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Die Leuchtstoffröhre – wie alles begann…
Jeder kennt sie, jeder nutzt sie, aber kaum jemand weiß wie eine Leuchtstofflampe funktioniert. Dieser Artikel soll helfen zu verstehen warum die Leuchtstofflampe überhaupt Leuchtstofflampe heißt und was im Inneren einer Leuchtstoffröhre vorgeht.
Die Leuchtstofflampe so wie wir sie heute kennen existiert als käufliches Massenprodukt erst seit etwa 1938. Die ersten Leuchtstoffröhren stellte General Elektric nach einem Patent von Edmund Germer her. Vorläufer der heute bekannten Leuchtstofflampe gehen aber bis in die 1850er Jahre zurück. Als Heinrich Geißler die Geißlersche Röhre erfand legte er damit den Grundstein für die Leuchtstoffröhre so wie wir sie heute kennen.
Die Leuchtstofflampe so wie wir sie heute kennen existiert als käufliches Massenprodukt erst seit etwa 1938. Die ersten Leuchtstoffröhren stellte General Elektric nach einem Patent von Edmund Germer her. Vorläufer der heute bekannten Leuchtstofflampe gehen aber bis in die 1850er Jahre zurück. Als Heinrich Geißler die Geißlersche Röhre erfand legte er damit den Grundstein für die Leuchtstoffröhre so wie wir sie heute kennen.
Aufbau und Funktion der Leuchtstofflampe
Die Leuchtstofflampe gehört zu der Familie der Niederdruck Gasentladungslampen. Die Röhren sind im Inneren mit einem fluoreszierenden Leuchtstoff beschichtet, der das eigentlich ultraviolett abgestrahlte Licht der Leuchtstoffröhre in sichtbares Licht umwandelt. Die Röhre ist meist mit einem Quecksilberdampf Gas kombiniert mit Argon unter leicht erhöhtem Druck befüllt. Dieses Gasgemisch wird bei Anlegen einer Zündspannung ionisiert. Hierdurch entsteht ein Niederdruck-Plasma, das dann wie oben beschrieben hauptsächlich ultraviolettes Licht abstrahlt. Da das ultraviolette Licht fast vollständig durch die an den Innenseiten liegende Leuchtstoffbeschichtung in sichtbares Licht umgewandelt wird, ist die Strahlung einer Leuchtstofflampe für Menschen ungefährlich.
Das Licht, das eine Leuchtstoffröhre abstrahlt kann durch eine unterschiedliche Zusammensetzung der Leuchtstoffe verschiedene Farben annehmen. Im Groben unterscheidet man zwischen dem so genannten Warmweiß Farbton, dem Neutralweiß oder Kaltweiß Farbton und dem Tageslichtweiß. Wobei Warmweiß das Licht einer klassischen Glühbirne nachahmen soll, Neutralweiß einen mittelweißen Farbton anbietet und Tageslichtweiß ein sehr kühles Licht abgibt. Um eine möglichst gleichmäßige und gute Farbwiedergabe bei einer Leuchtstofflampe zu gewährleisten, nutzt man heutzutage immer häufiger die so genannte 3 Banden Leuchtstofftechnik. Dabei besteht die Innenbeschichtung der Leuchtstoffröhre aus einem Gemisch von 3 verschiedenen Leuchtstoffen, die je nach Kombination dann auch die verschiedenen Lichtfarben wiedergeben können.
Drosselspule und EVG bei der Leuchtstofflampe
Um eine Leuchtstofflampe zu betreiben, muss immer ein entsprechendes Vorschaltgerät mit einer so genannten Drosselspule (Sie begrenzt den Stromfluss in der Röhre) in Reihe zur Leuchtstoffröhre vorgeschaltet sein, da ansonsten kein stabiler Betrieb der Leuchtstofflampe gewährleistet werden kann und die Lampe zerstört wird.
Anstatt eines klassischen Vorschaltgerätes werden heutzutage in aller Regel elektronische Vorschaltgeräte (so genannte EVGs) zur Regelung in der Leuchtstofflampe eingesetzt. EVGs haben den Vorteil, dass sie selbst nur eine sehr geringe Verlustleistung aufweisen – sie somit stromsparend sind, und dass ein flimmerfreier Betrieb der Leuchtstoffröhre gewährleistet werden kann und somit Leuchtstofflampen auch im Bereich sich drehender Maschinenteile eingesetzt werden können.
Dies ist bei Einsatz von herkömmlichen Drosselspulen nicht möglich, da hier ein 100Hz Stroboskobeffekt auftritt bei dem das menschliche Auge unter Umständen so getäuscht werden kann, als dass ein sich drehendes Teil, welches ebenfalls mit 100Hz dreht, still zu stehen scheint. Hierdurch können unter Umständen lebensgefährliche Situationen am Arbeitsplatz entstehen. Dieser Stroboskobeffekt kann auch umgangen werden indem man eine zweite Leuchtstoffröhre in Kombination mit einem Kondensator einsetzt.
Der Kondensator löst hierbei eine Phasenverschiebung aus die es ermöglicht, dass das 100Hz Flackern zeitlich verschoben wird und sich so das Flackern der beiden Leuchtstofflampen gegenseitig überlagert.
Anstatt eines klassischen Vorschaltgerätes werden heutzutage in aller Regel elektronische Vorschaltgeräte (so genannte EVGs) zur Regelung in der Leuchtstofflampe eingesetzt. EVGs haben den Vorteil, dass sie selbst nur eine sehr geringe Verlustleistung aufweisen – sie somit stromsparend sind, und dass ein flimmerfreier Betrieb der Leuchtstoffröhre gewährleistet werden kann und somit Leuchtstofflampen auch im Bereich sich drehender Maschinenteile eingesetzt werden können.
Dies ist bei Einsatz von herkömmlichen Drosselspulen nicht möglich, da hier ein 100Hz Stroboskobeffekt auftritt bei dem das menschliche Auge unter Umständen so getäuscht werden kann, als dass ein sich drehendes Teil, welches ebenfalls mit 100Hz dreht, still zu stehen scheint. Hierdurch können unter Umständen lebensgefährliche Situationen am Arbeitsplatz entstehen. Dieser Stroboskobeffekt kann auch umgangen werden indem man eine zweite Leuchtstoffröhre in Kombination mit einem Kondensator einsetzt.
Der Kondensator löst hierbei eine Phasenverschiebung aus die es ermöglicht, dass das 100Hz Flackern zeitlich verschoben wird und sich so das Flackern der beiden Leuchtstofflampen gegenseitig überlagert.
Vor- und Nachteile von Leuchtstoffröhren
Der große Vorteil der Leuchtstofflampe gegenüber der klassischen Glühbirne ist zum einen die wesentlich höhere Energieausbeute etwa 50 bis 100 Lumen / Watt – Glühbirne nur etwa 10 bis 20 Lumen / Watt und die wesentlich längere Lebensdauer von etwa 8000 bis 20000 Betriebsstunden. (Glühbirnen nur etwa 800 bis 1000 Stunden). Durch diese beiden Punkte rechnet sich der Einsatz einer Leuchtstofflampe in aller Regel sehr schnell trotz des höheren Einkaufspreises der Lampen.
Nachteil der Leuchtstoffröhre ist zum einen die unter Umständen drastisch reduzierte Lebensdauer bei häufigen Schaltvorgängen (z.B. alle 5 Minuten wird ein und ausgeschaltet) und zum anderen die Umweltbelastung durch das Quecksilber im inneren der Leuchtstoffröhre. Es gilt zu beachten, das Leuchtstoffröhren (dazu zählen auch die kompakten Energiesparlampen als Glühbirnen Ersatz) nicht im Hausmüll entsorgt werden dürfen, sondern in einer Schadstoffsammelstelle abgegeben werden müssen.
Quelle: www.leuchtmittel-ratgeber.de
Foto: Enrico Quenzler