Gourt Home::Gourt :: Gasentladungslampe
Gasentladungslampen sind Lichtquellen, welche zur Lichterzeugung entweder die spontane Emission durch atomare oder molekulare elektronische Übergänge oder aber die Rekombinationsstrahlung eines durch elektrische Entladung erzeugten Plasmas ausnutzen.
Bei dem das Plasma bildenden Gas kann es sich auch um Metalldämpfe (Natrium, Quecksilber) handeln (siehe auch Metalldampflampe), wobei immer auch Edelgase enthalten sind.
Die Strom-Spannungs-Kennlinie rechts steht in engem Zusammenhang mit den Leuchterscheinungen einer Gasentladungslampe. Im Bereich der unselbstständigen Entladung (1) fließt ein kleiner Strom. Bei (2) setzt die Glimmentladung ein. Die zur Aufrechterhaltung der Glimmentladung notwendige Betriebsspannung ist niedriger als die Zündspannung. Eine Steigerung der Spannung führt bei (3) zur Lichtbogenentladung. Sie zeichnet sich durch eine hohe Zündspannung, niedrige Betriebsspannung und hohen Strom aus.
Ein wesentliches Unterscheidungskriterium der Gasentladungslampen ist der Druck. Man unterscheidet:
- Niederdruckentladungslampen und
- Hochdruckentladungslampen
Niederdruckentladungslampe
Prinzip
Die Niederdruckentladungslampe zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektronen- und Gastemperatur kaum gekoppelt sind. Es herrscht kein thermisches Gleichgewicht. Die Entladungsform wird auch als Glimmentladung bezeichnet. Eine typische Anwendung ist die Leuchtstoffröhre.In einem teilevakuierten Glasrohr bildet sich an gegenüberliegenden Elektroden bei ausreichend hoher Spannung (größer 50 V) eine Glimmentladung aus. In der Nähe der Kathode (-) beobachten wir das negative Glimmlicht, in der Mitte bis zur Anode (+) die positive Säule.
Beispiele
Die Abbildungen zeigen verschiedene Bauformen von Glimmlampen, die aufgrund ihrer Konstruktion nur das negative Glimmlicht für die Lichterzeugung nutzen. Das Gas bestimmt die Farbe der Glimmentladung, z.B. strahlt Neon in intensivem Rot(siehe Spektrum). Früher gab es nach diesem Prinzip auch Ziffernanzeigeröhren.In Leuchtröhren (Kaltkathodenröhren), bei rotem Licht auch Neonröhren (dann mit rot emittierender Neonfüllung) genannt, liegen die Elektroden weit entfernt in einem dünnen Glasrohr. Hier leuchtet die positive Säule, wenn eine Spannung von mehreren kV (1000 Volt) anliegt. Andere Farben werden durch andere Füllungen und Leuchtstoffe erreicht.
Hochdruckentladungslampe
Prinzip
Os_xbo_massst.jpg Wächst die Stromdichte an, geht die Glimmentladung in eine Lichtbogenentladung über. Die Elektroden erreichen Temperaturen von mehreren 1000 °C.Aufgrund der höheren Dichte und der daraus resultierenden kleineren freien Weglänge der Teilchen befinden sich bei der Hochdruckentladungslampe (p > 0,1 bar = 10000 Pa) Elektronen- und Gastemperatur annähernd im Gleichgewicht. Im Gegensatz zur Niederdruckentladung sind die Spannungen niedrig und die Entladungsströme (typisch I > 1 A) liegen deutlich höher.
Anwendungen
Zur Straßen- und Industriebeleuchtung werden oft Natriumdampflampen eingesetzt. Natrium hat eine Doppellinie bei 589,0 und 589,6 nm, die die dominierende gelb-orange Farbwiedergabe bewirken. Das untere Niveau dieser Linien ist der Grundzustand, so dass die Strahlungsdichte dieser Resonanzlinien sehr hoch ist.
In Flutlichtanlagen werden Hochdruck-Gasentladungslampen mit Quecksilber-, Metall-Halogenid- oder Natriumdampffüllung eingesetzt. Die beste Farbwiedergabe haben die Xenonlampen gefolgt von den wesentlich billigeren Metall-Halogenid-Gasentladungslampen (nicht zu verwechseln mit Halogen-Glühlampen).
In Geschäfts-Auslagen werden daher oft Metall-Halogenid-Gasentladungslampen eingesetzt.
Ein prominentes Einsatzgebiet von Bogenlampen sind Kinoprojektoren. Dort werden Xenon-Gasentladungslampen eingesetzt. Die Leistung von Projektorlampen bewegt sich von 500 W bis 8 kW bzw. 15 kW bei IMAX-Kinos.
Bei Kraftfahrzeugen wird seit 1991 Xenonlicht in den Scheinwerfern verwendet. Hierbei handelt es sich um Quecksilberdampflampen mit Xenon als Füll- bzw. Startgas. Sie haben gegenüber Glühlampen bei gleicher Leistungsaufnahme einen höheren Lichtstrom. Ihre Blendwirkung ist umstritten. Vor allem bei Nebel wirkt sich der Blauanteil nachteilig aus, da die kurzwelligen blauen Spektralanteile des Lichts weitaus stärker gestreut werden als die langwelligen.
Alle Gasentladungslampen außer Blitzlampen benötigen zum Betrieb eine Strombegrenzung, da ansonsten die Ladungsträgerdichte und der Strom aufgrund der Stoßionisation schnell ansteigen, was bei Überspannungsableitern und Nulloden gewünscht ist, bei Lampen jedoch zu deren Zerstörung führt (siehe Kennlinie oben). Die Strombegrenzung wird durch einen Widerstand (Glimmlampen), eine Drossel oder ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG) erreicht.
Blitzlampen arbeiten dagegen oft ohne Strombegrenzung an einem Speicherkondensator, sind meist mit Xenon gefüllt und erzeugen innerhalb ca. 1 Millisekunde sehr hohe Lichtleistungen tageslichtähnlicher Qualität. Siehe hierzu auch Blitzlicht.
Eine Art von Gasentladungslampen ist auch die Schwefellampe. Sie ist elektrodenlos, und das Plasma wird durch Mikrowellenstrahlung erzeugt.
Siehe auch
Weblinks
- http://www.jogis-roehrenbude.de/Roehren-Geschichtliches/Glimmroehren/Glimmroehren.htm
- http://www.lampenmuseum.de
- www.landesgesundheitsamt.de zur Blendwirkung
"Gasentladungslampe"
