# Leuchtmittel

# Festkörperlampen

Festkörperlampen (engl. Incandescence Lamps) gehören zur Gruppe der Temperaturstrahler (Glühlampen). Durch einen Glühfaden, der in den meisten Fällen aus Wolfram (engl. Tungsten) besteht, wird ein Strom geschickt, der den Glühfaden erhitzt. Je höher die Temperatur des Glühfadens wird, desto höher ist die Lichtausbeute und Farbtemperatur. Dabei befinden sich nur ca. 10 % der ausgestrahlten Wellenlängen im sichtbaren Bereich (380 nm bis 750 nm) des elektromagnetischen Spektrums. Der größte Teil (ca. 90 %) der abgestrahlten Wellenlängen liegt im Infrarotbereich (> 750 nm), der vom Menschen als Wärme empfunden wird. Ein kleiner Teil (ca. 0,5 bis 1 %) der abgestrahlten Wellenlängen ist im Bereich der UV-Strahlung (< 380 nm).

Glühlampen haben eine Lichtausbeute von ungefähr 20 bis 25 lm/W und üblicherweise eine Farbtemperatur von 3200 K mit einer Glühwendeltemperatur von 2927° C. Der Farbtemperatur ist durch den Schmelzpunkt von Wolfram bei 3410° C (3683 K) Grenzen gesetzt. Glühlampen mit einer Farbtemperatur von 3200 K haben eine Lebensdauer von ungefähr 1000 bis 2000 Betriebsstunden. Die Lebensdauer von Glühlampen mit höheren Farbtemperaturen (z. B. 3400 K) ist durch den Betrieb in der Nähe des Schmelzpunktes des Glühfadens wesentlich geringer (ca. 20 Stunden). Der Verlauf der Farbtemperatur ist bei Glühlampen identisch mit der Judd’schen Geraden in der CIE-Normfarbtafel.

Um eine größere Leuchtdichte der Lichtquelle zu erreichen, wird durch Wendelung des Glühfadens der Leuchtkörper verkleinert. Je kleiner der Leuchtkörper ist, desto besser kann das emittierte Licht über Reflektoren oder Linsen in gewünschte Richtungen gelenkt werden. Bei Glühlampen für Studioscheinwerfer werden einzelne Teile der Glühwendel in einer Ebene nebeneinander angeordnet, dass sie sich in der Hauptstrahlrichtung gegenseitig nicht abschatten. Dies wird auch als monoplane Anordnung der Wendelschenkel bezeichnet. Bei der biplanen Anordnung der Wendelschenkel werden die einzelnen Glühwendelteile in der Ebene zusätzlich untereinander versetzt, wodurch die Breite des Leuchtkörpers weiter verringert werden kann. Um einen elektrischen Überschlag zwischen einzelnen Wendelschenkeln zu vermeiden, muss ein Mindestabstand zwischen den Wendeln eingehalten werden. Nur bei Scheinwerfern (z. B. Flutern), bei denen ein großer Reflektor gleichmäßig beleuchtet werden muss, wird eine einzige lange Glühwendel verwendet, um eine flächige Ausleuchtung zu erreichen.

Die Glühwendel ist in einem mit Gas gefüllten Glaskolben untergebracht. Das Gas verhindert die Oxidation und damit eine Schwärzung des Glaskolbens durch Wolframpartikel, die bei hohen Temperaturen von der Glühwendel verdampfen. Die Betriebstemperatur bestimmt die Lebensdauer der Glühlampe, da bei hohen Temperaturen mehr Wolframpartikel verdampfen als bei niedrigen. Erreicht der Glühfaden das Ende seiner Lebensdauer, ist er an einigen Stellen durch den Verdampfungsprozess so dünn, dass er bei den mechanischen Belastungen des Betriebs reißt. Je nach Art der Gasfüllung unterscheidet man zwischen Allgebrauchslampen (Haushalts-Glühlampen) und Halogen-Glühlampen. Allgebrauchslampen haben üblicherweise eine Gasfüllung aus einem Argon-Stickstoff-Gemisch (90 % - 10 %).

Die Gasfüllung von Halogen-Glühlampen besteht aus Halogenverbindungen (Brom, Jod, Fluor), mit denen eine höhere Lichtausbeute und eine verlängerte Lebensdauer erzielt werden. Durch die Halogenverbindungen entsteht der sog. Halogenkreisprozess, mit dem während der gesamten Lebensdauer der Glühlampe ein konstanter Lichtstrom und eine konstante Farbtemperatur erreicht werden kann. Die von der Glühwendel verdampften Wolframpartikel verbinden sich bei Temperaturen um 1400° C mit Halogenpartikeln. Durch Konvektion gelangen diese Verbindungen wieder in die Nähe der Glühwendel, wo sie wegen der dort vorherrschenden hohen Temperaturen (> 1400° C) in ihre Bestandteile zerfallen. Die Wolframpartikel schlagen sich auf der Glühwendel nieder, das Halogen wird für einen neuen Kreisprozess frei. Bei diesem Kreisprozess schlagen sich die Wolframpartikel jedoch nicht gleichmäßig auf der Glühwendel nieder, sondern lagern sich so ab, dass die Glühwendel im Laufe der Zeit aus dicken und dünnen Zonen besteht. Wird die Glühwendel an einer Stelle zu dünn, bricht sie unter der Betriebsbelastung.

Der Glaskolben von Halogen-Glühlampen besteht entweder aus Hart- oder Quarzglas. Die Wände von Quarzglaskolben sind sehr dick und besitzen einen hohen Schmelzpunkt, wodurch auch bei hohen Temperaturen kleine Kolbenvolumina mit einem hohen internen Druck erreicht werden können. Glaskolben aus Hartglas sind wesentlich dünner und haben ein größeres Volumen mit einem geringeren internen Druck. Die Lebensdauer von Quarzglas-Glühlampen ist doppelt so groß wie die von Hartglas-Glühlampen, sie sind jedoch auch doppelt so teuer. Die in der Studio- und Veranstaltungstechnik eingesetzten Glühlampen bestehen in den meisten Fällen aus einem Glaskolben aus Quarzglas. Quarzglas filtert jedoch die für den menschlichen Organismus schädlichen UV-Anteile der emittierten Lichtstrahlung nicht aus. Eine längere Bestrahlung der Haut mit Quarzglas-Glühlampen kann einen Sonnenbrand der Haut auslösen. Ebenfalls kann die Netzhaut des Auges durch die UV-Strahlung geschädigt werden. Bei Scheinwerfern mit Linsensystemen wird die UV-Strahlung durch das Borosilikatglas der Linse gefiltert.

Beim Anlegen einer sinusförmigen Spannung an eine Glühlampe wird bei jeder Halbwelle die Glühwendel erschüttert. Die Glühwendel beginnt beim Einschalten einer Spannung zu vibrieren, was sich durch ein Geräusch bemerkbar macht. Glühlampenhersteller versuchen diesen Effekt durch an die Netzfrequenz angepasste Abstände der Wendelhalterungen zu vermindern. Ebenfalls werden nichtmagnetische Drähte zum Halten der Wendeln verwendet, um die Vibrationen zu dämpfen. Die Vibrationen verstärken sich zusätzlich, wenn Dimmer mit Phasenanschnitt-Steuerung verwendet werden. Hier wird die Spannung in jeder Halbwelle plötzlich eingeschaltet, wodurch die Glühwendel plötzlich erschüttert wird. Die Vibration der Glühwendel ist am stärksten bei 50 % der maximalen Spannung, da hier der Thyristor bei einem Winkel von 90° (Scheitelpunkt der Sinushalbwelle) zündet und die Spannung einschaltet. Manche Dimmerhersteller versehen Thyristor-Dimmer mit Drosseln, die den plötzlichen Sprung in der Steuerspannung glätten und so die Vibrationen der Glühwendel abschwächen.

Beim erstmaligen Einschalten der Versorgungsspannung kann der Einschaltstrom 10- bis 17-mal höher sein als im normalen Betrieb einer Glühlampe. Durch den hohen Einschaltstrom erhitzt sich die Glühwendel, wodurch deren elektrischer Widerstand steigt und der Strom sinkt. Dieser Vorgang dauert ungefähr 0,2 s bis 0,8 s. Die Höhe des Einschaltstroms muss bei der Dimensionierung von Sicherungen und Schaltern mit einbezogen werden.

Halogen-Glühlampen sind für spezifische Betriebsspannungen konstruiert. Der Hersteller legt dabei die Betriebsspannung, Farbtemperatur, Lebensdauer und Leistung fest. Wird einer dieser Parameter beim Betrieb verändert, ändern sich alle anderen Parameter entsprechend, da sie voneinander abhängig sind. Generell gilt:

Beim Umgang mit Halogen-Glühlampen muss beachtet werden, dass der Glaskolben bei Betrieb sehr heiß wird. Selbst im abgekühlten Zustand ist ein Kontakt der Haut mit dem Glaskolben zu vermeiden. Fettrückstände der Haut verbrennen durch die hohen Temperaturen auf der Glaskolbenoberfläche und führen zu Verunreinigungen des Glaskolbens und damit zur Verminderung der Lichtausbeute.

# Übliche Defekte bei Halogen-Glühlampen

• Wendelbruch: Glühwendel bricht ohne erkennbare Deformation mit einer scharfen Bruchstelle ohne Schmelzerscheinungen, die meistens durch Transporterschütterung verursacht wird.
• Luftzieher: Durch feine Risse im Kolben, die sich im Laufe der Zeit oder während des Betriebes bilden können, dringt Luft in das Lampeninnere ein. Kurz nach dem Einschalten bildet sich ein weißlichgelber bis blauer Niederschlag auf der Kolbeninnenwand. Die Glühwendel brennt dann sehr schnell durch.
• Verunreinigte Gasfüllung: Kann zu vorzeitiger Schwärzung oder zu Niederschlägen auf der Glaskolbeninnenseite führen.
• Unterbrochene Stromzufuhr im Sockel: Als Folge zu starker Hitzeentwicklung im Glaskolben oder fehlender Lötung.

# Wendelformen

# Gasentladungslampen

Bei Gasentladungslampen wird ein Gasgemisch durch einen Stromfluss zum Leuchten angeregt. Das Gasgemisch befindet sich in einem Glaskolben, in dem zwei Elektroden eingebracht sind. Das Gemisch besteht in den meisten Fällen aus einer Mischung verschiedener Gase, Quecksilber, Natrium, Halogenverbindungen und den sog. seltenen Erden, einer Sondergruppe der Metalle. Insgesamt gibt es über 40 Elemente, die in Gasentladungslampen eingesetzt werden, wobei jeder Leuchtmittelhersteller ein eigenes (geheimes) Gemisch verwendet und eine dementsprechend eigene Referenzbezeichnung vergibt. Gasentladungslampen ähnlichen Typs von verschiedenen Herstellern haben jedoch in den meisten Fällen gleiche Eigenschaften. Die elektrische Energie des Stromflusses regt die Elemente im Gasgemisch an, so dass sie Licht in bestimmten Wellenlängenbereichen abgeben. Natrium emittiert hauptsächlich gelbes Licht, Quecksilber blau-gelbes Licht und einen großen Anteil kurzwelliger UV-Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektrums. Das Element Thallium wird z. B. benutzt, da es hauptsächlich grünes Licht emittiert.

Wegen diesen Strahlungseigenschaften der verwendeten Elemente besteht das Spektrum einer Gasentladungslampe aus verschiedenen Einzelfarben, die im Spektrum nicht kontinuierlich verteilt sind. Dieses diskontinuierliche Spektrum wird auch als Linienspektrum bezeichnet. Die angegebene Farbtemperatur einer Gasentladungslampe entspricht wegen dem Linienspektrum nur einer Annäherung an die Judd’schen Geraden der CIE-Normfarbtafel (korrelierte Farbtemperatur, siehe Kapitel Farbtemperatur). Die Festlegung der Farbtemperatur für eine Gasentladungslampe erfolgt über die Auswahl der entsprechenden Einzelbestandteile und deren Mengen im Gasgemisch. Der Farbwiedergabeindex RA einer Gasentladungslampe ist umso besser, je mehr Einzellinien im Linienspektrum vorhanden sind.

Generell ist die Lebensdauer einer Entladungslampe von der Strombelastung, der Brennzeit und der Schalthäufigkeit abhängig. Lebensdauerangaben des Herstellers beziehen sich jeweils auf feste Betriebsbedingungen, die in der Praxis nicht immer gegeben sind.

Gasentladungslampen benötigen für den Betrieb ein Vorschaltgerät zur Strombegrenzung. Dieses ist notwendig, da alle Gasentladungslampen eine negative Widerstandskennlinie besitzen, d. h., beim Ansteigen des Stroms sinkt der Widerstand der Gasfüllung im Glaszylinder. Ohne eine Strombegrenzung wird der durch die Gasfüllung fließende Strom immer größer, bis schließlich die Lampe zerstört wird. Die Strombegrenzung findet über eine Spule statt, die auch als Ballast, Drossel oder induktives Vorschaltgerät bezeichnet wird. Beim Einsatz von induktiven Vorschaltgeräten tritt die sog. Blindleistung auf, die mit dem Cos-Leistungsfaktor (sprich: Cosinus-Phi) angegeben wird und eine tatsächliche Verlustleistung darstellt. Um die effektive Leistung eines Leuchtmittels zu erhalten, muss die Lampenleistung durch den Cos-Leistungsfaktor des Ballasts dividiert werden, wobei eine Betriebsleistung entsteht, die erheblich höher ist als die Lampenleistung. Der Cos-Leistungsfaktor hat üblicherweise einen Wert zwischen 0,5 und 0,8. Durch Hinzufügen einer Blindleistungskompensation, einem Kondensator, lässt sich der Cos-Leistungsfaktor verbessern, so dass annähernd ein Wert von 1 erreicht wird.

Durch den Einsatz von elektronischen Vorschaltgeräten mit Blindleistungskompensation kann die Blindleistung ebenso nahezu vermieden werden. Werden jedoch elektronische Vorschaltgeräte mit schlechtem Leistungsfaktor verwendet, können sich im elektronischen Vorschaltgerät hochfrequente Anteile bilden, die sich der sinusförmigen Netzspannung überlagern, was zu deren Verzerrung führt. Diese Verzerrungen können zum Beispiel Generatoren (Aggregaten) große Probleme bereiten, da der Wert der Spannung kurzzeitig verändert wird. Der automatische Spannungsregler des Generators regelt die entstehende Differenz aus mit dem Ergebnis, dass angeschlossene Geräte mit einer Unter- oder Überspannung versorgt werden. Ebenso können Spannungsspitzen, ausgehend vom elektronischen Vorschaltgerät, in das Versorgungsnetz übertragen werden. Andere am gleichen Netz angeschlossene Geräte können durch diese Spannungsspitzen beeinflusst oder gestört werden. Elektronische Vorschaltgeräte können anfällig sein für Funkstörungen, die sich der Ausgangsspannung überlagern und eine Störquelle für in der Nähe befindliche Mikrofone bilden. Diese Probleme lassen sich nur durch elektronische Vorschaltgeräte vermeiden, die einen guten bis sehr guten Leistungsfaktor besitzen und mit qualitativ hochwertigen Filtern und Bauteilen ausgestattet sind. Ein wichtiger Punkt beim Einsatz von elektronischen Vorschaltgeräten ist die Betriebstemperatur. Ist diese zu hoch, kommt es zu einer Überhitzung der Elektronik und damit zum Totalausfall des Vorschaltgerätes, also auch der Lampe. Eine Kühlung des Vorschaltgerätes mit einem Lüfter erzeugt jedoch in den meisten Fällen unerwünschte Geräusche, die in vielen Anwendungsbereichen als störend empfunden werden. Induktive Vorschaltgeräte mit einer guten Blindleistungskompensation sind gegenüber höheren Betriebstemperaturen wesentlich unempfindlicher und haben kaum wesentliche Nachteile gegenüber elektronischen Vorschaltgeräten.

Sowohl induktive wie auch elektronische Vorschaltgeräte mit einem schlechten Leistungsfaktor verschwenden einen Teil der Eingangsleistung. Aus diesem Grund müssen elektrische Versorgungssysteme von vornherein für eine größere Leistung ausgelegt sein. In Drehstromsystemen, in denen der Neutralleiter idealerweise spannungsfrei bleibt, muss dieser in Kombination mit Geräten mit schlechtem Leistungsfaktor wesentlich größer dimensioniert werden.

# Niederdrucklampen

Bei Niederdrucklampen ist der Abstand zwischen den Elektroden in der Regel groß. Leuchtmittel dieses Typs haben einen geringen Innendruck und sind meistens stabförmig ausgeführt. Die größte Gruppe der Niederdrucklampen bilden die Leuchtstofflampen. Bei Niederdrucklampen wird durch einen elektrischen Strom das Gasgemisch zwischen den beiden Elektroden gleichmäßig zum Leuchten angeregt.

# Natriumdampf-Niederdrucklampen

Fast die gesamte abgegebene Strahlung einer Natriumdampf-Niederdrucklampe befindet sich im gelben Bereich des Spektrums (588 - 589 nm), also in der Nähe der maximalen Hellempfindlichkeit der Augen. So erreichen Natriumdampf-Niederdrucklampen eine außergewöhnlich gute Lichtausbeute von bis zu 180 lm/W. Eine Farbwiedergabe ist jedoch nicht möglich, da die Lampen nur monochromatisches gelbes Licht ausstrahlen. Alle farbigen Gegenstände erscheinen in verschiedenen Gelbstufen. Die Sehschärfe ist jedoch durch die fehlende chromatische Aberration (wellenlängenabhängige Brechkraft der Augenlinse) hoch, zusätzlich wird das Kontrastsehen begünstigt. Aus diesen Gründen werden Natrium-Dampflampen sehr häufig im Straßenverkehr eingesetzt. Für bühnentechnische Anwendungen eignet sich dieser Lampentyp wegen seines monochromatischen Verhaltens nicht. Die Einbrennzeit bis zum Erreichen des vollen Lichtstroms beträgt üblicherweise 10 bis 20 Minuten, wobei Natriumdampf-Niederdrucklampen nach Abschaltung sofort wieder zündbar sind. Der Einfluss von kurzzeitigen Spannungsschwankungen (10 %) ist gering.

# Leuchtstofflampen

Leuchtstofflampen gehören zur Gruppe der Langbogenlampen und bestehen aus einem Silikatglaszylinder, der unter einem niedrigen Druck mit Quecksilberdampf gefüllt ist. Dem Quecksilberdampf werden zur Verbesserung der Zündeigenschaften geringe Mengen von Argon und Neon zugesetzt. An den jeweiligen Enden des Glaszylinders befinden sich Elektroden, die aus einem Wolframdraht bestehen. Im Betriebszustand fließt zwischen den beiden Elektroden ein Strom, der den Quecksilberdampf zum Emittieren einer Strahlung anregt. Die spektralen Anteile des entstehenden Linienspektrums befinden zu einem großen Teil im kurzwelligen UV-Bereich (254 nm) des elektromagnetischen Spektrums. Eine auf der Innenwand des Glaszylinders aufgetragen Leuchtschicht aus verschiedenen Metallsalzen verschiebt das kurzwellige Linienspektrum aus dem UV-Bereich in den sichtbaren Bereich. Durch verschiedene Mischungsverhältnisse der Leuchtschichtbestandteile lassen sich unterschiedliche Lichtfarben realisieren.

Die möglichen Lichtfarben werden grundsätzlich in die drei Lichtfarbarten Weiß, Warmton und Tageslicht eingeordnet. Diese Lichtfarbarten sind auch als De-Luxe-Ausführung mit einer verbesserten Farbwiedergabe erhältlich und werden überall dort eingesetzt, wo es auf eine natürliche Farbwiedergabe ankommt. Leuchtstofflampen in De-Luxe-Ausführung haben jedoch in der Regel eine geringere Lichtausbeute als Lampen in normaler Ausführung. Leuchtstofflampen mit der Lichtfarbe Weiß erreichen eine gute Farbwiedergabe bei einer hohen Lichtausbeute. Das Linienspektrum von Weißtonlampen in De-Luxe-Ausführung kommt dem Spektrum des Sonnenlichts sehr nahe. Leuchtstofflampen mit der Lichtfarbe Warm enthalten vornehmlich langwelligere spektrale Anteile wie Gelb, Orange und Rot. Diese warmen Farben werden von Warmtonlampen besonders gut wiedergegeben. Warmtonlampen in De-Luxe-Ausführung entsprechen bis auf einige geringe kurzwellige spektrale Anteile (blau) dem natürlichen Sonnenlicht und haben eine gute Farbwiedergabeeigenschaft mit einer Betonung der langwelligeren, rötlichen spektralen Anteile. Tageslichtlampen sind auf die Lichtfarbe des natürlichen Tageslichts bei bedecktem Himmel abgestimmt und besitzen im Gegensatz zu allen anderen Lampen einen relativ großen kurzwelligen, blauen spektralen Anteil. Mit Tageslichtlampen wird nur bei hohen Beleuchtungsstärken (>1000 lux) eine angenehme Farbwiedergabe erreicht. Gegenstände mit einem höheren Rotanteil erscheinen unter Tageslichtlampen grauhaltig. So genannte Dreibandenleuchtstofflampen haben besonders stark ausgeprägte Spektrallinien im blauen, grünen und roten Bereich des Linienspektrums, wodurch eine besonders gute Farbwiedergabe mit einer hohen Lichtausbeute von 96 lm/W erzielt werden kann.
Da Leuchtstofflampen mit Wechselspannung betrieben werden, besteht der von einer Lampe abgegebene Lichtstrom aus einem zeitlich konstanten Lichtstromanteil, dem ein zweiter, mit 100 Hz pulsierender Lichtstromanteil überlagert ist. Dieser Effekt wird auch als Welligkeit des Lichtstroms bezeichnet und ist unter bestimmten Voraussetzungen als Flackern wahrzunehmen. Die Welligkeit des Lichtstroms hängt von der Nachleuchtzeit (Phosphoreszenz) der auf der Glaszylinderinnenseite angebrachten Leuchtschicht ab. Die Nachleuchtzeit ist je nach Farbtonart der Leuchtschicht unterschiedlich lang. Bei Warmtonlampen ist sie am größten, so dass der pulsierende Lichtstromanteil am geringsten ausfällt. Bei Tageslichtlampen erreicht der pulsierende Lichtstromanteil ein Maximum, da die Nachleuchtzeit der Leuchtschicht am geringsten ist. Mit schaltungstechnischen Maßnahmen lässt sich bei Verwendung von mehreren Leuchtstofflampen die Welligkeit des Lichtstroms vermindern, wobei jedoch einige Regeln eingehalten werden müssen.

Der Druck und damit die optimalen Betriebsbedingungen des Quecksilberdampfs im Glaszylinder hängen entscheidend von der Umgebungstemperatur ab. Die beste Lichtausbeute wird bei einer Lampenumgebungstemperatur von 20 bis 25° C erreicht. Die insgesamt von einer Leuchtstofflampe aufgenommene elektrische Leistung wird nur zu ungefähr 25 % in Licht umgewandelt. Die restlichen 75 % sind Abfallprodukte in Form von Wärme (Infrarotstrahlung). Unter diesen Voraussetzungen können die optimalen Umgebungstemperaturen schnell überschritten werden, was zu einem Sinken der Lichtausbeute führt. Bei Anwendungen mit besonders hohen oder niedrigen Temperaturen ist der Einsatz von Standard-Leuchtstofflampen unzweckmäßig. Um bei niedrigen Temperaturen (z. B. im Freien) trotzdem noch eine ausreichende Lampenumgebungstemperatur zu gewährleisten, können die Lampen mit Schutzrohren aus Glas oder Plastik versehen werden. Bei Lampen für höhere Temperaturbereiche wird das Quecksilber in der Gasfüllung durch Cadmium- oder Indium-Amalgam ersetzt. Das mit diesen Amalgamen erzeugte Gasgemisch ist gegenüber erhöhten Temperaturen wesentlich unempfindlicher. Für spezielle Anwendungsfelder oder Extremsituationen sind Leuchtstofflampen im Handel erhältlich, die dementsprechend abgestimmt sind.

Der Lichtausbeute von Leuchtstofflampen hängt von der angelegten Netzspannung ab. Ist die Netzspannung größer als die notwendige Betriebsspannung, erhöht sich die Lichtausbeute bei gleichzeitiger Verringerung der Lebensdauer des Leuchtmittels und des Vorschaltgerätes. Die Lichtausbeute von Leuchtstofflampen ist rund dreimal größer als die von vergleichbaren Glühlampen bei einer 7,5-fach längeren Lebensdauer, wobei die Lebensdauer einer Leuchtstofflampe entscheidend von deren Schalthäufigkeit abhängt. Aus diesen Gründen eigenen sich Leuchtstofflampen sehr gut für Anlagen im Dauerbetrieb. Bei neuen Leuchtstofflampen kann es durch Unreinheiten in der Entladungsstrecke zu wirbelnden Entladungen kommen. Dieser Defekt lässt sich durch Einbrennen der Lampe zwischen 10 und 50 Stunden behoben.

Leuchtstofflampen gibt es in verschiedenen Formen, Leistungsstufen und Lichtfarben. Grundsätzlich wird zwischen der Stabform, Ringform und U-Form unterschieden. Stabförmige Lampen gleicher Leistungsstufe haben jedoch konstruktionsbedingt eine um 15 bis 20 % höhere Lichtausbeute als vergleichbare Ring- oder U-Form-Lampen. Kompaktleuchtstofflampen sind modifizierte Niederdrucklampen mit zum Teil geringerer Lampenlänge und Leistung. Sie sind in der Regel mit einer normalen Glühlampenfassung (E40) ausgerüstet und haben gegenüber Glühlampen eine um bis zu achtfach erhöhte Lebensdauer. Ebenso liefern sie einen Lichtstrom, der siebenmal so groß ist wie bei vergleichbaren Glühlampen. Die kompakte Bauform bereitet jedoch beim Zünden der Gasfüllung mehr Probleme als bei normalen Leuchtstofflampen, so dass Kompaktleuchtstofflampen beim Einschalten mehr flackern.

Um den ersten Anfangswiderstand der Gasfüllung zu überwinden, ist ein Starter notwendig. Der Starter besteht aus einem Bimetallschalter, der sich beim Einschalten der Spannung schließt und die Lampenelektroden vorheizt. Durch Öffnen des Schalters nach einer bestimmten Zeit erzeugt die Spule einen Induktionsspannungsstoß von einigen 100 bis 1000 Volt Spannung, mit dem das Leuchtmittel gezündet wird. Anschließend regelt das Vorschaltgerät den Stromfluss.

Elektronische Vorschaltgeräte für Leuchtstofflampen erzeugen eine hochfrequente Lampenspannung mit einer Frequenz von 20 bis 50 kHz. So kann die Lichtausbeute um 30 % verbessert sowie die Lebensdauer um 50 % erhöht werden. Ebenfalls kommt durch die hohe Frequenz der Lampenspannung die Welligkeit nicht mehr zum Tragen.

Elektronische Vorschaltgeräte ermöglichen flackerfreie Einschaltvorgänge sowie problemlose Helligkeitssteuerungen von 1 - 100 %. Die Helligkeitssteuerung wird mit dem Prinzip der Phasenanschnittssteuerung erreicht, wobei diese nicht mit allen Leuchtstofflampentypen möglich ist.

Übliche Durchmesser für Leuchtstofflampen:

# Hochdrucklampen

Bei Hochdrucklampen steht das Gasgemisch im Glaskolben unter Hochdruck. Beim Anlegen einer Spannung entsteht durch einen Stromfluss zwischen zwei Elektroden ein Leuchtbogen. Je nach Abstand der Elektroden voneinander wird zwischen Kurzbogen- und Mittelbogenlampe unterschieden. Bei Kurzbogenlampen ist der Abstand der Elektroden sehr klein, so dass die Lichtquelle annähernd Punktform hat und eine hohe Leuchtdichte entsteht. Der Elektrodenabstand der Mittelbogenlampe ist etwas größer. Es entsteht ein ellipsenförmiger Lichtbogen mit einer geringeren Leuchtdichte. Die Farbtemperatur kann bei der Mittelbogenlampe auf der Länge des Leuchtbogens variieren. Scheinwerferhersteller bevorzugen Leuchtmittel mit annähernd punktförmiger Lichtquelle, da diese bessere Voraussetzungen für die Konstruktion von effektiven optischen Systemen liefern.

Zu den Hochdrucklampen zählen zum Beispiel Halogen-Metalldampflampen (HMI, MSR, CID, CSI) und Quecksilberdampf-Hochdrucklampen (HQL, HPL). Xenon-Lampen (XBO, EMI) gehören zu der Gruppe der Höchstdrucklampen und haben teilweise andere Konstruktionsmerkmale und Eigenschaften als Hochdrucklampen.

Um den Leuchtbogen einer Hochdrucklampe zu zünden, wird mit einem Zünder eine Hochspannung (ca. 2.000 V - 10.000 V) an die Elektroden angelegt. Mit Hilfe der Hochspannung wird der Widerstand der Gasfüllung überwunden und ein Stromfluss hergestellt, der den Leuchtbogen etabliert. Ist der erste Widerstand überwunden, regelt ein Vorschaltgerät den weiteren Stromfluss. Die Zündzeit liegt üblicherweise zwischen 0,5 und 3 Sekunden. Längere Zündzeiten sind nicht erwünscht, da sonst die für den Zünder erforderlichen Bauteile größer dimensioniert werden müssten. Die Länge der Zündung wird in der Regel über einen elektronischen Zeitschalter geregelt. Lampenhersteller spezifizieren für Leuchtmittel eine minimale Zündzeit für ein erfolgreiches Zünden des Leuchtmittels. Ebenso wird die Anzahl der Zündungen pro Minute festgelegt, die überschritten werden darf.

Die Betriebsspannung einer Hochdrucklampe liegt ungefähr zwischen 70 V für niedrige Leistungsstufen und 225 V für höhere Leistungsstufen. Oberhalb dieser Spannungen wird der Widerstand des Leuchtmittels sehr gering, was zu einem überproportionalen Stromfluss und damit zu einer Zerstörung des Leuchtmittels führt.

Im ausgeschalteten Zustand und bei Raumtemperatur lagern sich einige Bestandteile der Gasfüllung als fester Niederschlag an den Innenwänden des Glaskolbens und den Elektroden ab. Beim Zünden des Leuchtmittels müssen diese Bestandteile erst vollständig durch die entstehende Hitze verdampfen, um die gewünschten spektralen Eigenschaften des Leuchtbogens zu erhalten. Dieser Einschaltvorgang dauert in der Regel mindestens 1 - 2 Minuten, teilweise auch länger. Nach dem Ausschalten von Hochdrucklampen ist ein sofortiges Zünden des Leuchtmittels nicht möglich, da der interne Druck und damit der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden zu hoch ist. Das Gasgemisch muss zur Verminderung des Innendrucks ca. 2 bis 5 Minuten abkühlen, um eine Wiederzündung zu ermöglichen. Es gibt Lampentypen, die nach einem Ausschalten sofort wieder zündbar (Hot Restrike) sind. In diesem Fall wird lediglich eine Zündspannung von 20.000 bis 70.000 V angelegt, um den höheren internen Druck und damit den größeren Widerstand zwischen den Elektroden zu überbrücken.

Um dem hohen internen Druck standzuhalten, sind Glaskolben für Hochdrucklampen aus stabilem Quarzglas hergestellt. Hochdrucklampen produzieren neben den sichtbaren Farben auch Anteile im UV-Bereich des Spektrums, die vom Quarzglaskolben nicht absorbiert werden (siehe Bild 16.2). Aus diesem Grund muss ein direkter Kontakt mit einem brennenden Leuchtmittel vermieden werden, da die austretende UV-Strahlung Augen und Haut verbrennen kann. Im schlimmsten Fall kann sich die Netzhaut des Auges ablösen, wenn zu viel von der schädlichen UV-Strahlung in das Auge fällt.

Hochdrucklampen müssen immer mit einer Linse oder einem Schutzglas ausgerüstet sein. Die üblicherweise eingesetzten Linsen aus Borosilikatglas haben zum Glück die Eigenschaft, schädliche UV-Strahlung aus dem Lichtstrahl herauszufiltern. Wegen der gesundheitsgefährdenden UV-Strahlung schreiben Sicherheitsvorschriften vor, dass beim Öffnen des Lampengehäuses das Leuchtmittel über einen Kontakt ausgeschaltet werden muss.

Beim Umgang mit Hochdrucklampen muss beachtet werden, dass der Glaskolben bei Betrieb sehr heiß wird. Selbst im abgekühlten Zustand ist ein Kontakt der Haut mit dem Glaskolben zu vermeiden. Fettrückstände der Haut verbrennen durch die hohen Temperaturen auf der Glaskolbenoberfläche und führen zu Verunreinigungen des Glaskolbens und damit zur Verminderung der Lichtausbeute.

Das Ende der Lebensdauer einer Hochdrucklampe ist nicht immer offensichtlich. Nach längerer Betriebsdauer vergrößert sich der Abstand zwischen den Elektroden durch das langsame Abbrennen derselben. Durch den vergrößerten Abstand zwischen den Elektroden lässt sich das Leuchtmittel schlechter zünden, es werden unter Umständen mehrere Zündversuche nötig, um einen konstanten Leuchtbogen zu erzielen. Die Verlängerung des Leuchtbogens kann zu einer geringen Veränderung der Farbtemperatur führen. Ebenso wird durch diese Verlängerung das optische System schlechter ausgenutzt, wobei die Lichtleistung verringert wird. Ein weiterer Nachteil ist, dass sich bei Hochdrucklampen im Laufe der Zeit kleine Partikel auf der Innenseite des Glaskolbens absetzen und eine Trübung verursachen, die für das Auge nicht sichtbar ist. Der Leuchtbogen wird jedoch durch den Glaskolben gestreut, was zu einer effektiven Vergrößerung der Lichtquelle und damit zu einer schlechteren Ausnutzung des optischen Systems des Scheinwerfers führt. Diese optische Verschlechterung fällt am stärksten bei Scheinwerfern mit elliptischen Reflektoren und Verfolgerscheinwerfern auf, bei denen nach rund der Hälfte der Leuchtmittel-Betriebsdauer die Helligkeit um bis zu 50 % abnehmen kann.

Hochdrucklampen liefern während ihrer gesamten Lebensdauer einen relativ konstanten Lichtstrom mit einer Effizienz von ungefähr 95 Lumen pro Watt Lampenleistung. Im Vergleich mit Glühlampen ist die Lichtausbeute pro Watt also wesentlich besser. Dabei darf jedoch nicht der Leistungsverlust durch das notwendige Vorschaltgerät verschwiegen werden (siehe weiter oben).

Durch die stetige Amplitudenänderung der angelegten Netzwechselspannung flackert der Leuchtbogen einer Gasentladungslampe in der doppelten Frequenz der angelegten Netzspannung. Im Gegensatz zum menschlichen Auge nehmen Film- und Fernsehkameras mit höheren Verschlusszeiten dieses Flackern sehr deutlich wahr und produzieren in periodischen Abständen Einzelbilder mit reduzierten Intensitäten. Dieses Flackern kann durch den Einsatz von elektronischen Vorschaltgeräten vermieden werden. Ein elektronisches Vorschaltgerät schaltet mit einer Schaltfrequenz von 20 bis 50 kHz zwischen den positiven und negativen Halbwellen der Netzwechselspannung hin und her. Nach einer Glättung der hochfrequenten Schaltfrequenz steht eine rechteckförmige Ausgangsspannung mit einer Frequenz von 40 bis 400 Hz zur Verfügung, bei der die Lichtintensität des Leuchtbogens auch bei hohen Verschlusszeiten einer Kamera konstant zu sein scheint. Diese flackerfreien Vorschaltgeräte werden auch als „Flicker Free“ bezeichnet und beworben.

Werden elektronische Vorschaltgeräte nicht für flackerfreie Anwendungen verwendet, werden die rechteckförmigen Ausgangsspannungen durch elektronische Filter zu annähernd sinusförmigen Ausgangsspannungen gerundet.

Dieses ist notwendig, da die rechteckförmigen Spannungen ein hörbares Geräusch im Vorschaltgerät und in den Elektroden des Leuchtmittels hervorrufen können. Ohne die sinusförmige Rundung der Ausgangsspannung können sich ebenfalls hochfrequente Anteile der Schaltfrequenzen der rechteckförmigen Ausgangsspannung überlagern, was ein hochfrequentes „Pfeifen“ des Leuchtmittels zur Folge hat.

Diese hochfrequenten Anteile der Lampenspannung können ebenfalls zu einer Instabilität des Leuchtbogens führen. Mit elektronischen Vorschaltgeräten ist es möglich, Leuchtmittel bis zu einem Grad von ungefähr 50 % zu dimmen. Unterhalb von 50 % wird der Leuchtbogen instabil, d. h., der Stromfluss zwischen den Elektroden reißt plötzlich ab. Ein Nebeneffekt der Intensitätsverminderung ist eine Verschiebung der Leuchtmittel-Farbtemperatur.

Die Betriebsspannung von Hochdrucklampen des gleichen Herstellers und Typs kann bei verschiedenen Lampen leicht variieren, da sie üblicherweise nicht vollautomatisch produziert werden. So entstehen selbst bei Lampen des gleichen Typs leichte Lichtstärkevariationen. Die Betriebsspannung einer Lampe kann sich ebenfalls im Laufe der Lebensdauer verändern. Lampen des gleichen Typs, aber von unterschiedlichen Herstellern haben mitunter größere Betriebsspannungsunterschiede. Diese Probleme führen dazu, dass einige Lampen früher als andere das Ende ihrer Lebensdauer erreichen oder im Betrieb unter Umständen sichtbare Intensitäts- und Farbtemperaturunterschiede aufweisen. Das Problem der variablen Betriebsspannungen kann mit elektronischen Vorschaltgeräten gemildert werden, die eine optimale Betriebsspannung ermitteln und diese entsprechend einstellen. Über diesen Mechanismus, der auch als Power Control bezeichnet wird, kann die Betriebsleistung und damit die Farbtemperatur und Leuchtstärke über die gesamte Lebensdauer der Lampe hinweg konstant gehalten werden.

# Quecksilberdampf-Hochdrucklampe (HQL, HPL)

Quecksilberdampf-Hochdrucklampen haben eine Gasfüllung aus Quecksilber und Argon, wobei das Argon für den Aufbau der Entladung zuständig ist. Die Entladungswärme erhitzt das Quecksilber und bringt es zum Verdampfen. Nach 3 bis 5 Minuten liefern Quecksilberdampf-Hochdrucklampen den vollen Lichtstrom. Wird der Strom während des Betriebs für mehr als 10 Millisekunden abgestellt, verlischt die Lampe und kann erst nach einer Abkühlzeit von 5 bis 15 Minuten wieder gezündet werden. Neben einem einfachen Vorschaltgerät wird kein spezielles Zündgerät für die Zündung des Gasgemischs benötigt.

Kurzzeitige Spannungsschwankungen ( 10 %) haben einen geringen Einfluss auf die Lebensdauer, die einen Wert von 20.000 Betriebsstunden erreichen kann. Bei längerer Betriebsdauer tritt jedoch eine Schwärzung des Glaskolbens ein, wodurch der Lampenlichtstrom sehr stark absinkt, so dass ein weiterer Einsatz nicht sinnvoll ist. Das Linienspektrum der Quecksilberdampf-Hochdrucklampe hat einen hohen Blau-, Grün- und Gelbanteil und erfüllt nur geringe Ansprüche der Farbwiedergabe.
Wird jedoch die Innenseite des Glaskolbens mit einer Leuchtstoffschicht (Hochdruck- Leuchtstofflampen) versehen, können die in der Strahlung enthaltenen UV-Anteile in stark rothaltiges Licht umgewandelt werden, wobei die Farbwiedergabe erheblich verbessert wird. Die mittlere Lichtausbeute von Quecksilberdampf-Hochdrucklampen liegt bei ungefähr 60 lm/W.

# Natriumdampf-Hochdrucklampe (SON, NNAV)

Die Lichtausbeute einer Natriumdampf-Hochdrucklampe ist ungefähr doppelt so hoch wie bei einer Quecksilberdampf-Hochdrucklampe. Die Farbwiedergabe fällt jedoch etwas weniger gut aus. Durch die Hochdruckentladung wird ein Mehrlinienspektrum mit Spektrallinien in allen Bereichen des Spektrums erzeugt. Es entsteht ein warmes, gelblich bis weißes Licht. Körperfarben können trotz der mäßigen Farbwiedergabeeigenschaften noch gut erkannt werden. Die Lichtausbeute reduziert sich gegenüber der Natriumdampf-Niederdrucklampe, liegt aber immer noch auf hohen Werten zwischen 80 bis 120 lm/W. Durch Alterung ist ein deutlicher Rückgang des Lichtstroms zu verzeichnen. Kurzzeitige Spannungsschwankungen (± 5 %) haben einen geringen Einfluss auf die Lebensdauer. Zum Zünden wird ein Vorschalt- und ein Zündgerät benötigt. Die Anlaufzeit bis zum Erreichen des vollen Lichtstroms kann einige Minuten betragen. Eine sofortige Wiederzündung nach Ausschalten der Stromzufuhr ist nur bei speziellen Lampenkonstruktionen möglich.

# Hochdruck(Halogen)-Metalldampflampe (HMI, MSR)

Hochdruck-Metalldampflampen sind eine Weiterentwicklung der Quecksilberdampf-Hochdrucklampen. Durch Zusätze von bestimmten Halogenverbindungen oder seltenen Erden zum Quecksilber kann die Lichtausbeute auf etwa 90 lm/W gesteigert werden. Darüber hinaus bewirken die Zusätze ein Auffüllen des Linienspektrums der Quecksilberentladung. Damit können Farbwiedergabeeigenschaften erreicht werden, die höchsten Ansprüchen genügen. Die Lichtausbeute einer Hochdruck-Metalldampflampe liegt mit Vorschaltgerät bei ungefähr 70 lm/W. Neben dem strombegrenzenden Vorschaltgerät wird ein Zündgerät benötigt, da die Zündspannung einer Metalldampflampe in der Regel wesentlich höher ist als die Netzspannung. Die Anlaufzeit beträgt ungefähr 3 bis 5 Minuten. Wird der Strom beim Betrieb der Lampe für länger als 10 Millisekunden abgestellt, beläuft sich die Wiederzündzeit je nach Lampentyp, Vorschaltgerät und Lampe auf 5 bis 20 Minuten. Mit speziell dazu ausgelegten Zündgeräten können Metalldampflampen sofort wieder gezündet werden. Bei Spannungsschwankungen von größer ± 5 % kann die Lebensdauer sinken und sich die Lichtfarbe ändern. Der Lichtstromrückgang durch Alterung wird im Wesentlichen von der Anzahl der Einschaltungen beeinflusst.
Die mittlere Lebensdauer ist vom Lampentyp anhängig und kann sehr verschieden sein. Der Leuchtbogen von Metalldampflampen ist je nach Typ zwischen 10 und 30 mm lang und leicht gebogen. Die Farbtemperatur kann über die Länge des Leuchtbogens variieren. Bei Scheinwerfern für Spezialanwendungen wie Verfolgerscheinwerfer kann aus diesem Grund nur ein Teil des Leuchtbogens verwendet werden. Es müssen aufwendige Reflektor- und Linsenkonstruktionen zum Tragen kommt, wodurch nur ein kleiner Teil des Lichtstroms verwendet wird. Das Leuchtmittel muss im optischen System des Scheinwerfers sehr genau positioniert werden.

Bezeichnungssystem für Halogen-Metalldampflampen:

Entladungslampen werden mit einer dreiteiligen Buchstabenkombination, gefolgt von der Leistungsangabe, bezeichnet. Bestimmte konstruktive Besonderheiten des jeweiligen Typs werden hinter der Leistungsangabe hinzugefügt.

⟶ Lampengattung OSRAM

• H Abkürzung für Quecksilber (Hydrargyrum)
• M Metalle/seltene Erden (Dysprosium, Holmium, Thulium)
• I mit Halogenverbindungen (Bromide, Iodide)
• D Durable (langlebig)
• P Projektion (z. B. Diaprojektionen)
• R Rare Earth Metals (siehe auch M)
• S Safe, einfacher Umgang
• T Tageslicht

⟶ Konstruktive Besonderheiten OSRAM

• C Cable (mit Verbindungskabel und Steckkontakt)
• D Double (zweiseitig, meist ungesockelte Lampe mit Stiftkontakten)
• DE Double Ended (zweiseitig gesockelte Lampe mit Gewindestift)
• GS Gap Short (verkürzter Elektrodenabstand)
• P Projektion (z. B. Diaprojektionen)
• PAR Lampe im Parabolreflektor
• S Short (verkürzte Bauform)
• SE Single Ended (einseitig verkürzte Lampe)
• x/y/z Bezeichnung des Auflagenmaßes

⟶ Typische OSRAM–Leuchtmitteltypen: HMI, HMP, HTI, HSR, HSD

⟶ Lampengattung OSRAM

• D Daylight (Tageslicht)
• H Halogenverbindungen, hauptsächlich HalideHalide
• I Halogenverbindungen, hauptsächlich Iodide
• MS Medium Source
• M Metal (seltene Erden)
• P Projektion (z. B. Diaprojektion)
• R Reflektor

⟶ Lampengattung OSRAM

• HR Hot Restrike (heiß wiederzündbar)
• SA Short Arc (kurzer Elektrodenabstand, mit UV-Anteil)
• P Projektion (z. B. Diaprojektion)

⟶ Typische PHILIPS–Leuchtmitteltypen: MSI, MSR, MSD, MHD

Übliche Typen von Halogen-Metalldampflampen:

# Xenon-Bogenlampen (XBO, EMI)

Gasentladungslampen mit einer Xenongasfüllung haben außergewöhnlich gute Farbwiedergabeeigenschaften bei tageslichtweißer Lichtfarbe. Aus diesem Grund werden Xenonleuchtmittel überall dort eingesetzt, wo künstliches Tageslicht mit reproduzierbaren Eigenschaften gefordert ist, wie zum Beispiel in der Materialprüfung oder Farbabmusterung. Xenon-Bogenlampen müssen im Gegensatz zu anderen Gasentladungslampen jedoch mit Gleichstrom betrieben werden und erfordern spezielle Vorschalt- und Zündgeräte. Die Lichtausbeute von Xenon-Bogenlampen beträgt ungefähr 40 lm/W. Durch den Gleichstrombetrieb und den hohen Innendruck ergibt sich ein flickerfreier punktförmiger Leuchtbogen mit konstanter Farbtemperatur und Farbart über die ganze Lebensdauer. Bereits nach dem Zünden erreicht der Leuchtbogen seine volle Lichtleistung. Xenon-Bogenlampen sind auch nach einer Stromunterbrechung im betriebswarmen Zustand sofort wieder zündbar. Der Innendruck von Xenon-Bogenlampen beträgt im Ruhezustand ca. 6 Bar, im Betrieb kann der Innendruck sogar auf 30 Bar ansteigen. Aus diesem Grund muss mit Xenon-Bogenlampen äußerst vorsichtig umgegangen werden. Heiße Leuchtmittel sollen nach Möglichkeit überhaupt nicht bewegt werden. Durch den annähernd punktförmigen Leuchtbogen mit einer Länge von üblicherweise 2 bis 8 mm (abhängig von der Leistungsstufe) können extrem hohe Leuchtdichten mit einer konstanten Farbtemperatur über die ganze Leuchtbogenlänge realisiert werden. Durch diese Eigenschaften können optische Systeme von Scheinwerfern mit weniger Linsen konstruiert werden. Die Lebensdauer von Xenon-Bogenlampen beträgt ungefähr 2000 Betriebsstunden.

# Übliche Defekte bei Gasentladungslampen

• Elektrodenfehler: Sprünge, Aufwachsungen oder Ausblühungen auf den Elektroden. Die Folge ist ein unruhiger oder schräger Lichtbogen, der zu einer Schwärzung des Glaskolbens führen kann.
• *** Verunreinigte Gasfüllung:*** Hat eine erhöhte Zündspannung bei Sinken der Brennspannung zur Folge. Bewirkt eine vorzeitige Kolbenschwärzung.
• Luftzieher: Durch feine Risse im Kolben, die sich im Laufe der Zeit oder während des Betriebes bilden können, dringt Luft in das Lampeninnere ein. Die Lampe zündet nur noch unvollständig oder gar nicht mehr.
• Unterbrochene Stromzuführung: Fehlerhafte Lötung oder Litze im Lampensockel, Fehlerhafte Stromdurchführungsfolie oder Schweißung am Lampenfuß.
• Glasfehler: Zu hohe mechanische Spannungen im Glas führen zu Sprüngen, wodurch Luftzieher entstehen.

# Leuchtdioden (LED)

Leuchtdioden (LED, Light Emitting Diode) arbeiten nach dem Prinzip der Elektrolumineszenz. Dabei wird ein Halbleitermaterial über eine elektrische Spannung zum Leuchten angeregt. Prinzipiell wird die eingesetzte Energie, anders als bei Temperatur- oder Gasentladungslampen, zum großen Teil in sichtbares Licht umgewandelt. Die entstehende Lichtstrahlung besteht aus einer einzigen Wellenlänge (monochromatisches Licht). Wegen einer geringen Eingangsleistung ist die Lichtausbeute, verglichen mit anderen Leuchtmitteln, jedoch relativ niedrig. Die Lichtstärke einer Leuchtdiode wird üblicherweise in Milli-Candelas (mc) angegeben. Mittlerweile ist es möglich, Leuchtdioden mit Lichtstärken von bis zu einigen tausend Milli-Candelas herzustellen.

Der Grundstoff von Leuchtdioden besteht aus Variationen des Halbleiterelements Gallium. Durch das Mischen (Verunreinigen) von Gallium mit anderen Stoffen wie Phosphor oder Stickstoff kann die monochromatische Wellenlänge des abgestrahlten Lichts bestimmt werden. Leuchtdioden lassen sich in sehr kleine Bauformen realisieren, die eine annähernd punktförmige Lichtabstrahlung ermöglicht. Durch die Art ihrer Konstruktion sind Leuchtdioden klein, sehr robust und unempfindlich gegen mechanische Erschütterungen. Ebenso können LED’s, im Gegensatz zu anderen Leuchtmitteln, mit einer sehr geringen Versorgungsspannung angesteuert werden. Aus diesem Grund werden LED-Systeme oft dort verwendet, wo wenig elektrische Leistung vorhanden ist.

Da LED’s bei der Erzeugung von Licht nur eine geringe Wärme freisetzen, wird in Bezug auf LED-Technik oft auch von kaltem Licht geredet. So erlauben LED’s auch dort den Einsatz, wo aufgrund besonderer Hitzeempfindlichkeit der Einsatz konventioneller Leuchtmittel bislang nicht möglich war.

# Abstrahlwinkel und Optik (Kollimator)

Die Bauform der LED bedingt den Einsatz einer Optik, die das austretende Licht bündelt und damit einen definierten Abstrahlwinkel ermöglicht. Wegen der geringen Hitzeentwicklung von LED’s lassen sich für die Konstruktion von geeigneten Optiken Kunststoffe wie Epoxydharz oder Acryl verwenden. Diese Kunststoffe schmelzen erst bei wesentlich höheren Temperaturen als die von LED’s erzeugten Temperaturen.

Bei der Produktion einer LED wird bereits ein Kunststoffkörper, die sog. Abdeckung, auf den LED-Kern gesetzt. Durch die Form der Abdeckung wird bereits eine bestimmte optische Charakteristik erzeugt. Bekannte Bezeichnungen für Abdeckungen sind dabei Namen wie Lambertain, Batwing oder Side Emitter. Je nach Art der Abdeckung können verschiedene Abstrahlwinkel erreicht werden. Ein üblicher Abstrahlwinkel ist der Bereich von 25° bis 45°. COB-Hochleistungsleuchtdioden erreichen durch die spezielle Form des Kunststoffgehäuses einen Abstrahlwinkel von bis zu 110°.

Um engere Abstrahlwinkel zu erreichen, können weitere optische Reflektorsysteme und Linsen aus Acryl dem Leuchtkörper aufgesetzt werden. Diese Systeme werden auch als Kollimatoren bezeichnet. Eine Totalreflektion an den Grenzflächen des Acrylkörpers lenkt die auftreffenden Lichtstrahlen wie bei einem Spiegel in die gewünscht Lichtaustrittsrichtung. Mit den Kollimatoren lassen sich Austrittswinkel von bis zu 8° erreichen. Auch andere und breiter abstrahlende Winkel wie auch ovale (nicht rotationssymmetrische) Abstrahlwinkel lassen sich mit Kollimatoren erreichen.

# Wirkungsgrad

Der eigentliche Wirkungsgrad einer Leuchtdiode liegt bei annähernd 100 %. Durch Effekte der Absorption und Reflexion beim Lichtaustritt entstehen jedoch große Verluste, die den Wirkungsgrad auf wenige Prozent herabsetzen können. Die Halbleiterschichten müssen möglichst dünn und transparent sein, damit das erzeugte Licht aus der Halbleiterschicht austreten kann. Hierbei tritt jedoch immer auch eine gewisse Absorption des Lichts auf.

Durch den großen Unterschied der Brechungsindizes der Luft (n = 1) und der Halbleiterabdeckung (n = 3,5) entsteht eine Totalreflexion an den Grenzen der verschiedenen Medien. Diese Totalreflexion ist ein wichtiger Grund für den schlechten Wirkungsgrad von Leuchtdioden. Durch den Einsatz einer Epoxydharzabdeckung (n = 1,5) kann die Reflexion deutlich vermindert werden bei einer gleichzeitigen Vergrößerung des Abstrahlwinkels.

# ntensität

Die Intensität der von einer Leuchtdiode erzeugten Strahlung steigt proportional mit der Stromstärke, wobei momentan die Konstruktionsgrenze bei einer Stromstärke von 20 mA liegt. Beim Übersteigen diese Grenze wird überschüssige Hitze erzeugt, die eine Verringerung der Lichtintensität und der Lebensdauer der Leuchtdiode zur Folge hat.

Um die Lichtleistung dennoch konstant zu halten oder gar zu steigern, muss die überschüssige Hitze abgeführt werden. Dabei darf das Halbleitermaterial nicht wärmer als 90° werden. Bei einer Temperatur von 120° C wird das Halbleitermaterial zerstört. Durch die relativ geringe Temperaturdifferenz zur Außentemperatur (ca. 25°) müssen Kühlmaterialien mit einem möglichst kleinen Wärmewiderstand verwendet werden, die trotz des geringen Temperaturgefälles ausreichend für eine Ableitung der überschüssigen Wärme sind.

Durch die Anordnung mehrerer Halbleiterchips in Gruppen lässt sich ebenfalls eine größere Lichtintensität erzielen. Die verringerten Abstände zwischen den Chips bewirken jedoch eine größere Hitzeentwicklung, so dass die Stromstärke verringert oder eine effiziente Wärmeableitung eingesetzt werden muss.

# Lebensdauer

Die Lebensdauer einer Leuchtdiode beträgt bei einer durchschnittlichen Temperatur von 25° C weit über 100.000 Stunden (entspricht einem ununterbrochenen Betrieb von 11,5 Jahren). Verglichen mit anderen Leuchtmitteln ist dies geradezu phänomenal. Nach etwa 100.000 Betriebsstunden halbiert sich die Lichtintensität ungefähr um die Hälfte. Diese Halbierung wird durch die Degeneration des Halbleiters ausgelöst. Die Lebensdauer hocheffektiver Leuchtdioden, wie sie auch in der Veranstaltungstechnik eingesetzt werden, liegt oftmals deutlich niedriger bei ca. 25.000 bis 50.000 Betriebsstunden. Übersteigt die Betriebstemperatur oder der Betriebsstrom einer LED den erlaubten Bereich, dann wirkt sich das ebenfalls negativ auf die Lebensdauer aus.

# Weißes Licht mit Leuchtdioden

Für die Erzeugung von weißem Licht mit Leuchtdioden gibt es mehrere Möglichkeiten. Bei der sog. MultiLED wird weißes Licht durch die additive Farbmischung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau realisiert. Hierzu werden in der Leuchtdiode die Galliumchips der einzelnen Grundfarben auf verschiedenen Ebenen angeordnet. Durch die geringe Abmessung der Galliumchips von nur wenigen Millimetern werden die abgestrahlten Wellenlängen für Rot, Grün und Blau als weißes Licht wahrgenommen. Die Farbwiedergabe von MultiLED’s ist jedoch wegen den drei monochromatischen Wellenlängen der Grundfarben nicht sehr gut. Der Einsatz von MultiLED’s kann ebenfalls durch den relativ komplexen Aufbau und die Ansteuerung vergleichsweise teuer sein.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung von weißem Licht bieten die „Lumineszenzkonversions-Leuchtdioden“ (LUCO-LED) oder „Phosphor-Converted-Leuchtdioden“ (PC-LED), die auch als Weißlicht-Leuchtdioden bezeichnet werden. Das Prinzip dieser Lichterzeugung ist mit dem der Leuchtstofflampen vergleichbar. Bei diesem Verfahren werden blaue oder auch UV-Licht emittierende Leuchtdioden mit einem Lumineszenzfarbstoff kombiniert. Das kurzwellige und damit energiereiche Licht regt eine Leuchtschicht auf der Innenseite der Leuchtdiodenabdeckung an, wobei langwelligeres und energieärmeres gelbes Licht abgegeben wird.

Wird nicht das gesamte blaue Licht umgewandelt, so ergibt die resultierende additive Mischung der Spektralfarben das weiße Licht. Der Farbton ist über Wahl und Dosierung der Farbstoffe einstellbar und bewegt sich in der CIE-Normfarbtafel auf der Mischgeraden zwischen den beiden Farben. Neben dem Weißlicht können durch Auswahl und Kombination verschiedener Lumineszenzfarbstoffe und Leuchtdioden-Grundfarben weitere Farben erzeugt werden. So ergibt zum Beispiel die additive Farbmischung einer blauen Leuchtdiode mit einer roten Photolumineszenzschicht die Farbe Magenta, die mittels konventioneller Leuchtdioden nicht herstellbar ist, da es sich bei der Farbe Magenta um keine Spektralfarbe handelt.

Durch Kombination verschiedener Lumineszenzfarbstoffe können prinzipiell jeder Farbort der CIE-Normfarbtafel und fein abgestufte Weißtöne mit gleichmäßiger spektraler Verteilung erreicht werden. Die Farbwiedergabeeigenschaften von Weißlicht-Leuchtdioden sind wegen der breiten spektralen Abstrahlung relativ gut.

MultiLED und Baugruppen mit Leuchtdioden in den Grundfarben bieten den Vorteil, dass die Lichtfarbe durch eine gezielte Ansteuerung innerhalb eines großen Farbraumes gewählt werden kann. Über ein Farbmischsystem mit intensitätsveränderlichen Leuchtdioden der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau können bis zu 16,7 Millionen Farben (bei 24-Bit-Ansteuerung mit 8 Bit für jeweils Rot, Grün und Blau) erzeugt werden. Dieses Farbmischsystem wird zum Beispiel auch bei LED-Videowänden eingesetzt. Bei einem ausreichend großen Betrachtungsabstand sind die einzelnen „LED-Pixel“ kaum bis gar nicht wahrnehmbar. Mit dieser Methode kann eine Lichtausbeute von über 20 lm/W erreicht werden.

Um eine ausreichende Lichtstärke für Scheinwerferanwendungen zu erzielen, wird eine größere Anzahl einzelner LED’s verwendet, die eng gruppiert werden. Durch die räumlich leicht unterschiedliche Anordnung der einzelnen Lichtquellen ergeben sich jedoch bei farbiger Beleuchtung eines Objektes ebenfalls farbige Schlagschatten, die als störend empfunden werden können.

# Farbmessung von Leuchtdioden

Da LED’s nur Licht in einem sehr schmalbandigen Wellenlängenbereich (monochromatisch) aussenden, können LED’s und LED-Scheinwerfer nicht mit herkömmlichen Beleuchtungsstärken- bzw. Farbtemperaturmessegeräten gemessen werden. Dies führt unweigerlich zu Messfehlern, da die Sensoren dieser Messgeräte nicht für monochromatisches Licht ausgelegt sind. Um die Lichtleistung einer LED zu messen, müssen spektralphotometrische Messgeräte eingesetzt werden, die auch einzelne Wellenlängenbereiche genau messen können.

# Binning

Die Produktion von modernen Hochleistungsleuchtdioden ist ein komplexer Prozess, bei dem sich bestimmte Fertigungstoleranzen nicht vermeiden lassen. Aus diesem Grund ist es notwendig, die Halbleiterelemente nach der Produktion entsprechend ihrer Farbwerte und Wirkungsgrade zu sortiert. Dieser Prozess wird auch als Binning (von engl. Bin = Behälter) bezeichnet. Dadurch wird sichergestellt, dass die LED’s einer Produktionsreihe (ein „Bin“) ähnliche Betriebscharakteristiken (wie Farbe und Wirkungsgrad) aufweisen. Je enger die Fertigungstoleranzen gesetzt werden, desto besser ist die Qualität einzelner Bins, d. h. die Gleichartigkeit der einzelnen LED’s. Dies ist besonders wichtig, wenn z. B. eine Vielzahl von gleichen LED’s in einem Scheinwerfer eingesetzt werden.

# LED-Typen

# T-Type

Der T-Typ ist die älteste und am weitesten verbreitete Form der Leuchtdiode. Der Diodenchip wird mit Anschlussdrähten versehen und anschließend in einem Kunststoffgehäuse eingeschmolzen. Das überwiegend aus durchsichtigem Kunststoff bestehende Gehäuse erzeugt einen linsenförmigen Lichtaustritt, der meist einen engen Austrittswinkel hat. Die Betriebswärme der Diode wird durch das geschlossene Gehäuse sehr schlecht abgeleitet, so dass dieser LED-Typ nicht für größere Leistungsklassen geeignet ist. Eine Ableitung der Wärme findet üblicherweise über die Beine der LED statt. Bei Montage auf Leiterplatten ist deshalb ein gewisser Abstand des LED-Gehäuses zur Oberfläche einzuhalten.

# SMD-Type

Die SMD-Technik (engl. Surface Mount Device) wird überwiegend zur Platz sparenden Montage von Halbleiterelementen auf Leiterplatten angewendet. Dabei werden die Halbleiterbauteile direkt mit der Leiterplatte verklebt und verlötet. Das Gehäuse der Leuchtdiode hat eine Chipform mit seitlichen Anschlussbeinen. Auch bei dieser Technik kann die Wärme nur beschränkt abgeleitet werden, so dass nur kleinere Leistungsklassen in dieser Bauform gefertigt werden.

# COB-Type

Beim COB-Typen (Chip on Board) ist der Dioden-Chip direkt auf einem Leiterplattenträger aufgebracht, der auch als Kühlkörper (engl. Heat Sink) fungiert. Da die überschüssige Wärme über den Kühlkörper optimal aus dem Halbleiterkristall nach außen geleitet wird, lassen sich mit diesem Typ Leuchtdioden mit großen Leistungsklassen herstellen.

# Helligkeitssteuerung

Erst ein Stromfluss in Durchlassrichtung der Leuchtdioden regt diese zum Leuchten an. Eine Helligkeitssteuerung durch Veränderung der Betriebsspannung ist aus diesem Grund nicht möglich. Die Halbleitereigenschaften der LED ermöglichen jedoch eine schnelle Modulation (Schaltung) des Diodenstroms. Diese Eigenschaft wird mit der preiswerten Puls-Weiten-Modulation (PWM) zur Helligkeitsteuerung ausgenutzt. Bei der PWM werden einzelne Strompulse mit variablen Längen durch die LED geschickt. Die Helligkeit der LED ist dabei abhängig von der Länge der Strompulse. Es entsteht ein flickerfreier Leuchteindruck, da das menschliche Auge sehr träge auf hohe Impulsfrequenzen reagiert. Im Gegensatz dazu können elektronische Kameras die hohen Impulsfrequenzen der PWM unter bestimmten Bedingungen aufzeichnen, so dass die PWM zur Ansteuerung von LED’s im Film- und Fernsehbereich unter Umständen nicht geeignet ist.
Eine andere Methode zur Helligkeitssteuerung von LED’s ist die Veränderung des Betriebsstroms. Bei einer Amplitudenänderung des Betriebsstroms verändert sich entsprechend proportional die Helligkeit der LED. Bei der Stromsteuerung wird mit einem kontinuierlichen Stromfluss gearbeitet, so dass kein Flickern entsteht. Aus diesem Grund wird diese Methode vielfach beim Einsatz von LED’s im Film- und Fernsehbereich verwendet.

Im Gegensatz zu Festkörperleuchtmitteln verändert sich bei einer Helligkeitsteuerung nicht die spektrale Strahlung (Farbtemperatur, Lichtfarbe) einer Leuchtdiode.

# Spezifizierung und Standardisierung von Leuchtmitteln

Leuchtmittel werden anhand folgender Kennzahlen voneinander unterschieden:

• Leistung
• Spannung
• Sockeltyp
• Farbtemperatur
• Ggf. Abstrahlwinkel, bezeichnet mit
  
  • VNSP – Very Narrow Spot
  • NSP – Narrow Spot
  • SP – Spot
  • FL - Flood
  • MFL – Medium Flood
  • WFL – Wide Flood

Da verschiedene Hersteller Leuchtmittel mit gleichen Kennzahlen anbieten, hat sich im Laufe der Zeit ein Bezeichnungssystem zur Standardisierung von Leuchtmittel entwickelt. So können Leuchtmittel verschiedener Hersteller mit der gleichen Bezeichnung beliebig untereinander getauscht werden.

Die wichtigsten Bezeichnungssysteme sind:

• ANSI - American National Standards Institute (USA) Diese Bezeichnung besteht üblicherweise aus einer Kombination von 3 Buchstaben (z. B. EXC für PAR64 CP60 Leuchtmittel)
• LIF - Lighting Industries Federation (UK)
  
  • CP
    Stand ursprünglich für „Colour Photography“, da die ersten Lampen dieses Types von der Filmindustrie aus den USA importiert wurden. Alle CP-Lampen haben eine Farbtemperatur von 3200 K und sind einseitig gesockelt mit einer Leistung von 300 W bis 20.000 W
  • P
    Dieser Lampentyp hat ebenfalls eine Farbtemperatur von 3200 K, ist jedoch zweiseitig gesockelt mit einer Leistung von 250 W bis 2000 W
  • T
    Dieser Lampentyp ist speziell für das Theater entworfen, mit einer Farbtemperatur von 2900 K bis 3000 K und einer entsprechend längeren Lebenddauer bei einer Leistung von 500 W bis 2000 W

# PAR-Leuchtmittel

PAR-Leuchtmittel können als Temperaturstrahler oder Entladungslampen ausgeführt werden. Das Leuchtmittel liegt dabei im Zentrum eines Parabolspiegels (PArabolic Reflector), der mit einer Frontlinse eine Einheit bildet. Der Parabolspiegel reflektiert die Lichtstrahlen leicht divergent durch die Frontlinse. Dieses Spiegel-Lampe-Frontlinsen-System wird auch als Sealed-Beam-System bezeichnet. Durch diese Bauform ist die Lampe besonders handlich und langlebig. Unterschiedliche Abstrahlwinkel werden durch verschiedene Oberflächenstrukturen der Frontlinse erreicht.

PAR-Leuchtmittel werden mit einem GX16d-Lampensockel hergestellt und sind in verschiedenen Leistungsstufen und Bauformen erhältlich.

Die Zahl hinter der PAR-Bezeichnung gibt die Reflektorgröße in 1/8 Zoll an, was einer Länge von 3,175 mm entspricht.

# Brennlage

Die Brennlage definiert die zulässige bzw. nicht zulässige Betriebslage eines Leuchtmittels. Es wird zwischen folgenden Betriebslagen unterschieden:

• h = senkrecht, Sockel zeigt nach oben
• s = senkrecht, Sockel zeigt nach unten
• p = waagerecht, Sockel zeigt zur Seite

Die Brennlage besteht aus einer Kombination der Betriebslage und dem halben Winkel des zulässigen Bereichs.

# Leuchtmittelsockel

Das Leuchtmittel wird mit einem Lampensockel in einer Fassung befestigt. Je nach Ausführung des Sockels können so beliebige Brennlagen erzielt werden. Über den Sockel werden der Glühfaden oder die Elektroden mit elektrischem Strom versorgt. Die Schnittstelle zwischen Lampensockel und Glaskolben muss über die gesamte Lebensdauer des Leuchtmittels gasdicht bleiben. Um dies zu erreichen, werden die eingesetzten Materialien für die Stromführung sowie für den Glaskolben entsprechend ihrer Wärmedehnung aneinander angepasst. Ebenso ist der Übergang des Glaskolbens zum Lampensockel empfindlich gegenüber mechanischen Einflüssen wie Schlägen oder Erschütterungen. Deswegen sollte beim Einsetzen eines Leuchtmittels in eine Fassung mit Vorsicht vorgegangen werden. Vielfach wird das Ende der Lebensdauer eines Leuchtmittels durch das „Luftziehen“ des Glaskolbens eingeleitet, nachdem zum Beispiel der Übergang vom Glaskolben zum Lampensockel durch thermische oder mechanische Einflüsse undicht geworden ist.

# Einseitige Sockel

Leuchtmittel mit einseitiger Sockelung sind heute am weitesten verbreitet und werden in großer Typen- und Leistungsvielfalt hergestellt. Zu den einseitigen Sockeln gehören:

• Schraubsockel: Die auch als Edison-Sockel (E-Sockel) bezeichneten Schraubsockel werden für Allgebrauchslampen (Haushaltsglühlampen) verwendet und sind üblicherweise dort anzutreffen, wo keine Ausrichtung der Wendel in Bezug auf einen Reflektor oder ein Linsensystem erforderlich ist und ebenfalls nur geringe Leistungen verwendet werden. Typische Sockelbezeichnungen: E14; E27
  

• Bajonettsockel: Am Sockel angebrachte Stifte ermöglichen einen festen Sitz der Lampe in der Sockelhalterung, wobei beliebige Einbaurichtungen realisiert werden können. Die Anordnung der Stifte verhindert ein Einsetzen der Lampe in nicht dafür vorgesehene Sockel. Lampen mit Bajonettsockel werden üblicherweise nur für geringe Leistungsstufen hergestellt (z. B. Autoscheinwerfer). Typische Sockelbezeichnungen: BA20d; BA21s-4; BA24s-3
  

• Prefocussockel: Durch eine breitere Auflagefläche besitzt diese Lampe einen besseren Sitz in der Sockelhalterung. Unsymmetrische Anordnungen der sog. Sockellappen verhindern ein Einsetzen der Lampe in nicht dafür vorgesehene Sockel. Typische Sockelbezeichnungen: P40s; P28s
  

• Stiftsockel: Stiftsockel gewährleisten eine sehr gute elektrische Kontaktgabe und Justierung im Lampensockel. Durch ein Variieren der Stiftdicken und Abstände wird ein Einsetzen der Lampen in falsche Sockel verhindert. Stiftsockel werden für Leuchtmittel mit bis zu 4000 W Leistung verwendet. Typische Sockelbezeichnungen: GX9,5; GY9,5; GZX9,5; GX16d; GY16; G22; GY22; G38
  

• Kabelsockel: Kabelsockel werden sowohl bei einseitig wie auch bei zweiseitig gesockelten Leuchtmitteln eingesetzt. Der elektrische Anschluss erfolgt getrennt von der Lampenhalterung über ein Kabel, das mit Kabelschuhen versehen ist. Mit den Kabelschuhen wird eine besonders gute elektrische Kontaktierung gewährleistet. Aus diesem Grund werden Kabelsockel sehr häufig bei hohen Leistungsstufen verwendet. Typische Sockelbezeichnungen: S30x70; K24s; K39d
  

# Zweiseitige Sockel

Zweiseitige Sockel werden für röhrenförmige Leuchtmittel eingesetzt. Dazu zählen z. B. alle Leuchtstoffröhren oder Halogen-Stablampen. Bei höheren Leistungsstufen werden ebenfalls Kabelsockel verwendet (siehe oben). Hauptsächlich werden jedoch Klemmsockel genutzt. Das Leuchtmittel wird mit dem Klemmsockel in die Fassung eingeklemmt oder eingeschraubt, wobei diese Verbindung gleichzeitig den elektrischen Kontakt herstellt. Klemmsockel werden bis zu einer Leistungsstufe von 4000 W verwendet. Typische Sockelbezeichnungen: R7s, RX7s, SFa, SFc

# Glassockel

Die Halterung und Kontaktierung des Leuchtmittels erfolgt direkt an den Anschluss-Stiften der eingequetschten Stromzuführung, wobei Stiftdurchmesser von 0,7 - 1 mm üblich sind. Wegen des geringen Durchmessers der Stifte werden Glassockel nur für Festkörperlampen mit kleinen Spannungen und Leistungen verwendet.

# Keramiksockel

Keramiksockel werden sehr häufig für Leuchtmitteltypen bis zur mittleren Leistungsklasse verwendet. Das Lampenglas wird in einen Keramiktrog eingekittet, wobei die Anschlüsse der Glühwendel oder Elektroden mit den Anschluss-Stiften des Sockels verbunden werden. Keramiksockel sorgen für eine bessere Handhabung und Fixierung des Leuchtmittels in einer Lampenfassung.

# Metallsockel

Metallsockel werden sehr vielseitig für die verschiedensten Leuchtmitteltypen und Leistungsklassen eingesetzt. Der Metallsockel wird dabei entweder an den Glaskolben gepresst oder mit dem Glaskolben verschmolzen, wobei die elektrischen Anschlüsse des Glaskolbens mit den entsprechenden Anschlüssen des Sockels verbunden werden. Bei größeren Leistungsstufen erfolgt die Stromzuführung über zwei isoliert ausgeführte Leitungen.

# Sockelbezeichnungssystem

Lampensockel werden nach einem festgelegten System bezeichnet. Die Sockelbezeichnung besteht aus verschiedenen Teilen und wird ebenfalls für die Fassung übernommen.

⟶ Komponente 1 bestimmt die Bauform des Sockels

• G Stiftsockel, ursprünglich abgeleitet von Glassockel
• P Prefocussockel oder Einstellsockel
• K Sockel mit Kabelausführung
• B Bajonettsockel

Reicht ein Buchstabe für die Beschreibung des Sockels nicht aus, können mehrere verwendet werden, wobei das wichtigste Merkmal an erster Stelle genannt wird. Muss ein Sockel noch spezieller unterschieden werden, so werden die Buchstaben X, Y, Z und U alleine oder in Kombination zusätzlich benutzt.

⟶ Komponente 2 gibt ein wichtiges Maß des Sockels an

• bei G-Sockel der Stiftabstand
• bei P-Sockel die Größe des Einstellrings
• bei K-Sockel Durchmesser der Sockelhülse
• bei R-Sockel Durchmesser des Keramikrings
• bei B-Sockel Durchmesser der Sockelhülse

⟶ Komponente 3 gibt die Anzahl der Kontakte oder Anschlüsse an

• s Single (1 Kontakt)
• d Double (2 Kontakte)
• t Tripple (3 Kontakte)
• q Quadrupple (4 Kontakte)
• p Penta (5 Kontakte)

Nach der Kennzeichnung des Sockels mit den drei Komponenten können weitere Merkmale zur Verhinderung von Verwechslungen hinter einem Bindestrich angegeben werden. Zusätzliche Maßzahlen können mit einem Querstrich an die Sockelbezeichnung angefügt werden, die untereinander durch ein Multiplikationszeichen getrennt werden.

# Entsorgung von Leuchtmitteln

# Entsorgung von Festkörperlampen

Festkörperlampen (Glühlampen) beinhalten keine umweltrelevanten Gefahrenstoffe, da sie nur aus einem Metallsockel und Glaskolben bestehen. Aus diesem Grund ist die Entsorgung über den Haus- bzw. Reststoffmüll unproblematisch. Sie gehören jedoch nicht in die Glas-Recyclingcontainer, da der Glaskolben von Festkörperlampen aus einer anderen Glasart besteht als herkömmliches Flaschenglas.

Halogen-Glühlampen sind mit geringen Mengen von Halogenen und Halogen-Wasserstoff-Verbindungen gefüllt. Bei den Mengen handelt es sich jedoch nur um Millionstel Gramm, so dass selbst beim Zerbrechen einer größeren Anzahl von Halogen-Glühlampen keine Gefahr für Mensch und Umwelt entsteht. Halogen-Glühlampen können ebenfalls mit dem Hausmüll entsorgt werden.

# Entsorgung von Gasentladungslampen

Leuchtstoff- und Kompakt-Leuchtstofflampen enthalten ebenso wie Hochdruck-Entladungslampen geringe Mengen an Quecksilber und recyclingfähigem Leuchtstoff. Wegen einer Gefährdung der Gesundheit des Menschen und der Umwelt darf dieser Lampentyp nicht mit dem gewöhnlichen Restmüll oder über den Glas-Recyclingcontainer entsorgt werden, sondern muss einer fachgerechten Wiederverwertung zugeführt werden. Eine fachgerechte Wiederverwertung wird z. B. bei kommunalen Wertstoffhöfen (Recyclinghöfe) angeboten.

Natrium-Niederdrucklampen und Natrium-Xenon-Lampen lassen sich ohne besondere Maßnahmen entsorgen.

# Vorschaltgeräte

Vorschaltgeräte enthalten üblicherweise keine umweltrelevanten Gefahrstoffe, sie bestehen jedoch aus Materialien, die fast vollständig wieder recycelt werden können. Aus diesem Grund sind Vorschaltgeräte einer fachgerechten Wiederverwertung zuzuführen.

Elektronische Vorschaltgeräte enthalten nur sehr geringe Spurenelemente von gefährlichen Stoffen wie Schwermetallen, die jedoch in diesen Konzentrationen keine unmittelbaren Gefahren für Mensch und Umwelt bedeuten. Prinzipiell sollten trotzdem alle elektronischen Geräte einer fachgerechten Wiederverwertung zugeführt werden, da deren Bauteile zum einen größtenteils recycelt werden können. Zum anderen wird bei der Wiederverwertung dafür gesorgt, dass die enthaltenen Schwermetalle und gefährlichen Stoffe nicht in die Umwelt gelangen können.