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Die Leuchtstoffröhre

Als Leuchtmittel werden in Leuchtstoffröhren keine Glühfäden wie in Glühlampen oder Metalle wie in Metalldampflampen, sondern verschiedene Gasfüllungen verwendet. Sie ist also eine Niederdruck-Gasentladungslampe, die durch eine Leuchtstoff-Beschichtung im Inneren der Röhre die erzeugte Ultraviolettstrahlung von Quecksilberdampf und auch Argon in sichtbares Licht umwandelt.

Der Leuchtstoff selbst ist also die Innenbeschichtung der Röhre, der zu leuchten beginnt, wenn er von innen mit UV-Licht bestrahlt wird. Seine Zusammensetzung hat auch Einfluss auf die Lichtfarbe, weshalb verschiedene Mischungsverhältnisse sowohl einzelne als auch mehrere Farben erzeugen können. Sogenannte Fünfbanden-Leuchtstoffe erreichen die beste Farbwiedergabe.

Neonröhren

Da Leuchtstoffröhren fälschlicherweise auch oft als Neon-Röhren bezeichnet werden, möchten wir hier auf den kleinen Unterschied hinweisen. Die mit Neon befüllten Röhren werden nicht mit einem Leuchtstoff beschichtet. Die Glasröhre selbst ist klar und gibt das von Neon erzeugte rot-orange Licht direkt nach außen weiter.

Funktion der Leuchtstoffröhre

Um die Gasfüllung zu ionisieren, also die Gase leitfähig zu machen und die Gasentladung in Gang zu bringen, ist beim Starten eine Zündspannung erforderlich. Durch die Stoßionisation entsteht ein negativ differentielles Niederdruck-Plasma, das sich analog zur Brennspannung verhält. Das heißt mit einfachen Worten: wenn die Spannung steigt – sinkt der Strom und umgekehrt. Deshalb müssen alle Leuchtstofflampen mit einem Vorschaltgerät betrieben werden, das die Stromzufuhr analog zur Brennspannung begrenzt. Durch einen Inverter, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt, wird das Energieniveau  in den Hüllenelektronen des Quecksilbers ständig erhöht und wieder gedrosselt. Im sogenannten Nulldurchgang der Wechselspannung strahlt das Plasma dann Licht aus.

Für viele werden diese kurzen Hell-Dunkel-Phasen im 100-Hz-Rhythmus als unangenehmes Flimmern wahrgenommen, die das menschliche Auge sehr schnell ermüden. Abschaffen kann man dieses Flimmern nicht, jedoch mit der Versorgung von Duostrom oder 3-Phasen-Wechselstrom, wo mehrere Lampen phasenverschoben ihr Licht abgeben, den Flimmereffekt weitestgehend ausschalten. Auch mit spezielle Vorschaltgeräten, die Wechselstrom mit höherer Frequenz  liefern, oder Aufsteck-EVGs kann man nahezu flimmerfreies Licht erzeugen.

In kompakte Leuchtstoffröhren wie Energiesparlampen, sind bereits Vorschaltgeräte für eine Hochfrequenz-Wechselstromerzeugung integriert, so dass ihr Flimmern kaum noch wahrgenommen werden kann.

Lichtfarben von Leuchtstoffröhren

Im Gegensatz zur Glühbirne weisen Leuchtstoffröhren kein kontinuierliches Farbspektrum auf, was allerdings nicht unbedingt von Nachteil sein muss. Je nach Verwendung und Mischungsverhältnis der Leuchtstoffbeschichtung kann das Licht sowohl in verschiedenen Weißtönen, aber auch in rot, grün oder blau leuchtenden Farbtönen wiedergegeben werden. Eine unverfälschte Farbwiedergabe der Umgebung erreicht man mit „Vollspektrum-Leuchtstofflampen, die ein kontinuierliches und tageslichtähnliches Farbspektrum aufweisen.

Weißes Licht mit einem hohen Blauanteil soll sogar laut einiger Studien die Leistungsfähigkeit steigern, weshalb diese sogenannten tageslicht-weißen Leuchtstoffröhren vorwiegend zur Beleuchtung von Büros oder auch Werkhallen eingesetzt werden. Eine ideale Wohnzimmerbeleuchtung ist dies jedoch nicht, doch können Leuchtstoffröhren mit einer warm-weißen Lichtqualität durchaus in der Küche, im Bad oder im Hobbyraum bzw. Keller eine effiziente und angenehme Lichtquelle sein.

Neben einfarbigen Leuchtstofflampen in rot, gelb, grün oder blau kann man zu Dekorationszwecken mit sogenannte „Schwarzlichtlampen“ interessante Lichteffekte schaffen. Diese Lampen absorbieren durch ein mit Nickeloxid dotiertes Glasrohr den größten Teil des sichtbaren Lichtes, der austretende fluoreszierende Teil des Lichtes  reflektiert und leuchtet dann bläulich, wenn er auf eine weiße Oberfläche trifft.

Effizienz und Lebensdauer der Leuchtstoffröhre

Gegenüber einer Glühlampe verbrauchen Leuchtstofflampen für die gleiche Lichtausbeute ca. 75 % weniger Energie. Kompakte Leuchtstofflampen sind deshalb als Energiesparlampen die neue, per Gesetz verordnete  Alternative zur herkömmlichen Glühbirne, nachdem sie in Form und Lichtqualität den Ansprüchen an eine wohnliche Raumbeleuchtung angepasst wurde.

Zwar ist ihr Energieverbrauch um ein 5 – 6faches geringer, dafür aber ihr Anschaffungspreis um dasselbe höher. Trotzdem rentiert sich ihre Anschaffung bereits nach 500 Betriebsstunden, denn zur Energieeinsparung kommt auch eine 10fach höhere Lebensdauer dazu.

Im direkten Preis-Leistungs-Vergleich sieht das dann so aus:

Die nachteilige Eigenschaft älterer Kompaktleuchtstofflampen, erst nach einigen Sekunden ihre volle Leuchtkraft zu erreichen, wurde durch die neuere Generation von Energiesparlampen mit integriertem Vorschaltgerät ausgebügelt. Dadurch haben auch wiederholte Schaltvorgänge keinen Einfluss mehr auf die Lichtqualität und die Lebensdauer der Lampe.

Doch ein Nachteil bleibt noch: Durch den Quecksilberanteil und die Beschichtung der Röhre sind Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen schädlich für den Menschen und die Umwelt. Deshalb dürfen sie nicht über den Hausmüll oder den Glas-Container entsorgt werden, sondern müssen als Sondermüll auf Recyclinghöfen abgegeben werden. So können auch die relativ teuren und seltenen Elemente zurückgewonnen werden.