Stefans Lichtparade

Natrium-Niederdrucklampen

Die Tatsache, dass eine Lichtquelle die maximale Lichtausbeute erreicht, wenn ihre gesamte Strahlung monochromatisch (in einer Wellenlänge) im Maximum der spektralen Hellempfindlichkeit des Auges, also bei 555 nm, emittiert wird, hat zur Entwicklung der Natrium-Niederdrucklampe geführt. Sie kommt diesem Ideal recht nahe. Etwa 98% des Lichtstroms werden auf einer einzigen Linie, der Natrium-D-Linie 589 nm abgestrahlt. Das führt zu Lichtausbeuten bis zu 170 lm/W. Das Licht hat eine intensiv gelbe Farbe und ist für die Allgemeinbeleuchtung wegen der Unmöglichkeit, Farben zu unterscheiden, nicht brauchbar. Natrium-Niederdrucklampen können aber überall dort eingesetzt werden, wo Farbwiedergabe keine Rolle spielt und die Erkennbarkeit im Vordergrund steht. Infolge der monochromatischen Strahlung spielt nämlich der Farbfehler des menschlichen Auges keine Rolle, so dass die Sehschärfe verbessert wird. Sie werden in sehr staubhaltigen Räumen der Industrie und zur Beleuchtung von Fußgänger-Überwegen und Fernverkehrsstraßen (weniger in Deutschland) benutzt. Die ersten in Deutschland produzierten Lampen hatten eine Leistung von 53 W ( OSRAM Na 300 U, 3000 lm) und 80 W ( OSRAM Na 500 U, 5000 lm). Heute werden Natrium-Niederdrucklampen herstellerabhängig in Leistungsstufen zwischen 6 und 180W für 230V Wechselstrom gebaut. Sie werden normalerweise über einen Streufeldtransformator als Vorschaltgerät betrieben. Wenn die Lampe kalt ist, befindet sich das Natrium in fester Form in den so genannten Natriumnestern des Entladungsgefäßes. Zunächst wird durch eine Hilfsentladung im Neongas der Verdampfungsprozess eingeleitet. Durch die Wärmeentwicklung verdampft das Natrium allmählich. Der mit Indiumoxid beschichtete Außenkolben dieser Lampen schützt das Entladungsgefäß während des Betriebes vor Kälteeinflüssen der Umgebung. Die volle Lichtausbeute wäre sonst nicht gewährleistet. Diese ist auch erst durch die notwendige Aufwärmphase von 10 bis 12 Minuten nach dem Einschalten der Lampen erreicht. Natrium-Niederdrucklampen sind aber nach dem Ausschalten sofort wieder zündbar.


Natrium-Hochdrucklampen

In der Natrium-Hochdrucklampe wird mit 0,33 Bar Dampfdruck und Brennertemperaturen von 1200°C gearbeitet. Dabei tritt eine enorme Verbreiterung des Spektrums und damit eine Verbesserung der Farbwiedergabe ein, so dass Unterarten dieser Lampen sogar für bestimmte Innenraumbeleuchtungen eingesetzt werden können. Bei diesen Lampen erreicht die Lichtausbeute trotz der verbesserten Farbeigenschaften noch etwa 100 lm/W. Durchschnittlich liegt sie bei Natrium-Hochdrucklampen um 130 lm/W. Die Entwicklung von Natrium-Hochdrucklampen war erst möglich, als es gelungen war, durchsichtige Entladungsgefäße aus hochgesintertem Aluminiumoxid herzustellen, die bei den hohen Temperaturen noch natriumfest sind. Zum Betrieb dieser Lampen ist, in den meisten Fällen, zusätzlich zum Vorschaltgerät ein Zündgerät erforderlich. Einige Hersteller integrieren verschiedene Arten von Zündmechanismen in den Lampenkolben. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn spezielle Austauchlampen in Leuchten, die eigentlich für Quecksilber-Hochdrucklampen gebaut wurden, eingesetzt werden sollen. In solchen Fällen brauchen keine Umbauten an den Leuchten vorgenommen werden. Der Vorteil eines separaten Überlagerungszündgerätes ist allerdings, dass die Wiederzündzeit nach dem Ausschalten erheblich herabgesetzt wird. Sie beträgt, durch den vergleichsweise niedrigen Dampfdruck gegenüber dem der Quecksilber-Hochdrucklampen, nur etwa 30 Sekunden. Die Anlaufzeit bis zum vollen Lichtstrom beträgt 5 bis 7 Minuten.