Leuchtmittel Teil 3: Leuchtstoffröhren - der Büro-Klassiker

Lange Jahre war es einfach: Wenn eine Glühbirne kaputt war, kaufte man eben eine neue. Und heute? Die EU hat das Verbot von Glühbirnen beschlossen. Immer neue Leuchtmittel finden den Weg in die tägliche Anwendung: Bei IKEA gibt es Energiesparlampen, der Autoverkäufer wirbt mit Xenon-Licht, im Supermarkt liegen LED-Taschenlampen aus. Wir stellen die wichtigsten Leuchtmittel vor:

• Teil 1: Glühbirnen - Licht durch Wärme
• Teil 2: Halogenlampen - „getunete“ Glühbirnen
• Teil 3: Leuchtstoffröhren - der Büro-Klassiker
• Teil 4: Energiesparlampen - kühle Effizienz
• Teil 5: Metalldampf-Lampen - langsam, aber gewaltig
• Teil 6: Xenonlicht - Tageslicht für Autos und Kino
• Teil 7 Induktionslampen - berührungsloses Leuchten
• Teil 8: LEDs - Licht aus Halbleitern
• Teil 9: Laser - synchrone Lichtstrahlen
• Teil 10: Die Sonne - Kernfusion als Maß der Dinge

Teil 3: Leuchtstoffröhren - der Büro-Klassiker

Grundlagen

Leuchtstoffröhren sind Gasentladungslampen: Hier fließt elektrischer Strom durch ein Gas (und nicht durch einen Metalldraht wie bei Glüh- oder Halogenlampen) und regt das Gas zum Leuchten an.

Die Elektronen, aus denen der elektrische Strom besteht, stoßen auf ihrem Weg durch die Leuchtstoffröhre gegen die Gasatome darin. Dabei wird ein Teil ihrer Bewegungsenergie auf die Gasatome übertragen (genauer: auf die äußeren Elektronen der Gasatome. Man spricht dann von angeregten Atomen). Die Gasatome geben diese Energie praktisch sofort wieder ab - und zwar in Form von Licht.

Dieses Licht hat aber nur eine Farbe (zum Beispiel rot, wenn Neon als Leuchtgas dient). Um ein kontinuierliches Lichtspektrum zu erhalten, mit dem man alle Farben sehen kann, ist daher ein weiterer Schritt notwendig:

In einer Leuchtstoffröhre wird durch das Leuchtgas zunächst UV-Licht (ultraviolettes Licht) erzeugt. Es ist unsichtbar und energiereicher als sichtbares Licht (bekannt als Verursacher von Sonnenbrand). Das UV-Licht wird nun mit Hilfe eines Leuchtstoffes in sichtbares Licht aller Farben umgewandelt - und erscheint als weißes Licht an der Außenseite der Leuchtstoffröhre.

Da - im Gegensatz zu Glühbirnen - nur wenig Energie in Wärme umgewandelt wird, steigt die Temperatur von Leuchtstoffröhren auch im Betrieb nur wenig über Zimmer-Temperatur.

Technische Umsetzung

Handelsübliche Leuchtstoffröhren bestehen aus einem Glasrohr, das mit Quecksilberdampf und einem Edelgas - zum Beispiel Argon - gefüllt ist. Das Quecksilber gibt bei Stromfluss unter anderem das erwünschte UV-Licht ab (Wellenlänge: 254 Nanometer); das Edelgas erleichtert die Zündung der Gasentladung. In der Röhre herrscht Unterdruck; das erleichtert den Stromfluss durch die Röhre.

Die Innenseite des Glasrohres ist mit einem Leuchtstoff beschichtet. Dieser wandelt das UV-Licht in sichtbares Licht um (Wellenlängen zwischen 400 und 760 Nanometer). Mit verschiedenen Leuchtstoffen können verschiedene Lichtspektren erzeugt werden - von eher „warmen“ Tönen bis hin zu Sonnenlicht-ähnlichen Spektren. Zur Anwendung kommen z. B. Zink- oder Cadmium-Sulfide, -Silikate und -Wolframate.

Um den Stromfluss durch die Gasfüllung in Gang zu setzen, ist eine Zündspannung notwendig, die weit über der Netzspannung (220 Volt) liegt. Diese Zündspannung erzeugt ein so genannter Starter. Dieser kann außerhalb der Leuchtstoffröhre oder an einer Seite innerhalb der Röhre verbaut sein. Weiterhin sorgt eine so genannte Drossel dafür, dass der Strom in der Leuchtstoffröhre nach dem Starten nicht zu stark ansteigt. Starter und Drossel sind häufig in einem so genannten Vorschaltgerät zusammen untergebracht. In elektronischer Bauform wird es Elektronisches Vorschaltgerät (kurz EVG) genannt. Elektronische Vorschaltgeräte transformieren außerdem die 50-Hertz-Netzfrequenz auf einige kHertz und betreiben die Leuchtstoffröhre in dieser Frequenz.

Typenbezeichnungen

Der häufig auftauchende Zusatz „TL“ steht für „tube line“ und beschreibt die Bauform der Lampe.

Folgende Abkürzungen kennzeichnen verschiede Weiß-Tönungen: ww: warm-weiß, nw: neutral-weiß, tw: tageslicht-weiß. Zusätzlich nutzen einige Hersteller einen 3-stelligen Code zur Kennzeichnung der Lichtfarbe.

(Die gebräuchliche Bezeichnung „Neonröhre“ für Leuchtstoffröhren ist übrigens falsch. Eine Neonröhre leuchtet rot - und zwar ohne Leuchtstoff. Neonröhren werden z. B. für Leuchtreklamen benutzt, nicht aber als Lampen.)

Vorteile

• In Leuchtstoffröhren werden ca. 20 % der aufgenommenen Energie in sichtbares Licht umgewandelt, und damit 4-mal so viel wie in Glühbirnen. (Die Lichtausbeute liegt bei 60-80 Lumen/Watt). Damit sind sie derzeit die effizientesten Leuchtmittel, die ein recht natürliches Lichtspektrum liefern.
• Durch Auswahl der Leuchtstoffe können fast beliebige Farben und Spektren erreicht werden.
• Ausgereifte Herstellungsverfahren, technische Schwierigkeiten gelöst.
• Moderne Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät (EVG) erreichen eine Lebensdauer von von 15.000 bis 25.000 Stunden, Spezialversionen bis zu 80.000 Stunden. (Zum Vergleich: Glühbirnen halten etwa 1.000 Stunden)
• Bei fachgerechter Entsorgung sind die Inhaltsstoffe größtenteils wiederverwendbar.
• Bedingt durch die kleineren Stromstärken erzeugen Leuchtstoffröhren bei gleicher Lichtstärke kleinere niederfrequente (50 Hertz) elektromagnetische Wechselfelder als Glühbirnen.

Nachteile

• Die Soll-Lichtstärke wird erst nach Erreichen der Betriebstemperatur erreicht. Dies kann je nach Modell einige Minuten dauern.
• Bei tiefen Umgebungstemperaturen (zum Beispiel in kalten Kellerräumen oder im Außenbereich) sinkt die Leuchtkraft.
• Der Anschaffungspreis liegt deutlich über dem von Glühbirnen.
• Die Quecksilberfüllung und die Leuchtstoffe sind giftig und daher bei Bruch und Entsorgung der Lampen problematisch. Leuchtstoffröhren sollten daher nur an sicheren Stellen angebracht werden. Außerdem müssen sie nach Gebrauch zum Recycling zu den zuständigen Sammelstellen gebracht oder dort zurückgegeben werden, wo sie gekauft wurden. (Dies ist in der EU-WEEE-Richtlinie geregelt.)
• Das Leuchtgas in einfachen Leuchtstoffröhren flimmert in der Wechselstromfrequenz des Stromnetzes (50 Hertz). Durch elektronische Vorschaltgeräte, welche höhere Frequenzen erzeugen, sowie durch Leuchtstoffe, die das Licht über einen gewissen Zeitraum verteilt abgeben, lässt sich dieses Flimmern jedoch fast vollständig vermeiden.
• Bei einigen Modellen treten Brumm-Geräusche in den Vorschaltgeräten auf.
• Den kleineren niederfrequenten Feldern stehen höherfrequente Wechselfelder (bis 50 kHertz) aus den Vorschaltgeräten entgegen.

Fazit

Die Leuchtstoffröhre besticht durch ihre Energie-Effizienz. Aus dem Büro- und Fabrik-Alltag ohnehin nicht weg zu denken, hat sie eigentlich auch einen Platz in Wohnräumen verdient. Zumal viele Kinderkrankheiten wie kalter Lichtton, Brummen und Flackern bei modernen Modellen als gelöst gelten. Grenzen sind ihr allerdings durch die große Bauform und die notwendige Umgebungstemperatur gesetzt. 

Energiesparlampen, LED-Lampen und vieles mehr im biobay-Shop einfach online kaufen.