Der weitaus größte Anteil des künstlich erzeugten Lichtes zur Beleuchtung von Arbeitsstätten kommt aus Leuchtstofflampen. In der Bundesrepublik beträgt der Wechselbedarf der Leuchtmittel etwa 75 Mio. Stück pro Jahr.

leuchtstofflampe

Funktion:
Leuchtstofflampen bestehen aus einem zylinderförmigen Glasrohr, das zuweilen U-förmig oder kreisförmig gebogen, oder mehrfach gefaltet sein kann. Der Durchmesser des Glasrohres beträgt im allgemeinen 26 mm, bei den neueren Entwicklungen auch 16 mm. Leuchtstofflampen für spezielle Anwendungen sind auch mit 7 mm Glasrohr erhältlich. An den beiden Enden der Lampe sind Wolframelektroden in das Rohr eingeschmolzen, die mit einer besonderen Emitterpaste (meistens aus Erdalkalioxiden) beschichtet sind. Die beiden Enden der Wolframwendel sind vakuumdicht als Sockelstifte auf beiden Seiten aus dem Rohr herausgeführt. Diese Kontaktstifte sorgen in Verbindung mit der Fassung für einen Stabilen mechanischen Halt der Lampe und für eine gute elektrische Kontaktierung.Die Grundschaltung der Leuchtstofflampe besteht aus der Lampe selbst, einem Vorschaltgerät, auch Drossel genannt, und dem Starter. Wird der Schalter geschlossen, so steht die Netzspannung zunächst am Starter an.Das wesentliche Bauteil des Starters ist die Glimmentladungsröhre. Hier stehen sich zwei dünne, längliche Streifen aus unterschiedlichen Metallen gegenüber, die sogenannten Bimetallkontakte. Die Netzspannung leitet zwischen den Bimetallkontakten eine Glimmentladung ein.Diese Glimmentladung setzt eine geringe Leistung um, die aber ausreicht, um diese Kontakte zu erwärmen. Sie verbiegen sich, bis sie sich vollflächig berühren und eine gute leitfähige Verbindung herstellen. Nun fließt der sogenannte Vorheizstrom, der im wesentlichen nur durch das Vorschaltgerät begrenzt wird. Dieser Vorheizstrom hat die Aufgabe, aus der Emitterpaste der beiden Elektroden durch thermische Emission freie Ladungsträger herauszuholen, die um die Elektrode herum eine Raumladungswolke bilden.starterDurch die gute elektrische Verbindung der Bimetallkontakte im Starter wird hier keine Leistung mehr umgesetzt. Die Kontakte kühlen wieder ab und federn dann schlagartig auseinander. Dieses Öffnen unterbricht den induktiven Strom durch das Vorschaltgerät. Aufgrund des Induktionsgesetzes erzeugt dieser Vorgang eine Spannung, die sich der Netzspannung überlagert. Wenn nun die an der Lampe auftretende Gesamtspannung groß genug ist, wird ein Stromfluss durch die Lampe eingeleitet. Ist die Spannung zu klein, was bei den ersten Startversuchen oftmals der Fall sein wird, blitzt die Lampe nur kurz auf, und der Zündvorgang beginnt von neuem. Der in der Lampe fließende Strom wird zum Teil durch die im elektrischen Feld beschleunigten Elektronen getragen. Stösst nun ein Elektron auf ein Quecksilberatom, so nimmt dieses die Energie des Elektrons auf und wird dadurch zur Aussendung von UV-Strahlung angeregt.Fast die gesamte vom Quecksilberatom aufgenommene Energie wird bei der Wellenlänge der sogenannten Resonanzlinie (253,7 nm) emittiert, also im Bereich der UV-Strahlung. Diese Strahlung ist für uns nicht sichtbar, aber für alle Lebewesen aufgrund des hohen Energiegehaltes durchaus gefährlich. Sie kann aber aus zwei Gründen das innere des Lampenrohres nicht verlassen. Zum einen wird sie von der puderförmigen Leuchtstoffschicht, mit der die innere Oberfläche des Lampenrohres beschichtet ist, teilweise absorbiert. Zum anderen absorbiert das Glas des Lampenrohres den Strahlungsanteil, der die Leuchtstoffschicht durchdringt. Der vom Leuchtstoff absorbierte Anteil der UV-Strahlung regt diesen nun zur Emission von Licht an. Aufgrund dieses Funktionsprinzips gibt es eine große Vielfalt an Leuchtstofflampen bzgl. Lichtfarbe und Farbwiedergabe. Je nach Kombination der eingesetzten Leuchtstoffe können Lichtfarbe variieren.Leuchtstofflampe haben eine verhältnismäßig hohe Lichtausbeute und lange Nutzlebensdauer. Deshalb sind sie besonders wirtschaftlich. Bei Betrieb an konventionellen Vorschaltgeräten erreicht man eine Lichtausbeute zwischen 70 lm/W und 90 lm/W bei 10.000 h Nutzlebensdauer. Beim Einsatz von Leuchtstofflampen im Außenbereich sollte man darauf achten, dass der Lichtstrom bei ca. 25 °C ideal ist, aber bei höheren und niedrigeren Temperaturen abnimmt.Jede Gasentladung hat eine negative Strom und Spannungskennlinie. Das bedeutet, dass eine immer kleiner werdende Lampenspannung einen immer größer werdenden Strom verursacht. Ohne einen externen Widerstand im Stromkreis würde die Lampenleistung extrem schnell ansteigen und die Lampe zerstört werden. Die Drossel dient also nicht nur zur Erzeugung der Zündspannung, sondern auch zur Strombegrenzung. Erhöht man mit Hilfe von elektronischen Vorschaltgeräten die Frequenz von den üblichen 50 Hz auf 35 - 50 kHz, steigt die Lichtausbeute der Leuchtstofflampe um ca. 10% an. Um den Nennstrom der Leuchtstofflampe einzuhalten, betreiben elektronische Vorschaltgeräte die Lampe mit ca. 10% geringerer Leistungsaufnahme. Außerdem ermöglichen diese Geräte durch einen sogenannten Warmstart die Lebensdauer auf bis zu 14.500 h. Ferner wird durch die hohe Frequenz der Stroboskopeffekt vermieden und die Lampe dimmbar gemacht. Die meisten EVG gestatten auch einen Betrieb mit Gleichspannung, so dass auch ein Einsatz von Leuchtstofflampen bei batteriegespeisten Notstromanlagen möglich ist. Die erste Kompaktleuchtstofflampe kam Anfang der achtziger Jahre auf den Markt. Sie war deutlich größer als eine 100 W Glühlampe und außerdem sehr schwer, weil man ein konventionelles Vorschaltgerät in den Lampenfuß integrieren musste. Zusätzlich war ein gläserner Außenkolben als Schutz um das Entladungsgefäß montiert. Mit einem Sockel E27 war sie als direkter Ersatz für eine Glühlampe vorgesehen. Der wirtschaftliche Sinn für die Einführung von Kompaktleuchtstofflampen lag in der Substitution von Glühlampen bei annähernd gleichem Lichtstrom, aber nur noch ca. ½ des elektrischen Stromes. In den vergangene 20 Jahren hat man die kompakten Leuchtstofflampe kontinuierlich weiter entwickelt. Die Lampen, die für einen direkten Austausch gegen Glühlampen vorgesehen sind, bezeichnet man nach wie vor als Energiesparlampen. Diese Lampen stehen in einem Leistungsbereich von 3 - 55 W zur Verfügung.