Leuchtmittel

Die Einordnung elektrischer Lichtquellen erfolgt nach der Art ihrer Lichterzeugung. Bei technischen Lampen wird hier hauptsächlich zwischen Temperaturstrahlern und Entladungslampen unterschieden; die Gruppe der Entladungslampen wird zusätzlich in Niederdruck- und Hochdrucklampen gegliedert. in der zeitlichen Entwicklung der einzelnen Gruppen zeigt sich deutlich der Trend zu kompakten Lichtquellen wie Niedervolt-Halogenlampen, kompakten Leuchtstofflampen oder Halogen-Metalldampflampen.

Eine immer wichtigere Rolle spielen LEDs. Hier werden Festkörperkristalle elektrisch angeregt und so zum Leuchten gebracht.

Glühlampen

Die Glühlampe ist ein Temperaturstrahler. Ihre Wirkungsweise beruht darauf, daß eine Metallwendel zu glühen beginnt, wenn sie durch elektrischen Strom hoch genug erhitzt wird. Mit zunehmender Temperatur verschiebt sich das Spektrum des abgestrahlten Lichtes in den Bereich kürzerer Wellenlängen – die Rotglut der Wendel wird zum warmweißen Licht der Glühlampe. Die Wendeltemperatur beträgt hierbei, je nach Lampentyp und Leistung, bis zu 3000 K, bei Halogen-Glühlampen sogar über 3000 K. Das Maximum der Strahlung liegt bei diesen Temperaturen noch im infraroten Bereich, so daß im Vergleich zum sichtbaren Anteil sehr viel Wärmestrahlung, dagegen sehr wenig UVStrahlung abgegeben wird. Eine weitere Erhöhung der Lampentemperatur, die eine entsprechende Erhöhung der Lichtausbeute und eine kältere Lichtfarbe bewirken würde, ist durch das Fehlen eines geeigneten Wendelmaterials ausgeschlossen.

Wie alle erhitzten Festkörper – oder das hochkomprimierte Gas der Sonne – strahlt die Glühlampe ein kontinuierliches Spektrum ab, der Kurvenzug der spektralen Strahlungsverteilung ist also geschlossen und setzt sich nicht aus einzelnen Linien zusammen. Die Erhitzung der Glühwendel wird durch ihren hohen elektrischen Widerstand erreicht – elektrische Energie wird in Strahlungsenergie umgesetzt, von der ein Teil als Licht sichtbar ist. Diesem einfachen Prinzip stehen jedoch erhebliche praktische Probleme bei der Konstruktion einer Glühlampe gegenüber. So besitzen nur wenige leitende Stoffe einen genügend hohen Schmelzpunkt und gleichzeitig unterhalb des Schmelzpunkts eine so geringe Verdampfungsgeschwindigkeit, daß sie zu Glühwendeln verarbeitet werden können.

In der Praxis wird heute fast ausschließlich Wolfram für die Herstellung von Glühwendeln verwendet, weil es erst bei 3653 K schmilzt und eine niedrige Verdampfungsgeschwindigkeit besitzt. Das Wolfram wird zu feinen Drähten verarbeitet und zu Einfachoder Doppelwendeln gewickelt. Die Wendel befindet sich bei der Glühlampe in einem Weichglaskolben, der relativ groß ist, um die Lichtverluste durch Ablagerungen verdampften Wolframs (Schwärzung) gering zu halten. Um das Oxidieren der Wendel zu verhindern, ist der Kolben bei geringeren Lichtleistungen evakuiert, bei höheren Lichtleistungen mit Stickstoff oder einem Stickstoff-Edelgasgemisch gefüllt. Die Gasfüllung erhöht dabei durch ihre Wärmeisolation die Wendeltemperatur, vermindert aber gleichzeitig die Verdampfung des Wolframs und ermöglicht so höhere Lichtleistungen bzw. eine verlängerte Lebensdauer. Als Edelgase dienen vor allem Argon und Krypton, wobei Krypton zwar eine höhere Betreibstemperatur und damit Lichtleistugn erlaubt, durch seinen hohen Preis aber nur in Lampen für besondere Ansprüche verwendet wird.

Charakteristisch für Glühlampen ist ihre niedrige Farbtemperatur – ihr Licht wird also im Vergleich zum Tageslicht als warm empfunden. Das kontinuierliche Spektrum der Glühlampe bewirkt eine hervorragende Farbwiedergabe.
Als Punktlichtquelle mit hoher Leuchtdichte erzeugt Glühlampenlicht Brillanz auf glänzendem Material und kann mit optischen Mitteln gut gelenkt werden, so daß sowohl eng gebündeltes Akzentlicht als auch eine breit strahlende Beleuchtung erzeugt werden kann.

Glühlampen sind ohne Probleme dimmbar. Sie benötigen für ihren Betrieb keine Zusatzgeräte und können in jeder Brennlage betrieben werden. Diesen Vorteilen stehen jedoch die Nachteile einer geringen Lichtausbeute und einer relativ kurzen Nennlebensdauer gegenüber, wobei die Lebensdauer stark von der Betriebsspannung abhängig ist. Zur Zeit werden allerdings Glühlampen entwickelt, die durch eine dichroitische Bedampfung des Lampenkolbens den infraroten Anteil des Lichts auf die Wendel zurücklenken und so für eine höhere Wendeltemperatur und eine bis zu 40 % höhere Lichtausbeute sorgen.

Glühlampen sind als A(Allgebrauchs)-Lampen in vielen Formen erhältlich, ihre Kolben können klar, matt oder opal sein. Für den Einsatz unter besonderen Bedingungen (z. B. explosionsgefährdete Räume, starke mechanische Belastung) sind Sonderformen erhältlich; eine Vielzahl weiterer Sonderformen existiert für den dekorativen Bereich. Eine zweite Grundform sind die R(Reflektor)-Lampen. Sie sind ebenfalls aus Weichglas geblasen, richten aber durch ihre Form und eine innen angebrachte Teilverspiegelung das Licht, während bei den A-Lampen Licht in alle Richtungen abgestrahlt wird. Eine dritte Grundform sind PAR(Parabolreflektor)-Lampen. Die PAR-Lampe ist aus Preßglas gefertigt, um eine große Temperaturwechselbeständigkeit und eine hohe Formgenauigkeit zu erreichen; durch einen parabolischen Reflektor kann ein definierter Ausstrahlungswinkel erreicht werden. Bei einer Untergruppe der PAR-Lampen, den Kaltlichtlampen, wird eine dichroitische, d. h. selektiv reflektierende Verspiegelung benutzt. Dichroitische Reflektoren reflektieren das sichtbare Licht, lassen aber einen großen Teil der Wärmestrahlung passieren, die die Lampe so entgegen der Lichtabstrahlrichtung verläßt. Die Wärmebelastung auf angestrahlten Gegenständen kann so um etwas die Hälfte verringert werden.

Halogen-Glühlampen

Der Konstruktion leistungsfähigerer Glühlampen steht weniger der Schmelzpunkt des Wolframs (der mit 3653 K von den ca. 2800 K der Betriebstemperatur von Glühlampen noch relativ weit entfernt liegt) im Wege, als die mit der Steigerung der Temperatur zunehmende Verdampfungsgeschwindigkeit der Wendel. Dies führt zunächst durch die Schwärzung des umgebenden Glaskolbens zu einer geringeren Lichtleistung und schließlich zum Durchbrennen der Wendel. Eine Erhöhung der Lichtleistung muß so mit einer kürzeren Lebensdauer der Lampe erkauft werden.
Eine technische Möglichkeit, den Materialverlust der Wendel zu verhindern, liegt in der Beimischung von Halogenen zur Gasfüllung der Lampe. Bei einer solchen Lampe verbindet sich das verdampfte Wolfram mit dem Halogen zu einem Metallhalogenid, das bei der Temperatur im äußeren Lampenbereich gasförmig ist und sich so nicht am Glaskolben niederschlagen kann. An der wesentlich heißeren Wendel wird das Metallhalogenid wieder in Wolfram und Halogen gespalten und das Wolfram so wieder zur Wendel zurückgeführt.

Der Prozeß der Bildung von Metallhalogeniden, auf dem die Halogen-Glühlampe aufbaut, setzt allerdings eine Temperatur des Lampenkolbens von über 250 °C voraus. Dies wird durch einen kompakten Kolben aus Quarzglas erreicht, der die Wendel eng umschließt. Durch die kompakte Lampenform wird neben der Temperaturerhöhung auch eine Erhöhung des Gasdrucks ermöglicht, die die Verdampfungsgeschwindigkeit des Wolframs herabsetzt.

Gegenüber der herkömmlichen Glühlampe gibt die Halogen-Glühlampe ein weißeres Licht ab – eine Folge ihrer deutlich höheren Betriebstemperatur von 3000 bis 3300 K; ihre Lichtfarbe liegt aber immer noch im Bereich Warmweiß. Die Farbwiedergabe ist durch das kontinuierliche Spektrum hervorragend. Durch ihre kompakte Form stellt die Halogen-Glühlampe eine ideale Punktquelle dar, die eine besonders gute Richtbarkeit des Lichts zuläßt und besonders brillante Lichteffekte ermöglicht.

Die Lichtausbeute von Halogen-Glühlampen liegt – vor allem im Niedervoltbereich – über der von herkömmlichen Glühlampen. Auch bei Halogen-Glühlampen werden zur Zeit Formen mit dichroitisch bedampften Kolben entwickelt, die erheblich größere Lichtausbeuten besitzen.

Die Lebensdauer von Halogen-Glühlampen liegt über der von herkömmlichen Glühlampen. Halogen-Glühlampen sind dimmbar. Ebenso wie konventionelle Glühlampen benötigen sie keine zusätzlichen Betriebsgeräte; Niedervolt-Halogenlampen müssen allerdings an Transformatoren betrieben werden. Bei zweiseitig gesockelten Lampen, Projektionslampen und Speziallampen für den Studiobereich ist die Brennlage häufig eingeschränkt. Einige Halogen-Glühlampen müssen mit Schutzglas betrieben werden.

Halogen-Glühlampen sind – wie fast alle konventionellen Glühlampen – für den Betrieb bei Netzspannung erhältlich. Sie besitzen meist spezielle Sockel, einige sind jedoch mit einem Schraubsockel E 27 und mit einer zusätzlichen äußeren Glashülle versehen und können wie herkömmliche Glühlampen verwendet werden.

Niedervolt-Halogenlampen

Neben den Halogen-Glühlampen für Netzspannung gewinnen jedoch auch Niedervolt-Halogenlampen zunehmend an Bedeutung. Die Vorteile dieser Lichtquelle – vor allem die hohe Lichtleistung bei kleinen Abmessungen – , wie sie bisher vor allem bei Automobilscheinwerfern ausgenutzt wurden, führen inzwischen auch im Bereich der Architekturbeleuchtung zu einem breiten Einsatz von Niedervolt-Halogenlampen. Die kleinen Abmessungen der Lampe ermöglichen dabei kompakte Leuchtenkonstruktionen und eine sehr enge Bündelung des Lichts. Niedervolt-Halogenlampen sind für unterschiedliche Spannungen (6/12/24V) und in unterschiedlichen Formen erhältlich. Auch hier werden freistrahlende Lampen und Kombinationen von Lampe und Rereflektor gefertigt.

Leuchtstofflampen

Die Leuchtstofflampe ist eine mit Quecksilberdampf arbeitende Niederdruck-Entladungslampe. Sie besitzt ein rohrförmiges Entladungsgefäß mit einer Elektrode an jedem Ende. Die Gasfüllung besteht aus einem Edelgas, das die Zündung erleichtert und die Entladung kontrolliert, sowie aus einer kleinen Menge Quecksilber, dessen Dampf bei der Anregung ultraviolette Strahlung abgibt. Die Innenseite des Entladungsrohres ist mit Leuchtstoffen beschichtet,
die die ultraviolette Strahlung der Lampe durch Fluoreszenz in sichtbares Licht umsetzen. Um das Zünden der Leuchtstofflampe zu erleichtern, sind die Elektroden meist als Glühwendel ausgeführt und zusätzlich mit Metalloxiden (Emittern) beschichtet, die das Austreten von Elektronen fördern. Die Elektroden werden beim Start vorgeheizt, ein Spannungsstoß führt dann zum Zünden der Lampe.

Durch die Kombination geeigneter Leuchtstoffe können unterschiedliche Lichtfarben erzielt werden. Hierzu werden häufig drei Leuchtstoffe kombiniert, deren Mischung eine weiße Lichtfarbe erzeugt, die je nach dem Anteil der einzelnen Leuchtstoffe im warmweißen, neutralweißen oder tageslichtweißen Bereich liegt.

Im Gegensatz zu annähernd punktförmigen Lichtquellen, wie z.B. der Glühlampe, wird das Licht bei Leuchtstofflampen von einer großen Oberfläche abgestrahlt. Hierdurch wird vorwiegend diffuses Licht erzeugt,
das sich weniger zur gezielten Akzentbeleuchtung als vielmehr zu einer großflächigen und gleichmäßigen Beleuchtung eignet. Durch das diffuse Licht der Leuchtstofflampe entstehen weiche Schatten. Es wird
nur wenig Brillanz auf glänzenden Oberflächen erzeugt. Räumliche Formen und Materialeigenschaften werden also nicht betont.

Durch ihr diskontinuierliches Spektrum besitzen Leuchtstofflampen andere Farbwiedergabeeigenschaften als Glühlampen. Zwar läßt sich schon durch Kombination weniger Leuchtstoffe weißes Licht jeder Farbtemperatur erzeugen, dennoch hat dieses Licht aber wegen der fehlenden Spektralanteile eine schlechtere Farbwiedergabe
als Licht mit kontinuierlichem Spektrum. Um Leuchtstofflampen mit sehr guter Farbwiedergabe herzustellen, müssen
also zahlreiche Leuchtstoffe so kombiniert werden, daß eine dem entsprechenden kontinuierlichen Spektrum vergleichbare Verteilung entsteht.

Leuchtstofflampen besitzen eine hohe Lichtausbeute. Ihre Lebensdauer ist ebenfalls hoch, verkürzt sich allerdings bei häufiger Schaltfrequenz deutlich. Für den Betrieb von Leuchtstofflampen werden sowohl Starter
wie Vorschaltgeräte benötigt. Leuchtstofflampen zünden sofort und erreichen nach kurzer Zeit ihre volle Lichtleistung. Nach Stromunterbrechungen ist eine sofortige Wiederzündung möglich. Leuchtstofflampen
können gedimmt werden. Eine Einschränkung der Brennlage existiert nicht.
Leuchtstofflampen sind meist stabförmig, wobei die Länge der Lampe von der Lichtleistung abhängt. Als Sonderformen sind U-förmige oder ringförmige Leuchtstofflampen erhältlich. Der Durchmesser der Lampen beträgt 26 mm (bei sehr kleinen Leistungen 16 mm). Ältere Lampentypen mit einem Durchmesser von 38 mm sind inzwischen weitgehend ohne Bedeutung.

Leuchtstofflampen sind in zahlreichen Lichtfarben erhältlich. Hier spielen vor allem die Lichtfarben Warmweiß, Neutralweiß und Tageslichtweiß eine Rolle, es sind jedoch auch Lampen für spezielle Zwecke (z.B. Lebensmittelbeleuchtung, UV-Lampen) und farbige Lampen erhältlich. Die Farbwiedergabe von Leuchtstofflampen kann auf Kosten der Lichtausbeute verbessert werden; erhöhte Lichtausbeuten bedingen wiederum eine Verschlechterung der Farbwiedergabe. Normalerweise werden Leuchtstofflampen bei vorgeheizten Elektroden durch einen externen Starter gezündet. Es existieren jedoch Ausführungen, die durch integrierte Zündhilfen auf den Starter verzichten können. Sie werden vor allem in gekapselten Leuchten für explosionsgefährdete Umgebungen eingesetzt.

Kompakte Leuchtstofflampen

Kompakte Leuchtstofflampen unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise nicht von herkömmlichen Leuchtstofflampen. Sie besitzen allerdings eine kompaktere Form, die durch ein gebogenes oder die Kombination mehrerer kurzer Entladungsrohre erreicht wird. Bei einigen Typen ist das Entladungsrohr von einer Glashülle umgeben, die das Aussehen und die lichttechnischen Eigenschaften der Lampe verändert.

Kompakte Leuchtstofflampen besitzen grundsätzlich die gleichen Eigenschaften wie konventionelle  Leuchtstofflampen, vor allem also eine hohe Lichtausbeute und lange Lebensdauer. Ihre Lichtleistung
wird allerdings durch das relativ geringe Volumen des Entladungsrohres begrenzt. Gleichzeitig ergeben sich durch die kompakte Form aber neue Eigenschaften und Einsatzgebiete. So wird es möglich, Leuchtstofflampen
nicht nur in Rasterleuchten, sondern auch in kompakten Reflektorleuchten (z. B. in Downlights) einzusetzen.
Auf diese Weise kann ein gebündeltes Licht erzeugt werden, das durch Schattenwurf die Eigenschaften beleuchteter Objekte betont.

Kompakte Leuchtstofflampen können bei integriertem Starter nicht gedimmt werden, es sind jedoch Formen mit externem Starter und vierpoligem Sockel erhältlich, die den Betrieb an elektronischen Vorschaltgeräten und das Dimmen ermöglichen.

Kompakte Leuchtstofflampen sind vor allem in Stabform erhältlich, wobei pro Lampe jeweils zwei oder vier Entladungsrohre kombiniert sind. Für den Betrieb sind Start und Vorschaltgeräte nötig; bei zweipoligen Lampen ist der Starter allerdings schon im Sockel integriert. Neben diesen Standardformen, die mit Stecksockeln ausgerüstet und für den Betrieb an Vorschaltgeräten vorgesehen sind, existieren jedoch auch kompakte Leuchtstofflampen mit integriertem Starter und Vorschaltgerät; sie sind mit einem Schraubsockel versehen und können wie
Glühlampen verwendet werden. Zum Teil sind diese Lampen mit zusätzlichen zylindrischen oder kugelförmigen Glashüllen umgeben, um eine größere Ähnlichkeit mit Glühlampen zu erreichen. Beim Einsatz dieser Lampen in Leuchten für Glühlampen ist allerdings zu beachten, daß die Leuchteneigenschaften durch das größere Volumen der Lampe verschlechtert werden können.

Leuchtröhren

Leuchtröhren arbeiten mit der Niederdruckentladung in Edelgasen oder Edelgas- Quecksilberdampfgemischen. Anders als Leuchtstofflampen besitzen sie aber un- geheizte Elektroden, so daß sie mit hohen Spannungen gezündet und betrieben wer- den müssen. Da für Anlagen mit einer Spannung von 1000 V und höheren Spannungen besondere Vorschriften gelten, werden Leuchtröhren häufig mit weniger als 1000 V betrieben, es sind aber auch Hochspannungs-Entladungslampen erhältlich, die mit mehr als 1000 V betrieben werden.

Leuchtröhren besitzen eine deutlich geringere Lichtausbeute als konventionelle Leuchtstofflampen, ihre Lebensdauer ist hoch. Mit einer reinen Edelgasentladung können nur wenige Lichtfarben erzeugt werden, so z. B. Rot bei Neonfüllung oder Blau bei Argonfüllung. Um das Spektrum der verfügbaren Farben zu erweitern, können zunächst gefärbte Entladungsrohre verwendet werden. Meist wird dem Edelgas jedoch Quecksilber zugegeben und die entstehende Ultraviolettstrahlung durch Leuchtstoffe in die gewünschten Lichtfarben umgesetzt. Leuchtröhren benötigen ein Vorschaltgerät; sie werden an Streufeldtransformatoren  betrieben, die für die benötigte hohe Zünd- und Betriebsspannung sorgen. Leuchtröhren zünden sofort, nach Stromunterbrechungen ist eine sofortige Wiederzündung möglich.Für die Brennlage bestehen keine Einschränkungen.
Leuchtröhren besitzen röhrenförmige Entladungsgefäße, die in unterschiedlichen Durchmessern und Längen  angeboten werden. Je nach Verwendungszweck können  die  unterschiedlichsten Rohrformen, so z. B. für Schriftzüge und Firmenzeichen, angefertigt werden. Es ist eine Veilzahl von Lichtfarben erhältlich.

Natriumdampf-Niederdrucklampen

Natriumdampf-Niederdrucklampen sind in Aufbau und Funktion den Leuchtstofflampen vergleichbar. An Stelle von Quecksilberdampf wird hierbei aber Natriumdampf angeregt. Daraus ergeben sich einige wesentliche Unterschiede zu Leuchtstofflampen.

Zunächst ist das Zünden von Natriumdampflampen schwieriger als das Zünden von Quecksilberdampflampen,
da festes Natrium – anders als flüssiges Quecksilber – bei Zimmertemperatur keinen Metalldampf bildet. In Natriumdampflampen muß die Zündung also mit Hilfe der zusätzlichen Edelgasfüllung erfolgen; erst die Wärme der Edelgasentladung läßt das Natrium verdampfen, so daß es zur eigentlichen Metalldampfentladung kommt. Natriumdampf-Niederdrucklampen benötigen also eine hohe Zündspannung und eine relativ lange Einbrennzeit bis zum Erreichen der vollen Leistung. Um eine ausreichende Betriebstemperatur der Lampe zu gewährleisten, ist das Entladungsrohr mit einer weiteren, oft im Infrarotbereich reflektierenden Glashülle umgeben.

Ein weiterer Unterschied liegt in der Art der erzeugten Strahlung. Während angeregter Quecksilberdampf bei niedrigem Druck vor allem ultraviolettes Licht abgibt, das mit Hilfe von Leuchtstoffen in sichtbares Licht umgesetzt werden muß, gibt Natriumdampf sichtbares Licht ab. Natriumdampf-Niederdrucklampen benötigen also keinen Leuchtstoff. Zusätzlich ist die Lichtausbeute dieser Lampen so hoch, daß die benötigten Lampenvolumen erheblich
kleiner als bei Leuchtstofflampen sind.

Die hervorstechendste Eigenschaft der Natriumdampf-Niederdrucklampen ist ihre außergewöhnlich gute Lichtausbeute. Da die Natriumdampf-Niederdrucklampe zusätzlich noch eine hohe Lebensdauer besitzt, ist sie die
wirtschaftlichste verfügbare Lichtquelle. Niederdruck-Natriumdampf gibt Licht ausschließlich in zwei sehr eng benachbarten Spektrallinien ab; das abgestrahlte Licht ist monochromatisch gelb. Durch seinen monochromatischen Charakter erzeugt es im Auge keine chromatische Aberration und sorgt also für eine große Sehschärfe.

Diesen Vorteilen steht jedoch als deutlicher Nachteil die außergewöhnlich schlechte Farbwiedergabeeigenschaft entgegen. Von einer Farbwiedergabe im eigentlichen Sinne kann nicht mehr gesprochen werden, es wird nur ein unterschiedlich gesättigtes Gelb von der reinen Farbe bis hin zum Schwarz wahrgenommen. Die Natriumdampf-Niederdrucklampe wird deshalb inzwischen auch in ihrem eigentlichen Anwendungsgebiet, der Außenbeleuchtung, weitgehend von der Natriumdampf-Hochdrucklampe verdrängt.
Für den Betrieb ist bei einigen stabförmigen Lampen eine Kombination von Zündund Vorschaltgerät erforderlich, meist wird jedoch ein Streufeldtransformator als Zündund Vorschaltgerät verwendet. Natriumdampf-Niederdrucklampen benötigen beim Start eine Einbrennzeit von einigen Minuten sowie eine kurze Abkühlphase vor dem Wiederstart nach Stromunterbrechungen. Bei Verwendung von speziellen Betriebsgeräten ist eine sofortige Wiederzündung möglich. Die Brennlage ist eingeschränkt.

Natriumdampf-Niederdrucklampen besitzen in der Regel ein U-förmiges, gelegentlich auch ein stabförmiges Entladungsrohr, das mit einer Glashülle umgeben ist.

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen besitzen ein kurzes, röhrenförmiges Entladungsgefäß aus Quarzglas, das eine Edelgas-Quecksilbermischung enthält. An beiden Seiten des Entladungsrohrs sind Elektroden angeordnet, dicht neben einer dieser Elektroden befindet sich eine zusätzliche Hilfselektrode für die Zündung der Lampe. Das Entladungsgefäß ist mit einem zusätzlichen Hüllkolben umgeben, der die Lampentemperatur stabilisiert und das Entladungsrohr vor Korrosion durch die Außenluft schützt. Der Hüllkolben kann zusätzlich mit einem Leuchtstoff beschichtet sein, um die Lichtfarbe der Lampe zu verändern.

Beim Zünden der Lampe entsteht zunächst eine Glimmentladung an der Hilfselektrode, die sich allmählich bis zur zweiten Hauptelektrode ausdehnt. Wenn das Lampengas auf diese Weise ionisiert ist, kommt es zu einer Bogenentladung zwischen den Hauptelektroden, die zu diesemZeitpunkt einer Niederdruckentladung entspricht. Erst wenn durch die Bogenentladung das gesamte Quecksilber verdampft ist und durch die entstehende Hitze ein
ausreichender Überdruck erzeugt worden ist, kommt es zur eigentlichen Hochdruckentladung, bei der die volle Lichtleistung abgegeben wird.

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen besitzen eine mittlere Lichtausbeute; ihre Lebensdauer ist sehr hoch. Sie bilden eine relativ kompakte Lichtquelle, so daß ihr Licht mit optischen Mitteln gelenkt werden kann.

Das Licht der Quecksilberdampf-Hochdrucklampen ist durch den fehlenden Rotanteil des abgegebenen Spektrums bläulich weiß. Die Farbwiedergabe ist mäßig, bleibt jedoch über die gesamte Lebensdauer konstant. Meist wird durch zusätzliche Leuchtstoffe eine neutralweiße oder warmweiße Lichtfarbe und eine verbesserte Farbwiedergabe
erreicht.

Durch die integrierte Hilfselektrode benötigen Quecksilberdampf-Hochdrucklampen kein Zündgerät, sie müssen jedoch an einem Vorschaltgerät betrieben werden. Quecksilberdampf-Hochdrucklampen benötigen eine Einbrennzeit von einigen Minuten und eine längere Abkühlphase vor dem Wiederzünden nach Stromunterbrechungen. Die Brennlage ist nicht eingeschränkt.

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen sind in unterschiedlichen Formen erhältlich; ihre Außenhüllen können kugelförmig, elliptisch oder pilzförmig sein, wobei die pilzförmigen Version als Reflektorlampen ausgebildet sind.

Mischlichtlampen

Mischlichtlampen entsprechen im Aufbau Quecksilberdampf-Hochdrucklampen; sie besitzen jedoch in der äußeren Glashülle eine zusätzliche Glühwendel, die mit dem Entladungsrohr in Serie geschaltet ist. Die Glühwendel übernimmt hierbei die Rolle eines strombegrenzenden Elements, so daß kein externes Vorschaltgerät erforderlich ist. Weiterhin wird durch das warmweiße Licht der Glühwendel der fehlende Rotanteil des Quecksilberspektrums ergänzt, so daß die Farbwiedergabe verbessert wird. Mischlichtlampen besitzen meist zusätzliche Leuchtstoffe zur weiteren Verbesserung von Lichtfarbe und Lichtausbeute.

Mischlichtlampen besitzen ähnliche Eigenschaften wie Quecksilberdampf-Hochdrucklampen. Lichtausbeute und Lebensdauer sind jedoch deutlich geringer, so daß ihnen bei der Architekturbeleuchtung keine besondere Bedeutung zukommt. Da sie kein Zündoder Vorschaltgerät benötigen und mit einem E 27-Sockel versehen sind, können Mischlichtlampen wie Glühlampen verwendet werden.

Mischlichtlampen geben sofort nach dem Start durch ihre Glühwendel Licht ab. Nach einigen Minuten geht der Glühlampenanteil zurück, und die Quecksilberentladung erreicht ihre volle Stärke. Vor der Wiederzündung nach einer Stromunterbrechung benötigen Mischlichtlampen eine Abkühlphase. Mischlichtlampen können nicht gedimmt werden. Die Brennlage ist bei einigen Lampentypen eingeschränkt.

Mischlichtlampen sind in elliptischer Form oder als orlampen erhältlich.

Halogen-Metalldampflampen

Halogen-Metalldampflampen sind Weiterentwicklungen der Quecksilberdampf-Hochdrucklampen und ihnen daher in Aufbau und Funktion vergleichbar. Sie enthalten jedoch zusätzlich zum Quecksilber ein Gemisch von Metallhalogeniden. Halogenverbindungen besitzen hierbei gegenüber reinen Metallen den Vorteil, daß sie einen wesentlich niedrigeren Schmelzpunkt besitzen, so daß auch Metalle verwendet werden können, die bei den Betriebstemperaturen der Lampe keinen Metalldampf bilden.

Durch die Zugabe von Metallhalogeniden wird neben einer Erhöhung der Lichtausbeute vor allem eine erheblich verbesserte Farbwiedergabe erreicht. Durch geeignete Metallkombinationen läßt sich ein Mehrlinienspektrum ähnlich wie bei Leuchtstofflampen erzeugen; mit besonderen Kombinationen kann ein fast kontinuierliches Spektrum aus einer Vielzahl von Linien erreicht werden. Ein zusätzlicher Leuchtstoff zur Verbesserung der Farbwiedergabe erübrigt sich also. Der Quecksilberanteil der Lampe dient vor allem als Zündhilfe und zur Stabilisierung der Entladung; nachdem die Metallhalogenide durch die anfängliche Quecksilberdampfentladung verdampft worden sind, dienen im wesentlichen diese Metalldämpfe zur Lichterzeugung. Durch das Vorhandensein von Halogenen in der Lampenfüllung scheiden Hilfselektroden als Zündvorrichtung allerdings aus. Halogen-Metalldampflampen benötigen daher externe Zündgeräte.

Halogen-Metalldampflampen besitzen eine hervorragende Lichtausbeute bei gleichzeitiger guter Farbwiedergabe; ihre Nennlebensdauer ist hoch. Sie stellen kompakte Lichtquellen dar, ihr Licht kann also optisch gut gelenkt werden. Die Farbwiedergabe von Halogen-Metalldampflampen ist allerdings nicht konstant; sie variiert zwischen einzelnen Lampen einer Serie und verändert sich abhängig von der Lebensdauer und den Umgebungsbedingungen, dies ist bei warmweißen Lampentypen besonders auffällig.

Halogen-Metalldampflampen benötigen zum Betrieb sowohl Zünd- wie Vorschaltgeräte. Sie benötigen eine Einbrennzeit von einigen Minuten und eine längere Abkühlphase vor dem Wiederzünden nach Stromunterbrechungen. Bei einigen, zweiseitig gesockelten Formen ist eine sofortige Wiederzündung mit besonderen Zündgeräten oder am elektronischen Vorschaltgerät möglich. Halogen-Metalldampflampen werden in der Regel nicht gedimmt. Die Brennlage ist meist eingeschränkt.

Halogen-Metalldampflampen sind als röhrenförmige Lampen mit einoder zweiseitigem Sockel, als elliptische Lampen und als Reflektorlampen erhältlich. Halogen-Metalldampflampen sind in den Lichtfarben Warmweiß, Neutralweiß und Tageslichtweiß erhältlich.

Natriumdampf-Hochdrucklampen

Ähnlich wie bei Quecksilberdampf kann auch bei Natriumdampfentladungen das Spektrum des abgegebenen Lichts durch Erhöhung des Dampfdrucks verbreitert werden. Bei ausreichend hohem Druck ergibt sich ein annähernd kontinuierliches Spektrum mit verbesserten Farbwiedergabeeigenschaften; anstelle des monochrom gelben Lichts der Natriumdampf-Niederdrucklampe mit seiner sehr schlechten Farbwiedergabe wird ein gelbliches bis warmweißes Licht mit mäßiger bis guter Farbwiedergabe erzeugt. Die Verbesserung der Farbwiedergabe wird allerdings mit einer Verringerung der Lichtausbeute erkauft.

Natriumdampf-Hochdrucklampen sind in Aufbau und Funktion den Quecksilberdampf-Hochdrucklampen vergleichbar, sie besitzen ebenfalls ein kleines, stabförmiges Entladungsgefäß, das von einer weiteren Glashülle umgeben ist. Während bei Quecksilberdampf-Hochdrucklampen das Entladungsgefäß aus Quarzglas gefertigt ist, besteht das Entladungsgefäß bei Natriumdampf-Hochdrucklampen aber aus Aluminiumoxyd, da Glas durch die bei hohem Druck aggressiven Natriumdämpfe angegriffen wird.

Die Füllung der Lampen besteht aus Edelgasen und einem Quecksilber-NatriumAmalgam, wobei der Edelgasund Quecksilberanteil zur Zündung und Stabilisierung der Entladung dient. Ein Teil der Natriumdampf-Hochdrucklampen besitzt eine beschichtete Außenhülle. Die Beschichtung dient aber lediglich der Senkung der Lampenleuchtdichte und einer diffuseren Abstrahlung, sie besitzt keine Leuchtstoffe.

Natriumdampf-Hochdrucklampen besitzen eine Lichtausbeute, die zwar geringer ist als die von Natriumdampf-Niederdrucklampen, jedoch über der Lichtausbeute anderer Entladungslampen liegt. Ihre Nennlebensdauer ist hoch. Die Farbwiedergabe ist mäßig bis gut, in jedem Fall jedoch deutlich besser als die des monochromatisch gelben Natrium-Niederdrucklichts.

Natriumdampf-Hochdrucklampen werden mit einem Vorschaltgerät und einem Zündgerät betrieben. Sie benötigen eine Einbrennzeit von einigen Minuten und eine Abkühlphase vor dem Wiederzünden nach Stromunterbrechungen. Bei einigen, zweiseitig gesockelten Formen ist eine sofortige Wiederzündung mit speziellen Zündgeräten oder am elektronischen Vorschaltgerät möglich. Die Brennlage ist in der Regel nicht eingeschränkt.

Natriumdampf-Hochdrucklampen sind als klare Lampen in Röhrenform und als beschichtete Lampen in Ellipsoidform erhältlich. Weiter existieren kompakte stabförmige Lampen mit zweiseitigem Sockel, die eine sofortige Wiederzündung erlauben und eine besonders kompakte Lichtquelle darstellen.

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