Kompaktleuchtstofflampe

Kompaktleuchtstofflampe („Energiesparlampe“) mit integriertem Vorschaltgerät (EVG) und Edison-Schraubsockel E27

Kompaktleuchtstofflampe mit integriertem Starter zum Betrieb an einem externen konventionellen Vorschaltgerät

Kompaktleuchtstofflampen sind besonders kleine Leuchtstofflampen und werden häufig als Energiesparlampen bezeichnet.

Die Röhre, in der die Gasentladung stattfindet, ist bei diesen Lampen gegenüber anderen Leuchtstofflampen kleiner und gebogen oder mehrfach gefaltet, um sie platzsparender unterzubringen, daher das Präfix Kompakt.

Energiesparlampen im engeren Sinne sind Kompaktleuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät und einem Edisonsockel (Schraubsockel), um sie anstelle von Glühlampen einsetzen zu können. Der Begriff an sich ist jedoch technologieneutral und kann auch andere sparsame Leuchtmittel mit einschließen.

Aufbau und Funktion

Die Funktion der Kompaktleuchtstofflampen entspricht im Wesentlichen derjenigen der konventionellen Leuchtstofflampen. Sie arbeiten diesen gegenüber jedoch bei höherem Innendruck, sind daher kleiner und haben eine höhere Leuchtdichte. Der Druckaufbau beziehungsweise die Verdampfung des Quecksilbers geschieht beim Einschalten durch Vorheizung der Kathoden beziehungsweise Heizfäden (direkt geheizte Kathoden) und nachfolgender Eigenerwärmung. Daher erreichen Kompaktleuchtstofflampen nicht sofort ihre volle Leuchtkraft.

Im Sockel befindliches EVG einer Energiesparlampe mit 12 Watt Leistungsaufnahme (Durchmesser der Platine etwa 32 mm)

Das bei Energiesparlampen im Sockel eingebaute, heute meist elektronisch arbeitende Vorschaltgerät (EVG) heizt bei Lampenstart zunächst die Kathoden, indem diese im Stromkreis in Reihe zu einem PTC-Widerstand liegen. Hat sich dieser durch Stromfluss erwärmt, wird er hochohmig und gibt die Entladungsstrecke für das Vorschaltgerät frei – die Lampe zündet. Die Gasentladungsstrecke arbeitet an einem Inverter, das heißt die Netzwechselspannung wird zunächst gleichgerichtet, um anschließend wieder in eine Wechselspannung höherer Frequenz (etwa 45 kHz) umgewandelt zu werden. Die Wechselrichtung erfolgt mit zwei Schalttransistoren. Diese Wechselspannung gelangt über eine Ferritkern-Drossel zum Lampenstromkreis. Die Drossel ist aufgrund der höheren Arbeitsfrequenz gegenüber 50-Hz-Drosseln konventioneller Vorschaltgeräte sehr klein, verlustärmer und materialsparend.

Inzwischen gibt es auch elektrodenlose Energiesparlampen, diese regen die Gasentladung kapazitiv an und vermeiden dadurch die Verschleißprobleme der Kathoden vollständig. Sie sind unbegrenzt schaltbar und noch etwas effektiver als Modelle mit Glühkathoden.

Die höhere Arbeitsfrequenz führt zu einer höheren Effizienz der Lampe gegenüber Leuchtstofflampen mit konventionellem Vorschaltgerät, da zum einen die Gasentladung selbst effektiver arbeitet und zum anderen die Verluste in der Drossel geringer sind. Außerdem kann das menschliche Auge die Frequenz von 45 kHz nicht als Flimmern wahrnehmen.

Das „Flimmern“ der Lampe mit doppelter Netzfrequenz (100 Hz) wird dadurch vermieden, dass sich nach der Gleichrichtung ein Elektrolytkondensator zur Glättung der Gleichspannung befindet. Die verbleibende Restwelligkeit führt zu einem nur sehr geringen 100-Hz-Flimmern der Lampe.

Dieser Kondensator ist das temperaturempfindlichste Bauelement der Lampe und ist deshalb möglichst weit entfernt von der Leuchtstofflampe im Schraubsockel untergebracht. Dort befindet sich auch eine Schmelzsicherung, um die Eigensicherheit der Lampe zu erreichen. Alle anderen Bauelemente befinden sich auf einer Leiterplatte.

Das Vorschaltgerät hat die Aufgabe, den Lampenstrom zu begrenzen, der ansonsten aufgrund der Stoßionisation bis zur Zerstörung der Lampe ansteigen würde. Daher können Kompaktleuchtstofflampen wie auch andere Gasentladungslampen, die selbst kein Vorschaltgerät enthalten, nie direkt am Stromnetz, sondern nur in Leuchten mit Vorschaltgerät betrieben werden.

Finanzielles Einsparpotential

Eine herkömmliche Glühlampe („Glühbirne“) hat eine durchschnittliche Lebensdauer von ungefähr 1.000 Betriebsstunden und ist kostengünstig in der Anschaffung. Eine Kompaktleuchtstofflampe hält dagegen, je nach Fabrikat und Typ, zwischen 3.000 und 15.000 Betriebsstunden, und ist zunächst deutlich teurer in der Anschaffung. Unter Berücksichtigung ihrer wesentlich längeren Lebensdauer, sind Energiesparlampen meist schon in der Anschaffung günstiger als entsprechend viele Glühlampen. Unter Berücksichtigung des geringeren Stromverbrauchs verstärkt sich die Wirtschaftlichkeit der Kompaktleuchtstofflampe deutlich.

Wie die unten stehende Tabelle zeigt, verbraucht eine Energiesparlampe 75–80 % weniger Strom. Bei den momentan (Mai 2007) in Deutschland üblichen Strompreisen von etwa 0,20 €/kWh lässt sich die ungefähre finanzielle Einsparung für den Lebenszyklus einer hochwertigen Kompaktleuchtstofflampe im Vergleich mit den im gleichen Zeitraum benötigten Glühlampe wie folgt berechnen:

	$\mathrm {Anschaffungskosten} \,$	$+$	$\mathrm {(Stromverbrauch\times Strompreis)}$	$=$	$\mathrm {Gesamtkosten} \,$
	$\mathrm {(15\times 1{,}95\,EUR)}$	$+$	$\mathrm {\left(60\,W\times 15000\,h\times 0{,}20\,{\frac {EUR}{kWh}}\right)}$	$=$	$\mathrm {209{,}25\,EUR}$
	$\mathrm {(1\times 9{,}22\,EUR)}$	$+$	$\mathrm {\left(11\,W\times 15000\,h\times 0{,}20\,{\frac {EUR}{kWh}}\right)}$	$=$	$\mathrm {42{,}22\,EUR}$
$\mathrm {\boldsymbol {Einsparpotential}} \,$				$=$	$\mathrm {167{,}03\,EUR}$

Lichtstrom	Leistungsaufnahmen im Vergleich
	Kompakt- leuchtstoff- lampe	Glühlampe
150 lm	4 W	20 W
200 lm	5 W	25 W
250–400 lm	6/7 W	30/35 W
450 lm	8/9 W	40 W
500 lm	10 W	50 W
550–700 lm	11 W	60 W
800 lm	14 W	65 W
950 lm	17 W	75 W
1200 lm	20 W	100 W
1500 lm	23 W	120 W

Folgende Faktoren können das finanzielle Einsparpotential verändern:

1. Unterschiedliche Lebensdauern: Laut Stiftung Warentest halten Energiesparlampen je nach Modell zwischen „nur“ 4.000 und über 19.000 Stunden. Dementsprechend unterschiedlich fällt das Einsparpotential aus.
2. Dimmen der Glühlampen: Das Dimmen von Glühlampen erhöht die Lebensdauer und senkt den Stromverbrauch. Es existieren jedoch auch dimmbare Energiesparlampen, für die dasselbe gilt.
3. Längere Einschaltzeiten: Aufgrund der verzögerten Startphase bis zum Erreichen der vollen Helligkeit könnten manche Benutzer dazu neigen sie öfter anzulassen. Dieses muss sich nicht unbedingt negativ auf das Einsparpotential auswirken, da häufiges Schalten bei einigen Modellen zu einer Verringerung der Lebensdauer führen kann.
4. Nutzen der Abwärme von Glühlampen: Beim Einsatz von Glühlampen im Innenbereich kann in der Heizperiode die Abwärme genutzt werden. Allerdings ist diese Art des „Heizens“ höchst unwirtschaftlich, da die Stromkosten deutlich höher und der Gesamtwirkungsgrad schlechter als bei der üblichen Heizung sind. Des Weiteren muss beachtet werden, dass die Wärmeentwicklung sowohl im Sommer als auch im Winter störend sein kann und dass durch den (zusätzlichen) Verbrauch von Klima- und Kühlanlagen der Energieverbrauch nochmals steigen kann.

Energetisches Einsparpotenzial

Im Betrieb trägt die Kompaktleuchtstofflampe aufgrund ihres gegenüber der Glühlampe wesentlich niedrigeren Stromverbrauchs erheblich zur Energieeinsparung bei. Auch die Energiebilanz unter Berücksichtigung des Energieverbrauchs für die Produktion des Leuchtmittels fällt für die Energiesparlampe positiv aus. Die Produktion einer Energiesparlampe benötigt zwar etwa das Zehnfache der Energie für die Herstellung einer Glühlampe, durch die lange Lebensdauer wird dies jedoch deutlich überkompensiert. Der Einsatz von Entladungslampen anstelle von Glühlampen zur Beleuchtung, spart bereits heute 150 Mrd. kWh pro Jahr ein.

Eigenschaften

Hohe Lichtausbeute

Lichtquelle	Lichtausbeute
Glühlampe (Standard)	12 - 15 lm/W
Halogenglühlampe	ca. 25 lm/W
LED (weiß)	40 - 110 lm/W
Kompaktleuchtstofflampe	ca. 60 lm/W

Kompaktleuchtstofflampen verbrauchen deutlich weniger Strom, da sie deutlich weniger Wärme (rot) erzeugen.

Wie effizient eine Lichtquelle ist, wird mit der Lichtausbeute angegeben. Diese gibt an wie viele Lumen Licht mit einem Watt Strom erzeugt werden. Während eine normale Glühlame eine Lichtausbeute von ungefähr 12 bis 15 lm/W hat und die Lichtausbeute von modernen, weißen LEDs zwischen 40 bis 110 lm/W liegt, haben Kompaktleutstofflampen eine Lichtausbeute von zirka 60 lm/W. Somit liegt Kompaktleutstofflampe etwa gleich auf mit durchschnittlichen LEDs, sind jedoch weit effizienter als normale Glühbirnen, welche nur weniger als 2 % des Stromes in Licht umwandeln. Energiesparlampen sind rund fünfmal so effizient wie normale Glühlampen; sie benötigen bei gleicher Helligkeit gegenüber Glühlampen nur etwa 20 % der elektrischen Leistung.

Lange Lebensdauer

Angaben zur Lebensdauer finden sich meist auf der Packung; diese wird in Stunden (Abkürzung: h) angegeben und schwankt bei Energiesparlampen je nach Qualität zwischen 3.000 h und 15.000 h. Die Lebensdauer von normalen Glühlampen wird im Allgemeinen meist mit 1.000 h angegeben, die von Halogenglühlampen mit etwa 2.000 h bis 4.000 h. Energiesparlampen halten etwa 3 bis 15 Mal länger als normale Glühlampen. Dazu sei jedoch zu bemerken, dass bei Glühlampen - im Gegensatz zu Energiesparlampen - die Lebensdauer im allgemeinen nicht auf der Packung angegeben ist. Die Lebensdauer von LED wird mit einigen tausend Stunden bis zu über 100.000 Stunden angegeben, sie ist jedoch nur bedingt vergleichbar, da LEDs im Allgemeinen nicht plötzlich ausfallen, sondern mit der Zeit immer dunkler werden. Die Stiftung Warentest testete 2006 27 Energiesparlampen auf ihre Lebensdauer. Zwei der Modelle hielten nur etwa 4.500 Stunden durch, 23 Lampen hielten über 10.000 Stunden und bei sieben der Lampen musste der Test nach 19.000 Stunden aus Zeitgründen abgebrochen werden. Somit halten Energiesparlampen bei durchschnittlicher Nutzung von 3 Stunden am Tag etwa 4 bis 18 Jahre.

Geringere Wärmeentwicklung

Da Leuchtstoffröhren bei gleicher Lichtleistung weniger Wärme entwickeln als Glühlampen, kann eine Leuchte trotz begrenzter Lampenleistung mehr Licht abgeben, wenn Energiesparlampen eingesetzt werden. Leuchten mit einer Leistungsbegrenzung auf 25 Watt können so ohne weiteres mit einer 20-Watt-Energiesparlampe auf die Helligkeit einer 100-Watt-Glühlampe aufgerüstet werden, wenn ausreichende Kühlung der Energiesparlampe selbst gewährleistet ist. Da LED-Lampen ebenfalls effizienter als Glühlampen sind, gilt für sie das selbe.

Unterschiedliche Lichtfarben

Kompaktleuchtstofflampen sind in verschiedenen Farbtemperaturen erhältlich. Damit kann die Lichtfarbe optimal auf die Beleuchtungssituation angepasst werden. Sowohl gemütliches, gelbliches Licht ähnlich Glühlampenlicht (warmweiß, extra-warmweiß) als auch eher sachliches Licht (neutralweiß, tageslichtweiß) ist erhältlich. Siehe auch unter Lichtfarbe.

Energiesparlampen werden durch entsprechende Wahl der Leuchtstoffe auch einfarbig (rot, gelb, grün, blau) sowie in Ultraviolett (UV-A, „Schwarzlicht“) gefertigt. Sie arbeiten in allen diesen Fällen effektiver als entsprechend gefilterte Glühlampen.

Auf- oder Vorheizphase

Der größte Nachteil von vielen Energiesparlampen ist ihre temperaturabhängige Helligkeit. Im Gegensatz zu Glühlampen und LEDs leuchten Kompaktleuchtstofflampen kurz nach dem Einschalten zunächst noch nicht mit voller Helligkeit. Erst nach 1 bis 2 Minuten Aufheizphase entfalten sie ihre volle Helligkeit – kurz nach dem Einschalten erreichen sie nur zwischen 50 % und 80 % der Endhelligkeit. Dies ist bei Lampen, die nur kurz benötigt werden, ungünstig (wie in Abstellkammern, Treppenhäusern, mit Bewegungsmelder gesteuerte Zufahrtsbeleuchtungen). Während der Startphase haben die Lampen – aufgrund der Temperatur der Leuchtstoffe – oft eine andere Lichtfarbe.

Hochwertige Lampen mit Vorheizfunktion können die Umgebungstemperatur kompensieren, starten jedoch etwas langsamer: Nach dem Einschalten dauert es – wegen der Vorheizphase – erst 0,1 bis 2 Sekunden, bis die Lampe anfängt zu leuchten. Dieser Nachteil wird durch die hohe Schaltfestigkeit dieser Modelle ausgeglichen, dadurch verlängert sich die Lebensdauer.

Neuerdings erhältliche elektrodenlose Energiesparlampen verringern die Dauer der Vorheizphase, sind gänzlich unempfindlich gegen häufiges Schalten und sind darüber hinaus noch effektiver.

Farbwiedergabe

Die Farbwiedergabe von Energiesparlampen ist – vor allem bei älteren und billigeren Kompaktleuchtstofflampen – schlechter als die einer Glühlampe. Der Grund dafür ist, dass viele Energiesparlampen nicht das gesamte Lichtspektrum wiedergeben sondern nur die Bereiche in denen der Mensch empfindlich reagiert. Höherwertige, sogenannte Vollspektrum-Lampen, erreichen dank Verbesserungen durch Fünfbanden-Leuchtstoffe deutlich bessere Farbwiedergabeindizes, die je nach Farbtemperatur vergleichbar mit Glühlampen oder Tageslicht sind. Kaltlicht-Vollspektrum-Lampen werden oft als Biolight-Lampen verkauft, Warmlicht-Vollspektrum-Lampen sind im Handel seltener zu finden. Besonders für Kunst, Fotografie und Film ist eine hohe Farbwiedergabe zu empfehlen.

Elektrosmog

Wie alle elektrischen Geräte verursachen Kompaktleuchtstofflampen elektromagnetische Felder (EMF). Die Stiftung Warentest ermittelte eine Feldstärke von 19 bis 65 V/m bei einem Abstand von 30 cm, sie liegt damit deutlich über den entsprechenden Grenzwerten des TCO-Standards für Bildschirme (1 V/m bzw. 10 V/m). Jedoch muss man hier zwischen elektrischen und magnetischen Feldern sowie deren unterschiedlichen Frequenzen unterscheiden. Bei den aus gesundheitlicher Sicht bedeutsamen magnetischen Feldern niedriger Frequenz von 50 Hertz sind Kompaktleuchtstofflampen nicht von Glühbirnen zu unterscheiden. Im Frequenzbereich von 10 kHz bis 500 kHz emittieren Energiesparlampen hingegen mehr magnetische Strahlung, da Glühbirnen in diesem Bereich keine Strahlung emittieren. Die Flussdichte einer Energiesparlampe in 30 cm Entfernung ist hier vergleichbar mit der eines Röhren-Fernsehers bei einem Abstand von einem Meter. Bei den elektrischen Feldern liegt die Feldstärke in beiden genannten Frequenzbereichen jeweils etwas höher als eine Glühbirne. Bis auf die niederfrequenten elektrischen Felder halten Energiesparlampen die strengen TCO-Grenzwertempfehlungen für Bildschirme ein. Die elektromagnetischen Ausstrahlungen können durch Verwendung eines geerdeten Lampenschirms erheblich gesenkt werden. Es bleibt darauf hinzuweisen, dass für Kompaktleuchtstofflampen keine konkreten Richtlinien, wie beispielsweise für Computermonitore, existieren.

Dimmbarkeit

Ein weiterer Nachteil von Energiesparlampen ist, dass sie ursprünglich nicht in Kombination mit normalen Dimmern verwendet werden können. Der Betrieb einer gewöhnlichen Kompaktleuchtstofflampe an einem Dimmer verkürzt die Lebensdauer und führt zum Erlöschen der Garantie. Nur Energiesparlampen mit speziell angepasstem elektronischem Vorschaltgerät können den Lampenstrom variieren, um so eine Helligkeitsregelung (beispielsweise 3 % bis 100 % der Helligkeit) der Lampe zu erreichen. Bei geringerer Helligkeit ist die Leistungsaufnahme des elektronischen Vorschaltgeräts gleichsam niedriger. Solche Kompaktleuchtstofflampen sind speziell gekennzeichnet und lassen sich mit gewöhnlichen Dimmern – wie sie für Glühlampen verwendet werden – dimmen. Aufgrund der komplizierteren Technik und der kleinen Stückzahlen sind solche Energiesparlampen jedoch bisweilen teurer. Des Weiteren werden Energiesparlampen angeboten, welche sich, durch mehrfaches Ein- und Ausschalten, ohne einen Dimmer in mehreren Stufen dimmen lassen.

Probleme durch Hitze oder Kälte

Energiesparlampen sind empfindlich gegenüber hohen Temperaturen, wie sie zum Beispiel in engen oder geschlossenen Leuchten auftreten können. Sie erreichen dort oft ihre spezifizierte Nutzungsdauer nicht. Das gleiche Problem tritt jedoch auch bei Glühlampen auf.

Ebenfalls problematisch kann der Einsatz bei niedrigen Temperaturen sein, insbesondere unter dem Gefrierpunkt. Zum einen verlängert sich die oben beschriebene Startdauer, spezielle an die Temperatur angepasste Schaltungen können das Problem jedoch weitgehend lösen. Zum anderen sinkt die Lichtausbeute der Lampen, da die Lampen ihren optimalen Betriebsbereich bei einer Umgebungstemperatur von 20 bis 30 °C besitzen. Spezielle Kompaktleuchtstofflampen lassen sich noch bei Temperaturen bis zu −23° C einsetzen.

Störung von elektrischen Geräten

Energiesparlampen mit elektronischem Vorschaltgerät emittieren hochfrequente leitungsgebundene und nicht leitungsgebundene Störungen (siehe Elektromagnetische Verträglichkeit). Diese Felder sind zwar gesundheitlich völlig unbedenklich, können jedoch besonders empfindliche Geräte stören.

Infrarot-Fernbedienungen senden im Bereich 20–50 kHz und die Eingangsverstärker der Infrarotempfänger sind daher in diesem Frequenzbereich empfindlich. Durch das für Menschen nicht sichtbare Flimmern von Energiesparlampen können Infrarotfernbedienungen unter Umständen so beeinflusst werden, dass Fehlschaltungen oder Reichweiteneinschränkungen entstehen, da die Empfänger ein Störsignal empfangen.

Vorurteile

Kalte Lichtfarbe

Eines der häufigst genannten Argumente gegen die Kompaktleuchtstofflampe ist, dass sie ein kälteres Licht als Glühlampen hätte. Dies ist nach heutigem Stand der Technik jedoch falsch, da Kompaktleuchtstofflampen mit fast allen Lichtfarben erhältlich sind. Dies reicht von sehr kaltem Tageslicht bis zu sehr warmem, rötlichem Licht – daneben sind auch farbige Kompaktleuchtstofflampen erhältlich. Deshalb ist die Lichtfarbe als einer der Vorteile der Energiesparlampe gegenüber der Glühlampe zu betrachten. Siehe auch unter Vorteile und unter Lichtfarbe.

Energieverbrauch beim Start

Dass Leuchtstofflampen oder Energiesparlampen beim Start übermäßig viel Energie verbräuchten, ist ein unzutreffendes Vorurteil. Die Zündung erfordert lediglich sehr kurzzeitig (meist weniger als 0,1 Sekunde) etwa 30–50 Watt, was in etwa dem Stromverbrauch von fünf Sekunden im normalen Betrieb entspricht. Abgesehen davon benötigen Glühlampen – bedingt durch den geringen elektrischen Widerstand der Glühwendel im Kaltzustand – während des Einschaltmomentes ebenfalls mehr Strom.

Verkürzte Lebensdauer bei häufigen Schaltzyklen

Die Lebensdauer heutiger Energiesparlampen ist wesentlich weniger von der Schalthäufigkeit abhängig, als dies bei älteren Modellen der Fall war. Da auch Glühlampen hinsichtlich ihrer Lebensdauer negativ auf Aus- und Einschalten reagieren, ist dieser Nachteil von Energiesparlampen mittlerweile hinfällig. Des Weiteren gibt es heute spezielle elektrodenlose Kompaktleuchtstofflampen, deren Lebensdauer gar nicht mehr von der Schalthäufigkeit beeinflusst wird.

Ein ebenfalls weit verbreiteter Irrglaube ist, dass die Angaben zur Lebensdauer auf den Packungen sich darauf beziehen, dass die Lampe nur einmal eingeschaltet wird. Die Lebensangaben von Lichtquellen beziehen sich immer auf einen „3-Stunden-Rhythmus“. Das heißt, dass die Lampen immer abwechselnd für 2¾ Stunden (165 Minuten) angeschaltet und für 15 Minuten ausgeschaltet werden.

Wie die Stiftung Warentest (5/2003) ermittelt hat, lassen sich gute Modelle über 193.000 Mal ein- und ausschalten, ohne kaputt zu gehen. Bei neueren Modellen, die ab 2005 auf den Markt kamen, versprechen Hersteller bis über 500.000 Schaltzyklen. Schaltfeste Lampen haben meist eine längere Lebensdauer. Das erste Bauteil, das bei einer Energiesparlampe kaputt geht, ist meist entweder der nach dem Gleichrichter liegende Elektrolytkondensator oder die gegebenenfalls ungenügend geheizten Kathoden.

In einem Bericht des Verbrauchermagazins „Konsument“ wurden im Jahr 2006 ebenfalls Energiesparlampen einem Test unterworfen:

• Im Testzyklus 165 Minuten „ein“ und 15 Minuten „aus“ erreichten die billigsten Lampen fast 5.000 Stunden Brenndauer, 40 % leuchteten nach 10.000 Stunden immer noch.
• Im Testzyklus 0,5 Minuten „ein“ und 4,5 Minuten „aus“ erreichten billige Lampen teilweise nur 3.500 Stunden Lebensdauer, was noch akzeptabel scheint.

Gesamtenergiebilanz

Dass Energiesparlampen in der Herstellung aufgrund ihres aufwändigeren Aufbaus mehr Energie verbrauchen als Glühlampen, ist kein gültiges Argument gegen sie. Tatsächlich verbraucht die Herstellung etwa 10 mal mehr Energie, es ist aber auch die Lebenserwartung um ein Vielfaches höher als die von Glühlampen. Wichtiger noch: die Energie zur Herstellung einer Energiesparlampe macht in der Gesamtenergiebilanz – also die Summe der von Produktion und Betrieb verbrauchten Energie – lediglich 1% aus, kann also vernachlässigt werden. So verbraucht eine konventionelle Glühlampe mit 60 W in ihrer Gesamtenergiebilanz rund 60,2 kWh. Eine Energiesparlampe hat in der selben Zeit einen Stromverbrauch von lediglich 12,3 kWh, also 80 Prozent weniger. Wäre die Produktion einer Kompaktleuchtstofflampe so aufwändig, dass sie mehr Energie verbräuchte als der Betrieb einspart, müsste der Produktionsaufwand, je nach Typ, bis zu über 100 kWh ausmachen.

Flimmern

Flimmern, das heißt das Auftreten von Lichtschwankungen im 100-Hz-Rhythmus, also der doppelten Netzfrequenz, tritt bei Leuchtstoffröhren mit konventionellen Vorschaltgeräten auf. Es führt zu Ermüdung und verhindert den Einsatz an bewegten Maschinen (Stroboskopeffekt). Außerdem kann es bei photosensiblen Personen zu epileptischen Anfällen führen.

Leuchtstofflampen mit elektronischem Vorschaltgerät flimmern praktisch nicht. Das liegt daran, dass die eigentliche Röhre nicht mit einer Frequenz von 50 Hz, also der Netzfrequenz betrieben wird, sondern mit einer daraus gleichgerichteten und mit einem Elektrolytkondensator geglätteten Spannung und einer daraus erzeugten Wechselspannung um 45 kHz. Durch die Nachleuchtzeit des Leuchtstoffs und die Trägheit des menschlichen Auges sind diese Frequenzen nicht wahrnehmbar. Zusätzlich hat ein Betrieb mit Hochfrequenz den Vorteil, dass die Lichtausbeute höher ist.

Netzspannungsschwankungen führen bei Energiesparlampen zu geringeren Lichtschwankungen als bei Glühlampen.

Radioaktive Stoffe

In den Startern von Leuchtstofflampen wurde früher das radioaktive Füllgas Krypton-85 (Kr-85) verwendet. Krypton-85 ist ein Beta-Strahler, der auch geringe Mengen an Gammastrahlung emittiert. Die Betastrahlung wird durch das Lampengehäuse völlig absorbiert, die Gammastrahlung kann jedoch ungehindert entweichen. Die Dosisleistung der Gammastrahlung muss errechnet werden, da sie nicht messbar ist. Sie liegt mit 1000 Becquerel bei etwa 0,4 % des Grenzwerts der Strahlenschutzverordnung. Die Strahlendosis, der eine Person in der Nähe einer solchen Lichtquelle ausgesetzt wird, ist weniger als ein Hundertstel der natürlichen Strahlenbelastung und selbst bei direktem Kontakt mit dem Starter liegt sie noch bei etwa 5 % der natürlichen Strahlenbelastung. Auch bei mechanischer Zerstörung eines Starters und Freisetzung des Füllgases kommt es zu keiner höheren Strahlenbelastung. Da das Gas Krypton-85 bei Einatmung nicht am Stoffwechsel teilnimmt, sondern sofort wieder ausgeatmet wird, ist dies unschädlich. Seit über 10 Jahren sind keine Kompaktleuchtstofflampen mit radioaktiven Startern mehr auf dem Markt.

Politische Förderung

Da eine Kompaktleuchtstofflampe weniger Strom verbraucht, ist eine weitere Verbreitung von Energiesparlampen im Rahmen des Energiemangels und im Angesicht der Bedrohung durch den Klimawandel im Interesse der Politik. Da sie in der Herstellung in jedem Fall immer teurer bleiben werden als Glühlampen, wäre die Subventionierung eine Möglichkeit, um die Preisdifferenz zu verringern. Während den Anfangszeiten, als sie noch in Größe, Preis und Lichtqualität der Glühlampe deutlich unterlegen war, gab es bereits lokale Förderungen für Kompaktleuchtstofflampen. So bekam beispielsweise in München jeder, der mittels Energiesparlampen Strom sparen konnte, 100 DM von der Stadt. Zwar sind auch heute wieder Subventionen in der Diskussion, die hauptsächliche „Förderung“ passiert jedoch durch Verbot der konkurrierenden Glühlampen. Australien wird bis 2010 die Verwendung von Glühlampen verbieten und setzt stattdessen auf Energiesparlampen. Nur bei einigen Ausnahmen wie beispielsweise in medizinischen Geräten und Backöfen werden noch Glühbirnen erlaubt sein. Die Regierung geht davon aus, dass durch diese Maßnahme jährlich vier Millionen Tonnen Treibhausgase weniger in die Luft ausgestoßen werden. Bereits am 17. November 2005 forderte der kubanische Staats- und Parteichef Fidel Castro die Kubaner auf, ineffiziente Glühlampen durch Energiesparlampen zu ersetzen. Hintergrund ist die Energieknappheit in Kuba. Es soll dort ein Verbot für Leuchtmittel mit über 15 Watt Energieverbrauch geben. Auch Venezuela propagiert die verstärkte Verwendung von Energiesparlampen. Nach dem die kanadischen Provinzen Ontario, Neuschottland und Nunavut angekündigt hatten, ebenfalls die Verwendung von Glühbirnen zu verbieten, kündigte die kanadische Regierung an, die Glühlampen bis 2012 in ganz Kanada zu verbieten.

Seit 2001 erhebt die Europäische Union auf Leuchtstofflampen aus Asien einen Sonderzoll von bis zu 66 Prozent. Begründet wird dies mit dem Schutz vor Dumpingpreisen. Kritiker sehen hier Protektionismus.

Bauformen

Moderne Bauform mit im Sockel integriertem Vorschaltgerät und spiralförmiger Leuchtstoffröhre

Energiesparlampen konnten zu Beginn ihrer Entwicklung durch ihre einfach gefaltete U-Bauform lange Zeit nicht in allen Leuchten Glühlampen ersetzen; die Energiesparlampen waren entweder zu lang oder nicht hell genug, bisweilen spielten auch ästhetische Gründe eine Rolle. Mittlerweile ist dieses Problem jedoch weitestgehend gelöst. Moderne Energiesparlampen sind bei gleicher Lichtleistung nur wenig größer, teilweise sogar kleiner als herkömmliche Glühlampen und in vielen verschiedenen, optisch ansprechenden Formen erhältlich.

Mit integriertem Vorschaltgerät

Kompaktleuchtstofflampen sind als sogenannte Energiesparlampen mit den bei Glühlampen üblichen Edison-Schraubsockeln (E14, E27) erhältlich. Dabei befindet sich das für den Betrieb erforderliche elektronische Vorschaltgerät im Sockel der Lampe. Diese Bauform erlaubt das Ersetzen von Glühlampen durch Energiesparlampen. Nachteil dieser Kombination von Leuchtmittel und Vorschaltgerät ist der höhere Preis und der ökologisch unerwünschte Aspekt, dass die Lampe nur als Ganzes entsorgt werden kann. Weiterhin können in engen Leuchten thermische Probleme auftreten, was die Lebensdauer verringert.

Mit externem Vorschaltgerät

Kompaktleuchtstofflampe mit integriertem Starter; im Schaltschema ist links die zum Betrieb am Netz zusätzlich erforderliche Vorschaltdrossel (KVG) dargestellt

Es gibt Energiesparlampen mit konventionellem Vorschaltgerät – diese sind wegen dessen hoher Masse heute kaum mehr im Handel zu finden; der Materialeinsatz (insbesondere des teuren Kupfers) ist hier höher als bei elektronischen Varianten.

Um Lampe und Vorschaltgerät zu trennen, gibt es die im Folgenden genannten Bauformen von Kompaktleuchtstofflampen. Diese erfordern ein Vorschaltgerät (elektronisch oder konventionell) in der Leuchte, als separates Teil mit Schraubsockel oder im Stecker:

• Stecksockel mit zwei Stiften (z. B. Sockel G23). Zwischen den beiden Kontakten am Sockel befindet sich ein länglicher, quaderförmiger Block aus Kunststoff der den Starter (Glimmzünder mit Entstörkondensator) enthält. Die Leuchte, in die dieses Leuchtmittel eingesteckt wird, benötigt für den Betrieb ein konventionelles Vorschaltgerät (eine 50-Hz-Drosselspule). Der Starter ist in die Lampe integriert und wird bei jedem Wechsel mit ausgetauscht. Diese Ausführung ist relativ kostengünstig. Die Schaltung entspricht elektrisch einer Leuchtstofflampe mit konventionellem Vorschaltgerät (KVG). Elektronische Vorschaltgeräte (EVG) können bei diesen Lampen zu Startproblemen führen.
• Stecksockel mit vier Stiften (z. B. Sockel GX24q). Diese Version enthält keinen Starter, sondern nur die Leuchtstofflampe selbst, alle vier Heizdraht- beziehungsweise Kathodenanschlüsse sind herausgeführt. Sie ist technisch äquivalent zu großen rohrförmigen Leuchtstofflampen. Der Sockel ist relativ kurz und daher kompakt. Die für diese Lampen geeigneten Leuchten können entweder mit elektronischen oder mit konventionellen Vorschaltgeräten ausgestattet sein.

Lichtfarbe

Die Lichtfarbe einer weißen Lichtquelle wird in Kelvin (K) gemessen. Ein höherer Wert bedeutet, dass die Lichtquelle – wie in obiger Skizze dargestellt – blauer erscheint. Irreführenderweise wird jedoch Licht mit niedriger Lichtfarbe als warm empfunden und bezeichnet. Normale Glühlampen haben eine Farbtemperatur zwischen 2600 K und 3000 K, wobei sie umso wärmeres Licht haben, je stärker sie sind. Energiesparlampen sind mit Lichtfarben zwischen 2300 K und 7000 K erhältlich. Warmes Licht gilt als gemütlich und einschläfernd, während kaltes Licht als ermunternd gilt. Kaltes Licht wirkt belebend, verbessert das stereoskopische Sehen, die Auge-Hand-Koordination und erhöht die Kontraste. Deshalb eignet sich kälteres Licht (~4000 K) für Arbeitsplätze, während für Wohn- und vor allem Schlafräume warmes Licht (~2700 K) sinnvoll ist. Zu kaltes Licht kann in Schlafräumen zu Schlafproblemen führen. Außerdem sind Vollspektrum-Tageslicht-Lampen erhältlich, die ein natürliches, tageslichtähnliches Licht (6500 Kelvin) liefern und als gesundheitsfördernd beworben werden.

Anstatt der Lichtfarbe in Kelvin werden häufig die folgenden Bezeichnungen verwendet:

Energiesparlampen mit unterschiedlicher Farbtemperatur im Vergleich

Lichtfarbe in Kelvin	Bezeichnung	Code	Verwendung
2700	extra-warmweiß	X27	Wohnräume
2900	warmweiß	X29	Wohnräume
4000	neutralweiß	X40	Arbeitsplatz
5500	Tageslicht	X55	Arbeitsplatz

Energiesparlampen können je nach Leuchtstoff auch farbiges Licht erzeugen. Auch ultraviolette Lampen werden unter dem Namen Schwarzlichtlampe angeboten – hier wird ein spezieller Leuchtstoff (Lichtwellenlänge 350–370 nm) eingesetzt und das Glas hat die Eigenschaften eines Ultraviolettfilters.

Kennzeichnung von Lichtfarbe und -qualität

Auf der Verpackung sind meist die Farbtemperatur und die Lichtqualität (Farbwiedergabeindex) in einem dreistelligen Zifferncode angegeben.

Die erste Ziffer steht für den Zehner des Farbwiedergabeindex in Ra (%). Bei Leuchtstofflampen reicht das Spektrum der Farbwiedergabe von Ra 60 bis Ra 98. Je größer der Wert ist, desto besser stimmen die Farben unter dem Licht der Lampe mit den Farben unter Sonnenlicht überein. Die nächsten beiden Ziffern stehen für die Farbtemperatur in Kelvin. Somit bedeutet „827“ einen Farbwiedergabeindex von Ra 80–89 bei einer Farbtemperatur von 2700 Kelvin. Dies entspricht der Lichtfarbe von normalem Glühlampenlicht bei gutem Farbwiedergabeindex.

Manchmal wird der Farbwiedergabeindex alternativ nach DIN 5035 als Wert zwischen 4 und 1A angegeben. 1B steht für einen Wert zwischen Ra 80 und Ra 89 und 1A für einen Wert zwischen Ra 90 und Ra 100.

Die auf der Packung angegebenen Bezeichnungen „E27“ oder „E14“ haben nichts mit Farbtemperatur oder Qualität zu tun – sie geben an, mit welchem Edison-Schraubsockel (E27 für 27 mm und E14 für 14 mm Gewindedurchmesser) die Energiesparlampe versehen ist.

Umweltschutz

Schadstoffemissionen

Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen zur Stromerzeugung, welche in fast allen Ländern dominiert, entstehen je nach Brennstoff unterschiedlich große Mengen des klimaschädlichen Gases Kohlenstoffdioxid (CO₂). Da der Einsatz von Energiesparlampen im Vergleich zu Glühlampen sehr viel Strom spart, hilft der Einsatz von Kompaktleuchtstofflampen so indirekt, den CO₂-Ausstoß zu reduzieren. So spart eine 11-Watt-Energiesparlampe, mit der eine 60-Watt-Glühlampe ersetzt wird, im Laufe ihres Lebens etwa 735 kWh. Um diese Menge an Energie zu erzeugen, müssten zum Beispiel 830 kg Braunkohle zu 2100 kg CO₂ verbrannt werden. Hinzu käme die Emission von Schwermetallen, die in der Kohle enthalten sind, sowie die bei der Verbrennung entstehenden Gase Schwefeldioxid und Stickoxide und gegebenenfalls die ungenutzte, bei der Produktion des Stromes angefallene Abwärme.

Datei:Vergleich der quecksilberemission.svg

Quecksilberemissionen von Kompaktleuchtstofflampe und Glühlampe im Vergleich

Wie alle Leuchtstofflampen enthalten Kompaktleuchtstofflampen giftiges Quecksilber. Bei hochwertigen Lampen werden teilweise weniger als 1,5 mg eingesetzt. Nach der RoHS-Richtlinie gilt in der EU eine Höchstmenge von 5mg je Lampe. Das Quecksilber von Kompaktleuchtstofflampen wie auch von anderen Gasentladungslampen ist hermetisch dicht eingeschlossen und kann nur bei Glasbruch entweichen. Falls versehentlich eine Lampe zerbricht, so besteht auf Grund der geringen Menge an Quecksilber keine akute Gesundheitsgefahr, es wird jedoch trotzdem empfohlen für einige Minuten kräftig zu lüften.

Auch bei der Stromerzeugung in Kohlekraftwerken wird neben anderen Schadstoffen Quecksilber freigesetzt. Da beide Lampenarten Strom verbrauchen, Glühlampen jedoch fünfmal mehr als vergleichbar helle Energiesparlampen, ist unter der Annahme, dass nur Strom aus Kohlekraftwerken verwendet wird, die Gesamtbilanz an Quecksilberemissionen bei Glühlampen selbst dann höher, wenn die Kompaktleuchtstofflampen nicht korrekt entsorgt werden. Da in Deutschland knapp die Hälfte des Stroms in Kohlekraftwerken erzeugt wird, ist die Bilanz ungefähr ausgeglichen (siehe Stromkennzeichnung#Werte). Werden Energiesparlampen richtig entsorgt, so kann das darin enthaltene Quecksilber großteils zurückgewonnen und wieder verwendet werden. Unter Umständen entstehen beim Recycling und bei der Herstellung geringe Quecksilber- und andere Emissionen.

Die Elektronik-Platine und das Plastikgehäuse sind mit Flammschutzmitteln ausgerüstet. Diese können während des Betriebes ausgasen, was insbesondere bei neuen und günstigen Lampen ein Problem ist.

Die Gesamt-Umweltbilanz umfasst weiterhin den bei der Gewinnung der Rohstoffe und bei der Fertigung entstehenden Ressourcen- und Energieeinsatz. Die enthaltenen Metalle (insbesondere Kupfer, Zinn und Aluminium) verursachen bei ihrer Gewinnung und beim Recycling Schadstoffemissionen, insbesondere, wenn die Prozesse in Staaten durchgeführt werden, in denen weniger strenge Umweltgesetze herrschen als in Deutschland. Die Metalle können beim Recycling nicht vollständig zurückgewonnen werden.

Entsorgung und Recycling

Neben Quecksilber in der Glasröhre befinden sich in der Lampe, dem Starter und der Elektronik weitere problematische Stoffe, die teilweise zurückgewonnen werden können. Blei, Chrom und Cadmium sind jedoch nicht mehr zugelassen und sollten sich daher nur noch in älteren Lampen (Herstellung vor Juli 2006) finden.

Aus Gründen des Umweltschutzes dürfen Energiesparlampen niemals in den Hausmüll oder in den Glascontainer gegeben werden; sie sind Sondermüll. Nicht mehr funktionsfähige und zerbrochene Kompaktleuchtstofflampen müssen fachgerecht und getrennt vom Hausmüll und hausmüllähnlichem Gewerbeabfall entsorgt werden. Dabei können das Quecksilber und andere Rohstoffe wiederverwertet werden. Beim Quecksilber gilt dies nur, wenn der Glaskolben noch unbeschädigt ist, da es ansonsten verdampft. Bei der Wiederverwertung geht es insbesondere um die anderen enthaltenen Metalle wie Kupfer, Aluminium und Zinn sowie die Leuchtstoffe. Selbst die Metalle können jedoch beim Recycling nur unvollständig zurückgewonnen werden.

Aufgrund des Elektro- und Elektronikgerätegesetzes sind in Deutschland die Hersteller von Leuchtstofflampen seit dem 24. März 2006 verpflichtet, diese zurückzunehmen. Die Sammlung erfolgt unter anderem auf kommunalen Wertstoffhöfen.

Bisher werden nur weniger als 25 % der privat genutzten, jedoch zirka 90 % der gewerblich genutzten Energiesparlampen fachgerecht entsorgt. Jährlich gelangen so 600 Tonnen Quecksilber auf Hausmülldeponien. Die gesamte Rücklaufquote zu den Recyclingfirmen beträgt heute etwa 70–80 %.

Geschichte

Energiesparlampe von 1984 mit konventionellem Vorschaltgerät und 2004 mit elektronischem Vorschaltgerät

Die Leuchtstoffröhre wurde vor über 150 Jahren vom deutschen Physiker Heinrich Geißler erfunden. Er füllte eine Glasröhre mit einem Gas und legte eine Spannung an. 1901 erfand Peter Cooper-Hewitt die Quecksilber-Dampflampe, eine mit Quecksilber gefüllte Leuchtstofflampe, 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 ultraviolette Strahlung in sichtbares Licht umwandelt.

1980 brachte Philips mit der „SL* Lampe“ die erste „kompakte schmalröhrige Leuchtstofflampe“ auf den Markt. In den folgenden Jahren brachten auch die anderen Hersteller kompakte Leuchtstofflampen mit integriertem Vorschaltgerät heraus. Sie waren deutlich größer und schwerer als heutige Modelle, da sie im Lampenfuß ein konventionelles Vorschaltgerät enthielten. Im Gegensatz zu heutigen Energiesparlampen flimmerten sie noch sichtbar und hatten eine weniger gute Farbwiedergabe als die heutigen Modelle. Die Aufheizphase war damals um ein Vielfaches länger und die Lichtausbeute war deutlich geringer. Dies änderte sich mit der Einführung von elektronischen Vorschaltgeräten. Diese arbeiten prinzipbedingt effizienter und erhöhen durch die hohe Betriebsfrequenz von 25 bis 50 kHz den Wirkungsgrad der Leuchtstofflampe um etwa 10 %.

Das erste elektronische Vorschaltgerät (EVG) mit/für Glühlampenfassung wurde als Patentschrift veröffentlicht am 9. April 1984 von Jürg Nigg, Zürich. Diese Sparlampenadapter wurden und werden auch bis heute gebaut. Eine Ökobilanz (ETH Zürich) belegt, dass sie noch Rohstoff-sparsamer sind, als Einwegsparlampen mit integriertem EVG.

Nach eigenen Angaben brachte der Hersteller Osram 1985 die erste Energiesparlampe mit in den Sockel integriertem elektronischem Vorschaltgerät (EVG) und Startelektronik auf den Markt.

Weblinks

• Umfangreiche Energiesparlampen-FAQ
• n-tv-Artikel über Energiesparlampen
• Heise Telepolis Artikel: „Computer können die Schlaflosigkeit fördern“ (Über das Farbspektrum von Kompaktleuchtstofflampen)
• Stiftung Warentest – Energiesparlampen im Test (15.12.2006) und zugehörige Vergleichstabelle
• Informationen rund um die Energiesparlampe

Fußnoten