den Stromkreis plötzlich. Dies führt in der Drosselspule aufgrund der Selbstinduktion zu einem kurzen Spannungsstoß von 300 V bis 450 V, der zum Zünden der Lampe ausreicht. Die Elektronen in der Lampe werden stark beschleunigt und es kommt zur Stoßionisation. Gleichzeitig drosselt die Drosselspule aufgrund der Selbstinduktion die Stromstärke im Stromkreis.

Energieumwandlungen und Wirkungsgrad

In einer Leuchtstofflampe entsteht nur zu einem geringen Teil sichtbares Licht und zu über 60% nicht sichtbares ultraviolettes Licht. Dieses ultraviolette Licht trifft auf den Leuchtstoff und wird dort in sichtbares Licht und Wärme umgewandelt.
Bei modernen Leuchtstofflampen wird ein Wirkungsgrad von 25% erreicht. Herkömmliche Glühlampen haben nur einen Wirkungsgrad von 5%.
Von der Leuchtstärke entspricht

• eine 9-W-Energiesparlampe einer 40-W-Glühlampe,
• eine 11-W-Energiesparlampe einer 60-W-Glühlampe,
• eine 15-W-Energiesparlampe einer 75-W-Glühlampe,
• eine 20-W-Energiesparlampe einer 100-W-Glühlampe.