Die Natriumdampflampe ist eine Gasentladungslampe, die ihr nahezu monochromatisches gelbes Licht aus einer Gasentladung in Natriumdampf gewinnt. Anders als Leuchtstoffröhren benötigen Natriumdampflampen keinen fluoreszierenden Leuchtstoff. Bei diesen Lampen erzeugt die Gasentladung selbst schon sichtbares Licht, und muß nicht erst in dieses umgewandelt werden. Dadurch wird der Wirkungsgrad deutlich erhöht, zumal das menschliche Auge in diesem Farbbereich auch besonders empfindlich ist.
Das weitgehend monochromatische Licht ermöglicht nahezu kein Farbsehen, allerdings ist das Kontrastsehen in diesem Farbspektrum beim Menschen besonders hoch, so daß diese Art der Beleuchtung vorzugsweise im Straßenverkehr, auf Parkplätzen, auf Eisenbahnlinien und Bahnhöfen, auf Industriegeländen usw. eingesetzt wird - also primär an Orten an denen es auf die sichere Erkennung von Objekten und Hindernissen ankommt. Weiterhin findet die Lampe Verwendung als Pflanzenwuchsleuchte sowie als Beleuchtung für Terrarien. Das gelbe Licht soll sich auch weniger anziehend auf Insekten auswirken.
Natriumdampflampen werden nicht direkt an Netzspannung betrieben, sondern benötigen ein Vorschalt- bzw. Zündgerät. Nach dem Zünden leuchten die Lampen zunächst nur schwach. Es dauert ca. 15 Minuten, bis sie ihre volle Helligkeit erreicht haben. Nach dem Ausschalten müssen die Lampen auskühlen, bevor sie sich mit Standard-Zündgeräten wiedereinschalten lassen. Sofortzündgeräte oder Heißzündgeräte sind in der Lage, Natriumdampflampen auch dann zu zünden, wenn die Lampe gerade zuvor ausgeschaltet wurde. Hierzu verwendet das Heißzündgerät Zündspannungen von über 30 kV, die auch die Entladungsstrecke einer heißen Natriumdampf-Hochdrucklampe ionisieren können.
Die beiden dominierenden Wellenlängen des ausgestrahlten Lichts betragen 589,00 nm und 589,59 nm. Diese werden ausgesandt beim Übergang von Elektronen aus dem bzw. in den Zustand des Natrium-Atoms. Das -Niveau ist durch Spin-Bahn-Kopplung in zwei Unterniveaus aufgespalten, was im Spektrum als die charakteristische Natrium-Dublette erkennbar ist.
Natrium ist sehr reaktionsfreudig. Tritt es durch Beschädigung aus der Lampe aus, kann es mit der Luft und dem enthaltenen Wasser (Luftfeuchtigkeit) reagieren und so Verpuffungen oder Explosionen verursachen. Die Lampen müssen nach Gebrauch sorgfältig entsorgt werden.
Es wird unterschieden zwischen der Natriumdampf-Niederdrucklampe und der Natriumdampf-Hochdrucklampe:
Natriumdampf-Hochdrucklampe
Die Natriumdampf-Hochdrucklampe besitzt mit 150 lm/W (Lumen pro Watt) eine außerordentlich hohe Lichtausbeute (Glühlampen: bis 20 lm/W; Leuchtstoffröhren: 80 lm/W) und ist in Leistungen von 35 Watt bis mehreren 1000 Watt erhältlich. Für den Straßenverkehr sind Leistungen von 100 bis 150 Watt bereits ausreichend. Durch Zugabe von bestimmten Gasen (z.B. Xenon) lässt sich bei dieser Lampenart auch ein gewisser Blau-Anteil erzielen.
Die Lampe besteht aus dem mit Natriumdampf gefüllten Brenner, der sich in einem Glaskolben in Röhren- oder Ellipsoidform befindet. Der Natriumdampf steht hierbei unter hohem Druck. Der Brenner wird durch besonders starke Metalldrähte im Glaskolben fixiert welche gleichzeitig der Stromzuführung dienen. Die Kontaktierung der Lampe mit dem Leuchtensockel erfolgt meistens über ein Edison-Gewinde (gängige Größen: E27, E33 und E40). Der Glaskolben erreicht im Betrieb Temperaturen von über 300°C. Zum Zünden wird eine Spannung von bis zu 5 kV benötigt.
Die mittlere Lebensdauer wird mit ca. 30.000 Betriebsstunden angegeben. Das entspricht 3,5 Jahren Dauerbetrieb. Die Hersteller geben zumeist einfach eine Lebensdauer von vier Jahren an.
Leider neigen Natriumdampf-Hochdrucklampen am Ende ihrer Lebensdauer zum periodischen Verlöschen und Wiederzünden. Diesen Vorgang nennt man „Blinken“ oder „Cycling“. Hierbei steigt nach dem Zünden der Lampe deren Brennspannung langsam an und erreicht einen Wert, der durch die Netzspannungsversorgung nicht mehr zur Verfügung gestellt werden kann, so dass die Lampe verlöscht. Nach Abkühlung der Lampe erfolgt eine erneute Zündung und der Prozess startet von vorn. Die Zeitdauer für einen solchen Zyklus liegt typischerweise im Bereich von ca. 10–15 Minuten. Um den daraus resultierenden Blinklichtbetrieb zu unterdrücken, verfügen spezielle Zündgeräte über eine automatische Cycling-Erkennung. So setzt beispielsweise nach dreimaligem Verlöschen der Lampe innerhalb von 2 Stunden aufgrund ansteigender Brennspannung die Abschaltautomatik ein und verhindert weitere Zündversuche.
Natriumdampf-Niederdrucklampe
Natriumdampf-Niederdrucklampen (auch NA, SOX) sind die effizientesten elektrischen Lichtquellen, die es derzeit gibt. Mit bis zu 200 lm/W ermöglichen sie eine effiziente und energiesparende Beleuchtung. Die Wärmeentwicklung ist deutlich geringer als bei der Natriumdampf-Hochdrucklampe. Zum Zünden reichen bereits Spannungen im Bereich von 1 kV, je nach Ausführung genügt auch die verfügbare Netzspannung. Im Gegensatz zur Natriumdampf-Hochdrucklampe ist die Niederdrucklampe sofort wieder zündbar.
Sie weisen einen deutlich größeren Brenner als die Na-Hochdrucklampen auf. Meist ist der Brenner in Gestalt eines U-Rohres ausgeführt, welches sich über die gesamte Länge des Glaskolbens erstreckt. Die äusseren Abmessungen der Natriumdampf-Niederdrucklampe entsprechen in etwa denen der Natriumdampf-Hochdrucklampe.
Die von Osram hergestellte SOX18 ist die kleinste käufliche Natriumdampflampe. Sie ist im Elektrogroßhandel zu Preisen von ca. 25-30 Euro erhältlich. In Reihe geschaltet mit zwei Standard-Vorschaltdrosseln von 58/65W Leuchtstofflampen samt deren Kompensationskondensatoren ergibt sich an der europäischen Netzspannung von 230 V/50 Hz der richtige Betriebsstrom von ca. 330 mA. Somit kann man sich mit wenig Kosten Natriumdampflicht nach Hause holen. Siehe auch den folgenden Abschnitt. Diese Lampe gibt es mit dem in Großbritanien üblichen Bajonettart aber auch mit der in Deutschland verbreiteten Edisonfassung (Schraubgewinde).
Verwendung im Theater
Die Natriumdampflampe wird im Theater als Effekt häufig gebraucht. Das fast völlige Verschwinden aller Farbigkeit bei ausschließlicher Beleuchtung mit Natriumdampflampen ist ein verblüffender Effekt. Auch das langsame Aufglühen aus der Dunkelheit mit seinem Farbverlauf ist gelegentlich als Stimmung nutzbar. Da das Natriumdampflicht nicht dimm- bzw. regelbar ist, gibt es mittlerweile verschiedene Aufsätze, die mit Lamellen einen "Ein- und Ausblendeffekt" ermöglichen sollen.
Verwendung in der Dunkelkammer
Natrium-Niederdrucklampen eignen sich auch als Dunkelkammerbeleuchtung in der Schwarzweiß-Positiv Verarbeitung. Hier fällt das monochromatische gelbe Licht in das Empfindlichkeitsminimum der fotografischen Schicht des Fotopapiers. Damit ist eine besonders helle Dunkelkammer-Beleuchtung möglich.
Weblinks
Siehe auch
- Metalldampflampe
- Quecksilberdampflampe
- Xenon-Lichtbogenlampe
- Vorschaltgerät
- Natrium, chemische Eigenschaften
- monochromatisches Licht