Leuchtstoffröhre

Die Leuchtstoffröhre ist eine Gasentladungslampe, die innen mit einem fluoreszierenden Leuchstoff beschichtet ist. Sie wird im Volksmund oft fälschlicherweise als Neonröhre bezeichnet, obwohl sie kein Neon sondern Quecksilber (Quecksilberdampf) enthält. Eine ebenso verbreitete falsche Annahme ist, dass Leuchtstofflampen beim Einschalten so viel Energie verbrauchen würden wie bei einem mehrstündigen Betrieb. Leuchtstoffröhren zeichnen sich durch eine sehr lange Lebensdauer aus, die durch die Adsorption des Quecksilbers an den Lampenkomponenten und durch die Lebensdauer der Kathoden begrenzt ist. Leuchstoffröhren haben einen hohen Wirkungsgrad von ca. 20% (Glühbirnen: ca. 5%) und damit einen niedrigen Energieverbrauch.

Erfunden von Carl Auer von Welsbach im frühen 20. Jahrhundert wurden die ersten marktreifen Leuchtstoffröhren mangels Durchsetzungsvermögen erst in den 20er und 30er Jahren des 20. Jahrhunderts gebaut.

Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen so genannten Heißkathodenröhren und Kaltkathodenröhren.

Table of contents
1 Heißkathodenröhren
2 Kaltkathodenröhren
3 Vorschaltgerät, Starter und Zündung der Leuchtstoffröhre
4 Neonröhren
5 Energiesparlampen
6 Umgang mit Leuchtstoffröhren
7 siehe auch
8 Weblinks

Heißkathodenröhren

Bei den Heißkathodenröhren ist an den Enden jeweils ein Heizdraht eingebaut, dieser wird zunächst erhitzt, damit die Elektronen leichter aus dem Metall des Heizdrahtes austreten können. Zusätzlich zu der Heizspannung wird zwischen den Kathoden eine weitere Spannung angelegt. Da an der einen Seite eine positive Spannung, und an der anderen Seite eine negative Spannung anliegt, handelt es sich um eine Kathode (negative Spannung) und eine Anode (positive Spannung).

Diese Spannung sorgt dafür, das sich die Elektronenwolke die sich um den Kathodenheizdraht gebildet hat, sich im elektrischen Feld in Richtung Anode bewegt. Bei ihrem Flug durch die Röhre stoßen die Elektronen mit den Quecksilberatomen zusammen. Dabei wird das Gas ionisiert, und es entsteht ein Plasma innerhalb der Glasröhre.

Dieses Plasma strahlt Licht aus, allerdings überwiegend UV-Strahlung. Der Anteil des sichtbaren Lichts, welches das Plasma abstrahlt, ist eher gering. Um den Anteil der sichtbaren Lichts zu erhöhen, wird die Röhre von innen mit einem Leuchtstoff beschichtet (daher der Name Leuchtstoffröhre), der zu leuchten beginnt, sobald er mit UV-Licht bestrahlt wird (in diesem Fall von innen). Der Leuchtstoff setzt einen Großteil der UV-Strahlung in sichtbares Licht um, was den positiven Nebeneffekt hat, das der Anteil UV-Strahlung der aus der Röhre kommt sehr gering ist und daher keine gesundheitsschädliche Wirkung mehr hat. Der eingesetzte Leuchtstoff muss allerdings nicht zwangsläufig weiß leuchten. Die Industrie bietet praktisch jede beliebige Farbe an.

Röhren ohne Leuchtstoff werden ebenfalls eingesetzt, zum Beispiel in Solarien oder in Discotheken zu Dekorationszwecken (so genannte Schwarzlichtröhren).

Kaltkathodenröhren

Kaltkathodenröhren sind prinzipiell genauso aufgebaut wie die Heißkathodenröhren, nur das hier keine Heizdrähte vorhanden sind. Bei diesen Röhren wird der Elektronenfluss zwischen Kathode und Anode durch eine höhere Spannung und in der Regel durch eine zusätzliche Zündspannung erreicht.

Vorschaltgerät, Starter und Zündung der Leuchtstoffröhre

Zur Zündung einer Leuchtstoffröhre sind zwei Elemente wesentlich. Die Drosselspule, in Reihe zur Röhre geschaltet, stellt die Spannung, die zur Zündung erforderlich ist, zur Verfügung und drosselt im Normalbetrieb den Strom. Der Starter, parallel zur Röhre geschaltet, ist ein in einen Glaszylinder eingeschmolzener Bimetallstreifen der einen Kontakt herstellen kann. - Die Drosselspule wird oft auch als Vorschaltgerät bezeichnet und es gibt hiervon ebenso elektronische Lösungen, die es erlauben über Phasenabschnitt die Lampe zu dimmen oder mittels Frequenzerhöhung das Restflimmern zu entfernen (mit Frequenzen die weit über dem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges liegen). Ebenso können diese elektronischen Vorschaltgeräte erkennen ob die Röhre defekt ist und dann abschalten.

Mit einer Drosselspule und einem Bimetallstarter geht der Startvorgang wie folgt vor sich. Zuerst liegt, nach dem Einschalten, die Netzspannung am Starter an. Durch das Gas im Starter findet eine Entladung statt und der Bimetallstreifen erwärmt sich und schließt durch die Krümmung den Kontakt. Nun fließt ein großer Strom durch die Heizwendeln in der Leuchtstoffröhre. Die fehlende Glimmentladung im Starter lässt das Bimetall abkühlen und den Kontakt öffnen. Durch Selbstinduktion (schneller Abfall des Stromes) in der Drosselspule entsteht nun kurzzeitig eine hohe Spannung, die das mit Ladungsträgern angereicherte Gas in der Röhre zündet. Die Betriebsspannung teilt sich nun an Röhre und Starter so, dass eine ausreichende Spannung erhalten bleibt um die Röhre am Leuchten zu halten, dies sind gewöhnlich zwischen 50 V und 110 V. Ein weiterer Teil der Spannung fällt an der Drosselspule ab. Die restliche Spannung genügt nicht um einen weiteren Startvorgang auszulösen.

Neonröhren

Zum Leuchten werden diese Röhren ebenso wie die Leuchtstoffröhren angeregt. Das Neonplasma leuchtet aber, im Gegensatz zum Quecksilberdampfplasma, rot. Damit ist es zu Beleuchtungszwecken weniger geeignet.

Andere Edelgase, können ebenso zum Leuchten angeregt werden. Auch einige Chemischen Elemente wie z.B. Natrium können im gasförmigen Zustand zum leuchten angeregt werden (Natriumdampf-Lampe).

Energiesparlampen

Auch die so genannten Energiesparlampen sind Leuchtstofflampen. Die Röhre, in der sich das Plasma ausbreitet, ist bei diesen Lampen oft mehrfach gebogen, um sie platzsparender unterzubringen. Das ist kein Problem, da sich das Plasma nicht unbedingt geradlinig ausbreiten muss.

Umgang mit Leuchtstoffröhren

Sowohl der Quecksilberdampf als auch der Leuchtstoff sind giftig, defekte Leuchtstoffröhren gehören somit auf den Sondermüll!

siehe auch

Weblinks