Leuchtstofflampe

Das zumeist stabförmige Glasrohr der Leuchtstofflampe beinhaltet ein Edelgas (z.B. Argon) und Quecksilber. Beim Verdampfen emittiert das Quecksilber für das menschliche Auge nicht sichtbares Licht im ultravioletten Bereich. Das UV-Licht regt die fluoreszierende Leuchtstoffbeschichtung an den Innenwänden des Glasrohrs zum Leuchten an. Durch die dünne Leuchtstoffschicht wird Licht im sichtbaren Bereich emittiert. Die Lichtfarbe ist, ebenso wie die Farbtemperatur, vom jeweils verwendeten Leuchtstoff abhängig.Lichtfarben

 

Aufbau und Funktion

Bei einer einfachen Einzelschaltung ist das Vorschaltgerät in Reihe und der Starter parallel zur Leuchtstofflampe geschalten. Nach dem Einschalten fließt der Strom über das Vorschaltgerät und die erste Elektrode der Leuchtstofflampe zum Starter und von dort über den Neutralleiter. Da die Lampe noch nicht gezündet hat ist deren Widerstand sehr hoch, d. h. der Strom, welcher durch das Vorschaltgerät und die Elektrode der Lampe fließt, ist sehr gering. Indes liegt am Starter nahezu die gesamte Netzspannung an.

In seiner traditionellen Ausführung enthält der Starter eine Glimmlampe. Die Erwärmung durch den Stromfluss verbiegt die Bimetallstreifen im Starter, welche sich schließen und zu einem Kurzschluss führen, wodurch die Glimmlampe erlischt. Nun fließt ein sehr hoher Strom durch das Vorschaltgerät und die Elektroden der Leuchtstofflampe. Infolgedessen baut sich in der Drosselspule des Vorschaltgeräts ein starkes Magnetfeld auf. Zeitgleich beginnen die Wendeln der Lampe aufgrund des Stromflusses zu glühen und senden Elektronen aus, die das Gas in der Lampe mit Ladungsträgern anreichern.

Da die Glimmlampe aufgrund der geschlossenen Bimetallkontakte nicht mehr leuchtet, kühlen diese ab und öffnen sich schließlich wieder, was zu einer Unterbrechung des Stromkreises führt. Der unterbrochene Stromkreis lässt das Magnetfeld der Spule zusammenbrechen. Der Strom am Vorschaltgerät fällt schnell ab, was eine hohe Selbstinduktionsspannung der Drosselspule zur Folge hat. Die Selbstinduktion des zusammengebrochenen Magnetfelds erzeugt kurzzeitig eine sehr hohe Spannung (ca. 600 – 2000 Volt), welche das mit Ladungsträgern angereicherte Gas in der Lampe zündet. Das Gasgemisch in der Glasröhre der Leuchtstofflampe ist nun elektrisch leitend. Der Strom fließt durch das ionisierte Gas in der Lampe.

Nach der Zündung wirkt das Vorschaltgerät durch seinen induktiven Widerstand als Begrenzung für den Stromfluss. Die Betriebsspannung an Lampe und Drossel teilt sich so auf, dass eine ausreichende Spannung (zwischen 50 und 110 Volt) erhalten bleibt, um die Lampe am Leuchten zu halten. Für die Glimmlampe im Starter ist diese allerdings zu niedrig um eine weitere Zündung einzuleiten. Gleichzeitig ist die Spannung aber ausreichend um auch nach jeder Richtungsumkehr des Stroms eine leitende Verbindung in der Lampe aufrecht zu erhalten. Schließlich ist das Gas genügend ionisiert und die Elektroden sind bereits erwärmt.

Da die Lampe mit Wechselstrom betrieben wird, kann beim Öffnen des Bimetallkontakts der momentane Strom in der Drossel zu niedrig sein, um die nötige Zündspannung aufzubauen. In diesem Fall beginnt der Startprozess von vorne, indem die Glimmentladung wieder zündet und das Bimetall erwärmt. Daher ist es durchaus möglich, dass der Start etwas unregelmäßig verläuft und die Lampe flackert oft ein- oder zweimal auf, bevor sie startet.Das Vorschaltgerät stellt einen induktiven Wechselstromwiderstand dar und somit einen zu berücksichtigenden Stromverbrauch (ca. 10 Watt). Entsprechend muss das Vorschaltgerät bei der Leistungsbetrachtung beachtet werden.

Bühnentechnische Anwendung

Die Lichtausbeute von Leuchtstofflampen ist von der angelegten Netzspannung abhängig. Bei höherer Spannung steigt die Lichtausbeute. Gleichzeitig verringert sich bei erhöhter Betriebsspannung die Lebensdauer des Leuchtmittels. Die Lebensdauer einer Leuchtstofflampe liegt im Durchschnitt beim 7,5-fachen Wert einer vergleichbaren Glühlampe. Der Lichtstrom der Lampe ist temperaturabhängig und erreicht bei ca. 20 bis 25°C seinen höchsten Wert. Auch wenn Betrieb und Helligkeitssteuerung der Leuchtstofflampe nicht unproblematisch sind, wird diese häufig in der Theater- und Veranstaltungstechnik verwendet. Insbesondere die Lampentypen 65 Watt / 150 cm und 40 Watt / 120 cm gehören zum Standardsortiment der meisten Beleuchtungsabteilungen.

Wesentlich Vorteile der Leuchtstofflampe sind bspw. deren Abstrahlwinkel von nahezu 360°, welcher auch bei kleinem Abstand eine flächenmäßige Ausleuchtung ermöglicht. Darüberhinaus erzeugt die Leuchstofflampe kaum Wärmeentwicklung, sodass sie sehr nahe an bzw. in Dekorationsteilen verbaut werden kann. Durch die überaus diffuse Lichtabstrahlung entstehen im Licht der Leuchtstofflampe eine kaum wahrnehmbare Schattenbildung. Ein weiterer Vorteil ist das geringe Gewicht der Leuchtstoffröhre. Die Drosselspule im Vorschaltgerät ist zwar relativ schwer, kann allerdings extern verbaut werden und muss nicht zwingend unmittelbar direkt an der Lampe montiert werden. Trotz dieser zahlreichen Vorteile finden sich zunehmend LED-Röhren als Alternative zur Leuchtstofflampe auf den Theater- und Konzertbühnen.

Merkmalsübersicht – Leuchtstofflampe
Leistung Farbtemperatur Lichtausbeute Wirkungsgrad
4 – 215 W 2800 – 6500 K 60 – 100 lm/W ca. 25 %
Lebensdauer Farbwiedergabe regelbar wiederzündbar
6000 – 25000 h : 60 – 85 mit EVG Ja

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