Entladungslampen: Typen, Funktion und Farbwiedergabe

Klassifizierung von Entladungslampen

Entladungslampen werden hauptsächlich nach dem verwendeten Dampf und dem Druck klassifiziert:

• Quecksilberdampflampen:
  • Niederdruck (Leuchtstofflampen)
  • Hochdruck (Quecksilberdampflampen, Mischlichtlampen, Halogen-Metalldampflampen)
• Natriumdampflampen:
  • Niederdruck
  • Hochdruck

Niederdruck-Quecksilberdampflampen (Leuchtstofflampen)

Das Emissionsspektrum des Quecksilbers erzeugt UV-Strahlung, hauptsächlich im Bereich von 253,7 nm. Um diese Strahlung nutzbar zu machen, sind die Wände der Röhre mit einem fluoreszierenden UV-Pulver beschichtet, das die UV-Strahlung in sichtbares Licht konvertiert.

Es werden zwei Arten von Pulvern verwendet:

• Pulver, die ein kontinuierliches Spektrum erzeugen.
• Tri-Phosphor-Pulver, die ein 3-Band-Spektrum der Grundfarben emittieren, was kombiniert ein weißes Licht mit guter Leistung ergibt, ohne die Farbeffizienz zu beeinträchtigen.

Diese Lampen haben keinen Außenkolben. Sie bestehen aus einem zylindrischen Rohr mit Standarddurchmesser, das an beiden Enden mit einer Kappe und zwei Kontakten verschlossen ist, wo die Elektroden untergebracht sind. Das Entladungsrohr ist mit Quecksilberdampf und Niederdruck-Edelgas gefüllt, um die Entladung zu starten und die Elektronen zu kontrollieren.

• Lebensdauer: Zwischen 5.000 und 7.000 Stunden.
• Betrieb: Erfordert ein Vorschaltgerät und einen Starter.

Hochdruck-Quecksilberdampflampen

Wenn der Druck des Quecksilberdampfes im Entladungsrohr erhöht wird, verliert die für Niederdrucklampen charakteristische UV-Strahlung an Bedeutung zugunsten von Emissionen im sichtbaren Bereich. Unter diesen Bedingungen ist das blau-grün emittierte Licht arm an Rotstrahlung.

Um dieses Problem zu beheben, werden fluoreszierende Substanzen hinzugefügt, die in diesem Spektralbereich emittieren. Dies verbessert die chromatischen Eigenschaften der Lampe.

• Lebensdauer: Ca. 8.000 Stunden.

Mischlichtlampen (Light Blended)

Diese Lampen sind eine Kombination aus einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe mit einem Glühfaden und einer Leuchtstoffbeschichtung. Das resultierende Spektrum überlagert das kontinuierliche Spektrum der Glühlampe mit der roten Strahlung der Phosphoreszenz und dem Spektrum des Quecksilbers.

Die Lebensdauer ist durch den Glühfaden begrenzt. Der Faden dient als Strombegrenzer (kein externes Vorschaltgerät erforderlich).

Halogen-Metalldampflampen

Durch die Zugabe von Metalljodiden zum Entladungsrohr wird die Farbwiedergabefähigkeit der Quecksilberdampflampe deutlich verbessert. Jede Substanz fügt dem Spektrum neue Linien hinzu.

• Startzeit: Ca. 10 Minuten, bis sich die Entladung stabilisiert hat.
• Zündung: Erfordert eine spezielle Zündvorrichtung, da hohe Zündspannungen notwendig sind.
• Eigenschaften: Hervorragende chromatische Eigenschaften.

Niederdruck-Natriumdampflampen

Die Entladung erzeugt eine monochromatische Strahlung, die aus zwei sehr dicht beieinander liegenden Spektrallinien besteht. Die Strahlung liegt sehr nah an der maximalen Empfindlichkeit des menschlichen Auges, was zu einem sehr hohen Wirkungsgrad führt.

Aufgrund ihrer monochromen Leistung ist die Farbwiedergabe jedoch sehr schlecht.

Das Entladungsrohr ist U-förmig, um den Wärmeverlust und die Lampengröße zu reduzieren.

• Eigenschaften: Sehr hoher Wirkungsgrad und lange Lebensdauer.

Hochdruck-Natriumdampflampen

Die spektrale Verteilung umfasst fast das gesamte sichtbare Spektrum und erzeugt ein angenehmes gold-weißes Licht. Sie bieten eine bessere Farbwiedergabe und die Fähigkeit, Farben zu reproduzieren, als Niederdrucklampen.

• Mittlere Lebensdauer: 20.000 Stunden.
• Begrenzung: Die Lebensdauer wird durch die Degradation des Entladungsstroms und Ausfälle im Entladungsrohr sowie durch die Zündspannungen begrenzt.

Farbwiedergabe und Farbtemperatur (IRC)

Die Farberscheinung von Lampen wird durch die Farbtemperatur bestimmt. Es werden drei Klassen definiert, abhängig vom Farbton des Lichts:

• Kaltes Licht: Für Licht mit einem blau-weißen Ton.
• Neutrales Licht: Für rein weißes Licht.
• Warmes Licht: Für Licht mit einem rot-weißen Schimmer.

Der Helligkeitswert zusammen mit der Farberscheinung der Lampen bestimmt die finale Farbwiedergabe.

Der Farbwiedergabeindex (IRC)

Der Farbwiedergabeindex (IRC, Internationaler Colour Rendering Index) ist ein Maß für die Qualität der Farbwiedergabe. Er vergleicht die Farbwiedergabe einer Lampe mit der eines Referenzlichts, indem er die Beleuchtung einer Standardprobe heller Farben untersucht.

Je höher der IRC-Wert, desto besser ist die Farbwiedergabe, obwohl dies oft auf Kosten der Effizienz und des Stromverbrauchs geht.