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Beleuchtungstechnik

Lichttechnische Eigenschaften von Energiesparlampen

30.07.2010 | Autor: Karsten Köth*

Im Zuge der Reduzierung der CO₂-Emission werden derzeit Glühlampen durch Energiesparlampen ersetzt. Beide Lampen erzeugen Licht durch Umwandlung von elektrischer Energie. Der Lichtstrom pro Lampe ist vergleichbar. Weitere technische Daten unterscheiden sich jedoch deutlich. Wir stellen Ihnen Vor- und Nachteile beider Techniken vor.

Lichttechnische Eigenschaften von Energiesparlampen

Glüh- oder Energiesparlampe: Wo liegen die Vor- und Nachteile? (Foto: Viktor Mildenberger, pixelio.de)

Energiesparlampen, technisch korrekt Kompaktleuchtstofflampen oder Niederdruckquecksilbergasentladungslampen genannt, verbrauchen deutlich weniger Energie als Glühlampen bei gleichem abgestrahlten Lichtstrom. Diese Energieeffizienz wird als Wirkungsgrad bezeichnet und in Lumen pro Watt angegeben.

Typische Werte von Glühlampen liegen bei Werten von 6 bis 22 lm/W, je nach Bauform, Wattage und Technologie. Energiesparlampen weisen hier deutlich höhere Wirkungsgrade von 40 bis 70 lm/W auf. Diese Werte sind jedoch typische Werte, die nicht zwangsläufig für alle Lampen der jeweiligen Typen gelten. So können Glühlampen in Hochvolthalogentechnik und mit hoher Leistungsumsetzung durchaus 25 lm/W erreichen.

Die Grenzen bei Glühlampen

Das theoretische Potenzial zur effizienteren Lichterzeugung ist bei Kompaktleuchtstofflampen jedoch weit höher als bei Glühlampen. Jedoch unterscheiden sich beide Lampenarten auch hinsichtlich der Lichtfarbe oder Farbtemperatur. Bei Glühlampen ist die Farbtemperatur proportional zu der Temperatur der Glühwendel.

Daher können die Werte nur bis 3.200 K liegen. Höhere Temperaturen als 3.650 K, was dem Schmelzpunkt von Wolfram entspricht, sind bei der heutigen Wendel-Technologie nicht möglich, wären jedoch auf Grund der theoretisch höheren Energieeffizienz wünschenswert. So würde schon bei 3.650 K die Energieeffizienz 54 lm/W betragen. Das theoretische Maximum des Wirkungsgrades von Glühlampen würde bei einer Temperatur von 7.000 K mit 95 lm/W erreicht werden.

Die Farbtemperatur bei Leuchtstofflampen

Bei Leuchtstofflampen wird die Farbtemperatur durch die eingesetzten Leuchtstoffe bestimmt und wird fast beliebig von 2.000 bis 20.000 K variiert. Laut allgemein wissenschaftlichem Erkenntnisstand empfindet der Mensch bei kleinen Beleuchtungsstärken eine warmweiße Lichtfarbe — eine geringe Farbtemperatur — angenehmer.

Bei großen Beleuchtungsstärken bevorzugt er eine kaltweiße Lichtfarbe, also eine hohe Farbtemperatur. Auch das Spektrum der Lampen unterscheidet sich deutlich. So entspricht das Spektrum von Glühlampen annähernd dem des theoretischen schwarzen Strahlers (Planck-Spektrum) und ist kontinuierlich.

Das Spektrum von Leuchtstofflampen besteht aus Linien und kontinuierlichen Anteilen, hervorgerufen durch die jeweilig gewählten Leuchtstoffe. Um weißes Licht zu erzeugen, sind minimal zwei Linien, zum Beispiel im Blauen und im Gelben, notwendig. Anhand der Farbtemperatur kann nicht auf die Anzahl der verschiedenen Linien geschlossen werden. Dies bedeutet, dass zwei Energiesparlampen mit gleicher Farbtemperatur zwei vollkommen unterschiedliche Spektren aufweisen können.

Kein durchgehendes Spektrum

Die Spektren von Leuchtstofflampen sind nicht durchgehend kontinuierlich, sondern weisen Lücken auf. Dies wird mit dem Farbwiedergabeindex ausgedrückt. Glühlampen besitzen einen Wiedergabeindex nahe dem Idealwert 100. Bei Energiesparlampen variiert der Farbwiedergabeindex von beliebig geringen Werten um 50 in der Praxis bis über 90. Jedoch nimmt der Wirkungsgrad bei steigender Farbwiedergabe deutlich ab. Die Farbwiedergabe ist jedoch wichtig, um beleuchtete Objekte korrekt wahrzunehmen.

So erscheint Haut, beleuchtet mit geringem Farbwiedergabeindex, oft fahl oder grünlich. Zur Bestimmung des Farbwiedergabeindexes ist eine Messung des Spektrums der Lampe notwendig.

Unterschiedliche Lebensdauer

Die Lebensdauer von Glühlampen beträgt 1.000 h, bei Niedervolthalogenglühlampen bis zu 4.000 h. Die Lebensdauer von Energiesparlampen beträgt 2.000 bis 16.000 h. Hier sind typbedingt große Unterschiede vorhanden. So ist die integrierte Elektronik mancher Energiesparlampen auf hohe Effizienz, die anderer Lampen auf eine große Anzahl von Schaltzyklen optimiert.

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Redakteur: Hendrik Härter

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