Eine Kompaktleuchtstofflampe ist eine kleine Leuchtstofflampe. Ein Vermarktungsname ist Energiesparlampe; dieser Begriff umfasst auch andere energiesparende Leuchtmittel.
mini|Kompaktleuchtstofflampe („Energiesparlampe“) mit integriertem Vorschaltgerät (EVG) und Edison-Schraubsockel (E)27 mini|hochkant|Kompaktleuchtstofflampe mit Edison-Schraubsockel und gewendelter Röhre mini|Kompaktleuchtstofflampe mit integriertem Starter zum Betrieb an einem externen konventionellen Vorschaltgerät mini|Kompaktleuchtstofflampen mit Edison-Schraubsockel und gewendelter Röhre mit 105 Watt, 36 Watt und 11 Watt Leistungsaufnahme
Die Röhre, in der die Gasentladung stattfindet, ist bei diesen Lampen gegenüber Leuchtstofflampen im Durchmesser verkleinert und verkürzt sowie gebogen, gewendelt oder mehrfach gefaltet, um sie platzsparender unterzubringen, daher der Vorsatz kompakt~. Bei Kompaktleuchtstofflampen muss zwischen Lampen mit und ohne integriertem Vorschaltgerät unterschieden werden. Lampen mit integriertem Vorschaltgerät besitzen zumeist einen Schraubsockel, um sie als direkten Ersatz für Glühlampen mit Edisongewinde einsetzen zu können.
Kompaktleuchtstoffröhren weisen eine deutlich bessere Umweltbilanz auf als herkömmliche Glühlampen und Halogenlampen, haben jedoch deutlich größere Umweltauswirkungen als LED-Lampen, die zudem auch fast doppelt so energieeffizient sind wie Kompaktleuchtstoffröhren.Vincenzo Balzani, Giacomo Bergamini und Paola Ceroni, Light: A Very Peculiar Reactant and Product. In: Angewandte Chemie International Edition 54, Issue 39, (2015), 11320–11337, doi:10.1002/anie.201502325.
Seit Ende 2022 (Anfang 2023) ist die Aus- und Einfuhr sowie Herstellung innerhalb der Europäischen Union nach der EU-Quecksilberverordnung unzulässig.
Geschichte mini|Philips SL*18, als erste Kompaktleuchtstofflampe 1980 im Handel mini|Kompaktleuchtstofflampe von 1984 mit konventionellem Vorschaltgerät und 2004 mit elektronischem Vorschaltgerät
Die Leuchtröhre wurde vor über 150 Jahren vom deutschen Physiker Heinrich Geißler erfunden. Er füllte eine Glasröhre mit einem Gas und legte eine Spannung an (sog. Geißlerröhre). 1901 erfand Peter Cooper-Hewitt die Quecksilberdampflampe, eine mit Quecksilber gefüllte Entladungslampe, welche blaugrünes Licht ausstrahlt. Edmund Germer schlug 1926 vor, den Druck innerhalb der Röhre zu erhöhen und die Röhre mit einem Leuchtstoff zu beschichten, der die vorhandene ultraviolette Strahlung zusätzlich in sichtbares Licht umwandelt.
Anlässlich der Ölpreiskrise im Jahr 1973 suchten Ingenieure bei Philips nach energiesparenden Alternativen zu herkömmlichen Glühlampen. Sie fokussierten sich dabei auf kompakte Leuchtstofflampen, die durch eine neuartige, langsamer alternde Leuchtstoffbeschichtung möglich wurde (Durchmesser nur noch 12 mm). Die Entwicklung mündete 1976 während der World lighting conference in Eindhoven in der Vorstellung des Prototyps SL 1000 (Self-ballasted Luminescent mit 1000 Lumen). Die Lampe, deren Lebensdauer noch nicht spezifiziert wurde, hatte ein eingebautes konventionelles Vorschaltgerät und erreichte mit einem Lichtstrom von 850 Lumen nicht den projektierten Wert, hatte jedoch nur eine Leistungsaufnahme von 18 Watt. Aufgrund einer Länge von 21,5 cm und einem Gewicht von 750 Gramm war der Ersatz herkömmlicher Glühlampen wenig praktikabel. Auch wurde die maximale Helligkeit erst nach einer Aufheizphase von 3 Minuten erreicht. Die U-förmig gebogene Leuchtstofflampe war von einem zylindrischen, innen mit einer Siliziumbeschichtung versehenen Glas umgeben, um eine gleichmäßigere Lichtabstrahlung zu gewährleisten.
Ende 1980 führten die Entwicklungsarbeit zur Vorstellung eines weiteren Prototypen, der SL*18 mit mehreren Verbesserungen: Lichtstrom 900 Lumen, Länge 16 cm, Gewicht 520 Gramm, spezifizierte Lebensdauer von 5000 Stunden. Diese Lampe besaß noch die siliziumbeschichtete Glasabdeckung.
1981 brachte Philips schließlich die erste erfolgreiche Kompaktleuchtstofflampe unter der Bezeichnung SL*18 Prismatic auf den Markt. Wie der Name andeutet, wies die Glasabdeckung nun statt der Siliziumbeschichtung eine prismatische Form auf. Die Lampe hatte eine Länge von 16,5 cm, einen Durchmesser von 7,2 cm, erreichte bei 18 Watt Leistungsaufnahme nach 3 Minuten einen Lichtstrom von 900 Lumen (was der Helligkeit einer Glühlampe von 75 Watt entsprach und damit eine Energieeinsparung von rund 75 % bedeutete) und kostete im Jahre 1983 etwa 39 DM, was nach heutiger Kaufkraft rund EUR entspricht.Diese Zahl wurde mit der Vorlage:Inflation ermittelt, ist auf volle EUR gerundet und bezieht sich auf Januar . Eine Verwendung war angesichts von Größe und Gewicht nicht in allen Leuchten möglich.
In den folgenden Jahren kamen von anderen Herstellern ebenfalls kompakte Leuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät auf den Markt. Sie waren deutlich größer und schwerer als spätere Modelle, da sie im Lampenfuß ein konventionelles Vorschaltgerät und anfangs ein dickes Schutzglas über den Leuchtröhren enthielten. Im Gegensatz zu Kompaktleuchtstofflampen flimmerten sie sichtbar und hatten eine weniger gute Farbwiedergabe. Die Aufheizphase war um ein Vielfaches länger, die Lichtausbeute deutlich geringer.
Das änderte sich mit der Einführung elektronischer Vorschaltgeräte. Diese arbeiten prinzipbedingt effizienter und erhöhen durch die hohe Betriebsfrequenz von 25 bis 50 kHz den Wirkungsgrad der Leuchtstofflampe um 10 %. Das erste elektronische Vorschaltgerät (EVG) mit und für Glühlampenfassung wurde am 9. April 1984 von Jürg Nigg, Zürich, als Patentschrift veröffentlicht. Diese Sparlampenadapter werden bis heute gebaut. Eine Ökobilanz (ETH Zürich) belegt, dass sie rohstoffsparender sind als Einwegsparlampen mit integriertem EVG. Nach eigenen Angaben brachte der Hersteller Osram 1985 die erste Kompaktleuchtstofflampe mit in den Sockel integriertem elektronischem Vorschaltgerät (EVG) und Startelektronik auf den Markt.
Waren Kompaktleuchtstofflampen nach dem europäischen Glühlampenverbot 2012 zunächst weit verbreitet, ging ihr Marktanteil zugunsten der LED-Leuchtmittel stark zurück, welche auch kein Quecksilber enthalten.Fazit: LED-Lampen aus ökologischen und ästhetischen Gründen golem.de, 28. Mai 2014. Am 1. April 2015 wurde nach der EU-Richtlinie Herstellung und Verkauf von ineffizienten Leuchtmitteln verboten, die Quecksilber enthalten und eine Lichtausbeute von unter 80 Lumen pro Watt haben. Seit dem 31. Dezember 2018 ist die Aus- und Einfuhr sowie Herstellung innerhalb der Europäischen Union nach der EU-Quecksilberverordnung unzulässig. Bereits zuvor hatten Lampen mit LED-Technik die Kompaktleuchtstofflampe zunehmend vom Markt verdrängt, da sie eine Reihe von Nachteilen (größere Bauform, verzögerter Start, Anfälligkeit gegen Kälte usw.) nicht aufweisen. Im Handel sind derzeit (2020) praktisch nur noch Restbestände von Kompaktleuchtstofflampen im Abverkauf, eine Ausnahme bilden spezielle Ausführungen, z. B. mit besonderen Sockeln.
Am 1. September 2021 wurde die Aus- und Einfuhr sowie Herstellung sämtlicher Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät in der EU verboten, auch der Verkauf ist seit diesem Zeitpunkt nicht mehr gestattet.elbe-energie.de
Aufbau und Funktion mini|Röntgen-Durchstrahlungsbild aus drei Blickrichtungen (0°, 45°, 90°) durch eine defekte Energiesparlampe. Links ist das durchgebrannte Filament zu erkennen. mini|Im Sockel befindliches EVG einer Kompaktleuchtstofflampe mit 12 Watt Leistungsaufnahme (Durchmesser der Platine ca. 32 mm) mini|Vereinfachter Stromlaufplan eines integrierten EVG
Kompaktleuchtstofflampen zählen als Leuchtstofflampen zu den Quecksilberdampf-Niederdrucklampen. Zur Verringerung der Abmessungen ist die Gasentladungsröhre nicht gerade, sondern (mehrfach) u-förmig gebogen oder als Wendel ausgeführt. Eine weitere Verkleinerung und eine höhere Leuchtdichte werden durch einen erhöhten Innendruck erreicht. Die unterschiedlichen Bauformen und Leistungsformen werden meist durch das Lampenbezeichnungssystem ILCOS charakterisiert und sind dort näher beschrieben.
Bei direktem Betrieb an einer Spannungsquelle würde der Lampenstrom einer Kompaktleuchtstofflampe aufgrund des negativen differentiellen Widerstands bis zur Zerstörung der Lampe ansteigen. Um ihn zu begrenzen, wird zum Betrieb einer Kompaktleuchtstofflampe, wie auch bei anderen Gasentladungslampen, ein – heute meist elektronisches – Vorschaltgerät benötigt. Dieses kann entweder in der Lampe enthalten oder extern ausgeführt sein. Kompaktleuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät erfordern höhere Anfangsinvestitionen, arbeiten jedoch mit einem deutlich höheren Wirkungsgrad als solche mit konventionellem Vorschaltgerät und weisen zudem eine Leistungsfaktorkorrekturfilterung auf. Sie verringern mehr oder weniger auch das 100 Hz-Flimmern.
Ein elektronisch arbeitendes Vorschaltgerät heizt beim Lampenstart zunächst die Kathoden, indem diese im Stromkreis in Reihe zu einem PTC-Widerstand liegen. Hat sich dieser durch den Stromfluss erwärmt, wird er hochohmig und gibt die Entladungsstrecke für das Vorschaltgerät frei – die Lampe zündet. Der Druckaufbau, mithin die Verdampfung des Quecksilbers, geschieht beim Einschalten durch die Vorheizung der Kathoden beziehungsweise durch Heizfäden (direkt geheizte Kathoden) und nachfolgende Eigenerwärmung. Daher erreichen Kompaktleuchtstofflampen nicht sofort ihre volle Leuchtkraft.
Eine Kompaktleuchtstofflampe (wie eine Leuchtstoffröhre mit elektronischem Vorschaltgerät) enthält folgende Schaltungskomponenten: einen Gleichrichter und einen Siebkondensator von typ. 1 bis 4,7 µF, um eine Gleichspannung von 325 V für den Betrieb einer elektronischen Schaltung zu erhalten, einen Wechselrichter, der aus dieser Gleichspannung wiederum eine Wechselspannung von 45 bis 60 kHz erzeugt und auf dessen Frequenz ein Serienresonanzkreis (etwa 3 nF + 3 mH) abgestimmt ist. eine parallel zum Kondensator und in Reihe zur Drossel des Serienresonanzkreises liegende Gasentladungsstrecke, die zum Zünden die Spannungsüberhöhung des Serienresonanzkreises nutzt.
Wird an der Dimensionierung des Glättungskondensators und der Siebung gespart, kann sich das durch Flimmern mit einer Frequenz von 100 Hz bemerkbar machen. Diese Frequenz liegt über der Flimmerverschmelzungsfrequenz, kann jedoch zu Ermüdung und zum Stroboskopeffekt führen.
Integriertes Vorschaltgerät Kompaktleuchtstofflampen sind als Energiesparlampen mit den bei Glühlampen üblichen Edison-Schraubsockeln (E14, E27) erhältlich. Dabei befindet sich das für den Betrieb erforderliche Vorschaltgerät im Sockel der Lampe. Diese Bauform erlaubt das Ersetzen von Glühlampen durch Kompaktleuchtstofflampen. Da konventionelle Vorschaltgeräte deutlich größer als elektronische sind, werden bei heutigen Kompaktleuchtstofflampen stets elektronische Vorschaltgeräte eingesetzt. Nachteile dieser Kombination von Leuchtmittel und Vorschaltgerät sind der höhere Preis und der ökologisch unerwünschte Aspekt, dass die Lampe nur mit dem Vorschaltgerät entsorgt werden kann.
Der Glättungskondensator (im Schaltbild ist es C2) ist das temperaturempfindlichste Bauelement der Lampe und deshalb möglichst weit entfernt von der Leuchtstofflampe im Schraubsockel untergebracht. Dort befindet sich zudem eine Schmelzsicherung, um die Eigensicherheit der Lampe zu erreichen. Alle anderen Bauelemente befinden sich auf einer Leiterplatte. In engen und unzureichend gekühlten Leuchten können thermische Probleme auftreten, was die Lebensdauer des Vorschaltgeräts und damit der Lampe verringert.
Schaltungsbeschreibung