Verschleiss von Energiesparlampen - warum?

Hallo,

es wird gern und viel darauf hingewiesen, dass häufiges Ein- und Ausschalten von Energiesparlampen deren Lebensdauer verkürzt. Ich bin inzwischen so weit gekommen, dass es weniger das Ein- und Ausschalten allgemein als vielmehr das Einschalten bei noch warmer Röhre sei und dieses die Kathoden verschleissen ließe.

Aber warum _genau_ verschleissen die Kathoden, welchen technischen bzw. physikalischen Hintergrund hat das? Und warum könnte durch gesteuertes Vorheizen (namentlich

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) dieser Verschleiss vermieden werden?

Danke für jede Erleuchtung, Agner

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Agner Krarup Erlang
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"Agner Krarup Erlang"

In der inneren Beschichtung entweichen bei Erwärmung und Ionisation Gase. Ist dieses Gas noch nicht wieder in der Beschichtung zurückgekehrt, so sind die Festigkeitseigenschaften der Beschichtung anders. Das beim Einschalten entstehende "Pling"-Geräusch sorgt dann dafür, dass die Beschichtung auf Dauer teilweise an besonders heißen Stellen zerbröselt und auf die Elektroden krümelt. Durch diese neue Beschichtung der Elektroden versagt die Ionisation.

Viele Grüße, Markus

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Markus

Eine echte Erleuchtung habe ich noch nicht - aber doch immerhin eine Vermutung. Wenn die Vermutung mit der warmen Röhre stimmt, macht es Sinn, sich mal über den Preis ein paar Gedanken zu machen. Damit die Elektronen in Gang kommen, werden bei Leuchtstoffröhren die beiden Elektroden links und rechts vorgeheizt. Sind sie kalt, ist ihre Austrittsarbeit zu groß. Wie bringt man nun diese Elektroden auf die richtige Temperatur? Klar - Strom durch. Das macht warm. Und wann sind sie warm genug? Nach einer Sekunde? Gut möglich. Dann schaltet man nach einer Sekunde den Heizstrom ab. Die Elektrode ist schon warm? Woher soll der Zeitgeber das denn wissen? Also wird eine Sekunde geheizt.

Dann wird's halt etwas wärmer als sonst. Wird es etwas wärmer als sonst, dann verlassen auch mehr Elektronen die Elektroden (und es wird etwas heller). Aber halt nicht nur. Ein paar Atome fliegen immer auch noch mit raus. Je heißer, desto mehr. Daran (Materialabtrag) stirbt am Ende jede Glühlampe. Erkennt man an der Schwärzung des Glases - auch bei Leuchtstofflampen (Energiesparlampen).

Mit Halogenen kann man in gewissen Grenzen für einen Rücktransport des verlorenen Materials sorgen. In Halogenlampen macht man das. Deshalb kann man auch mit der Temperatur weiter nach oben gehen und bekommt ein besseres und mehr Licht. Weil die Halogene allerdings recht aggressiv sind und die Leuchtschicht zerstören und das ganze Plasma durcheinander bringen könnten, wird man sie in Energiesparlampen wahrscheinlich eher nicht verwenden.

Will man die Lebensdauer verlängern, sollte die Temperatur der Elektroden gemessen werden. Doch das dürfte teurer sein, als nur die Zeit zu messen...

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

"Christoph Müller"

Vermutung. Wenn die Vermutung mit der warmen Röhre stimmt,

Elektronen in Gang kommen, werden bei

kalt, ist ihre Austrittsarbeit zu groß.

durch. Das macht warm. Und wann sind sie warm genug?

Heizstrom ab. Die Elektrode ist schon warm? Woher soll

verlassen auch mehr Elektronen die Elektroden (und

noch mit raus. Je heißer, desto mehr. Daran

des Glases - auch bei Leuchtstofflampen

verlorenen Materials sorgen. In Halogenlampen macht man

bekommt ein besseres und mehr Licht. Weil die Halogene

Plasma durcheinander bringen könnten, wird man sie

Nun... Kombiniert man nun beide Antworten... Die von mir und die von dir, so wird schnell klar, dass beim Heizen wenns schon heiß ist, die Temperatur so hoch geht, dass sich das freigewordene Gas aus der Beschichtung mit den Elektroden chemisch verbindet und so irgendwann eine Ionisation bei der Standardspannung nicht mehr "zündet".

Viele Grüße, Markus

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Markus

Christoph Müller schrieb am 21.02.2007 15:53:

Und auch etwas umständlich. Warum nicht gleich den Strom Messen. Bei passendem Heizwendel weiß man dann die Temperatur. Oder man nimmt gleich 'n NTC, so wie's auch gemacht wird.

Kristian

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Kristian Neitsch

Markus schrieb am 21.02.2007 16:00:

Unfug. Die Kathoden gehen auch bei anderen Anwendungen flöten z.B. bei Röhren mit Kathodenheizung, da gibts leinen Leuchtstoff. Das ist schlicht Abtragung von Material.

Kristian

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Kristian Neitsch

Hallo,

Agner Krarup Erlang schrieb:

ich weiß nicht, ob das Thema nicht Teilweise sogar überbewertet wird. Bei uns über der Haustür hat ein Schlaumeier vermutlich aus Ahnungslosigkeit eine Energiesparlampe im Aussenbereich (Vordach) an einem Bewegungsmelder mit relativ kurz eingestellter Leuchtdauer montiert. Nun, viel Energie spart sie sicher nicht, da besonders im Winter währen der meist kurzen Brenndauer eher wenig Licht raus kommt. Aber darauf, dass das Ding endlich mal den Geist aufgibt, warte ich seit Jahren vergeblich.

Marcel

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Marcel Müller

"Marcel Müller"

über der Haustür hat ein Schlaumeier vermutlich aus

Bewegungsmelder mit relativ kurz eingestellter

im Winter währen der meist kurzen Brenndauer eher

aufgibt, warte ich seit Jahren vergeblich.

Draussen wird vermutlich gut gekühlt :)

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Markus

Marcel Müller schrieb am 21.02.2007 16:29:

Wenn er 'ne Dulux EL genommen hat sollte die so 2-3a halten wenn man 10 Schaltungen je Nacht und nur die erlaubten Schaltzyklen als Grenze annimmt. Bei einer EL LONGLIFE sinds schon 136 Jahre. :)

Kristian

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Kristian Neitsch

*lol*
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Ralph A. Schmid, dk5ras

Kristian Neitsch schrieb:

Weil der auch spannungsabhängig ist und die Spannung nicht unbedingt als konstant angenommen werden darf.

Mehr oder weniger.

Hat aber relativ großen physischen Abstand. Bis das Ding endlich reagiert, kann viel passieren.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Agner Krarup Erlang schrieb:

Energiesparlampen (d.s.i.e.: Kompakt-Leuchtsofflampen mit integriertem Vorschaltgerät) können, wie jeder andere Gebrauchsgegenstand auch, einfach oder komplizierter aufgebaut sein.

Bessere Energiesparlampen heizen die Elektroden der Röhre vor dem Zünden vor (Warmstart). Dies geschieht durch Stromfluß quer durch beide Glühwendeln (ca. 0,3 bis 2 s). Erst dann steigt die Spannung über der Röhre solange, bis sie zündet. Der Querstrom durch die Glühwendeln fällt nach der Zündung auf ein Minimum. Die Elektroden werden nun durch den Strom der Gasentladung geheizt.

Einfachere Energiesparlampen heizen die Elektroden nicht vor (Kaltstart). Die Hochspannung wird direkt nach dem Einschalten an die Röhre angelegt. Aufgrund der noch kalten Elektroden haben die Elektronen eine hohe Austritttsarbeit zu leisten. Es kommt zur Stoßionisation, wodurch relativ schwere Ionen auf die Elektroden prallen und dabei das Emittermaterial der Elektroden in hohem Maße abtragen (sog. sputtern). Durch den fließenden Entladungsstrom heizen sich die Elektroden innerhalb kurzer Zeit auf die Betriebstemperatur auf. Das Emittermaterial auf den Elektroden verringert die Austrittsarbeit der Elektronen. Ist alles Emittermaterial abgetragen (Schwärzung an den Röhrenenden), bricht die Gasentladung zusammen, und die Energiesparlampe ist kaputt.

Im normalen Betrieb wird auch Emittermaterial von den Elektroden abgetragen, jedoch in viel geringerem Maße, als bei einem Kaltstart. Eine Energiesparlampe mit Kaltstart überlebt folglich deutlich weniger Einschaltvorgänge, als eine Energiesparlampe mit Vorheizung.

In Tests von Energiesparlampen der Stiftung Warentest ergaben sich bzgl. der Schaltfestigkeit zwei Gruppen: Die eine Gruppe überlebte im Schnitt

5000 Schaltzyklen (30 s Ein + 270 s Aus). Die andere Gruppe erreichte mindestens 193 850 Schaltzyklen. Danach wurde der Test beendet.

Bei Energiesparlampen mit Warmstart kann die Vorheizung auf zwei verschiedene Arten realisiert sein.

  1. Realisierung mit Kaltleiter (PTC) Die Energiesparlampe enthält einen Kaltleiter, der in Reihe zu den Glühwendeln geschaltet ist [1]. Beim Einschalten ist der Kaltleiter kalt, und es fließt der Heizstrom durch die Elektroden. Die Spannung über der Röhre ist niedrig, da der Kaltleiter die Spannung über der Röhre quasi kurzschließt. Durch den Stromfluß erhitzen sich die Elektroden und der Kaltleiter. Dessen Widerstand steigt und im gleichem Maße auch die Spannung über der Röhre, bis sie zündet. Der Kaltleiter bleibt im weiteren Betrieb heiß, so daß dieser hochohmig bleibt.

Nach dem Ausschalten benötigt der Kaltleiter ein bis zwei Minuten bis er sich soweit abgekühlt hat, daß er niederohmig ist. Würde man nach dem Ausschalten sofort wieder Einschalten, würden die Elektroden durch den heißen, hochohmigen Kaltleiter nicht ausreichend vorgeheizt, was also einem Kaltstart gleichkommt.

  1. Realisierung mit Steuer-IC In der Energiesparlampe wird ein Steuer-IC verwendet, der den Wendelstrom und die Röhrenspannung zeitlich definiert steuert [2]. Dabei liegt die Röhre parallel zu einem Kondensator in einem Reihen- Schwingkreis. Der Steuer-IC steuert durch Variation der Frequenz am Schwingkreis den Vorheizstrom, die Zündspannung und den Betriebsstrom der Röhre.

Energiesparlampen mit Steuer-IC benötigen keine Wartezeit vor dem erneuten Einschalten, um den Warmstart zu gewährleisten, denn der Steuer-IC arbeitet sein Programm nach jedem Anlegen der Betriebsspannung definiert ab.

Neonlite und Osram verwenden in ihren Ingenium- bzw. Facility-Lampen offenbar solche Steuer-ICs.

Ich hoffe der OP konnte mir folgen. Er wollte es schließlich "_genau_" wissen ;-) Bei Fragen: fragen!

Christian.

[1] [2]
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Christian Koch

"Agner Krarup Erlang" schrieb im Newsbeitrag news:45dc4b69$0$20297$ snipped-for-privacy@newsspool3.arcor-online.net...

Eigentlich verschleisst beim haeufigen Einschalten die Elektronik, weil der primaere Elko rabiat auf 320V aufgeladen wird, NTC haben die sich ja meist gespart. Das ZUSAETZLICH auch noch die Bauteile, die das Starten unterstuetzen, der Elektronik vielleicht nur auf ein paar Lastzyklen ausgelegt sind, kommt hinzu. Das jeder Start einer Kathode schadet, ist auch klar, waere dann aber keine Elektronikdefekt.

Weil mechanisch durch die Elektronen Material herausgeschlagen wird, insbesondere bei kaltem. Deine Beobachtung, das warme Roehren also besonders verschleissen, passt damit nicht zusammen, und ist wohl auch falsch.

"Diese neu entwickelte Generation von EnergieSparLampen startet das Leuchtmittel immer mit der gleichen Stromstärke," das tut ja wohl jedes, ein Vorschaltgeraet ist eine Stromquelle, selbst die gute alte Drossel ist nahezu eine Stromquelle.

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MaWin

Am Wed, 21 Feb 2007 15:53:55 +0100 schrieb Christoph Müller :

Das überheizen einer Röhrenkathode schadet aber deutlich weniger, als das Unterheizen, solange sie nicht als Glühlampe durchbrennt. Bei LS-Röhrenelektroden ist es ähnlich.

Das ist vor allem eine Frage des Druckes, der ist in einer LS Röhre viel niedriger als in einer Halogenlampe.

nicht nötig, es muß nur der Kaltstart vermieden werden. Allerdings ist die Vorheizzeit lästig, weil es noch kein icht gibt. Ist also auch eine Frage Komfort vs. Lebensdauer.

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Martin Lenz

Am Wed, 21 Feb 2007 18:50:18 +0100 schrieb Christoph Müller :

Erstens ist ein PTC (NTC wäre zur Einschaltstrombegrenzung), und zweitens wird der ja durch den gleichen Strom erwärmt wie die Wendeln. Er muß deren Erwärmung also nicht messen sondern bildet sie nach.

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Martin Lenz

Noch nie was von Pling-Schaltungen geh=F6rt? SCNR Harald

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Harald Wilhelms

Kristian Neitsch schrieb:

Alles klar. Das ist genau das, was ich meine. Die Schaltzyklen sind wirklich nur in Extremfällen der lebensdauerbegrenzende Faktor. Und es gibt sozusagen für jeden Einsatz die geeignete Energiesparlampe. (Lassen wir den Backofen mal außen vor.)

Marcel

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Marcel Müller

Martin Lenz schrieb:

Also kann man nur hoffen und beten, dass die Verhältnisse beim PTC etwa die gleichen wie an der Heizelektrode sind. Da haben sich schon Viele getäuscht. Ungefähr ist halt nun mal nur ungefähr und nicht besser.

Servus Christoph Müller

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Christoph Müller

Das heisst, nach Bedienung des Schalters braucht's bis zu zwei Sekunden, bis die Leuchte angeht? Das erscheint mir inakzeptabel langsam fuer den Hausgebrauch.

Kann bei versehentlichem Ausschalten gerne passieren - eine meiner Energiesparlampen hat in recht neuem Zustand (< 30 Tage) dabei den Dienst quittiert.

Solche elektronnischen Vorschaltgeraete erscheinen mir besonders sinnvoll bei Roehrenleuchten, die etliche Stunden am Tag brennen - wo ueberhaupt ein besseres Vorschaltgeraet fuer ruhigeres Licht sorgt. In Energiesparleuchten ist das preislich wohl noch nicht typisch machbar. Leuchten mit auswechselbarem Leuchtkoerper scheinen hier eine Fehlentwicklung zu sein: Bis zum Defekt der Leuchte hat sich technisch in der Regel so viel weiter entwickelt, dass Austauschleuchten entweder ueberteuert, veraltet oder ueberhaupt nicht mehr verfuegbar sind.

Frage am Rande: wie gross sind die Unterschiede der Vorschaltgeraete und Starter bei Roehrenleuchten? Was ist da vom Preis-Leistungs-Verhaeltnis besonders zu empfehlen? Komplette Roehrenleuchten mit einfachem Starter und Vorschaltgeraet kosten etwa 5 EUR - gute Roehrenleuchten, gute Starter allein kosten mehr, gute Vorschaltgeraete gar ein vielfaches davon.

Schoenen Gruss Martin

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Martin Trautmann

Sorry, aber ich verstehe die Leute nicht. Jeder beschwert sich immer über eine oder zwei Sekunden, die Leuchtstofflampen zum Starten brauchen. Ja, es gibt Glühlampen, aber die brauchen ein vielfaches an Strom. Ja, es gibt Kaltstartlampen, wie z.B. in Amerika viel verwendet. Die fallen dann halt schneller aus. Inklusive Sondermüll (Leuchtstoffröhren enthalten Quecksilber und müssen unbedingt an einer entsprechenden Sammelstelle abgegeben werden) und nötigem Neukauf.

Früher musste man für etwas Licht vorher ein Zündholz benutzen um Petroleumlampen, Kerzen oder ähnliches zu zünden. Über ein paar Sekunden hat sich da sicher niemand aufgeregt.

Ich kann mich irren, aber sind die Osram-Energiesparlampen nicht allesamt mit EVGs ausgestattet?

Es gibt auch bei konventionellen Vorschaltgeräten erhebliche Unterschiede. Eine gute Drossel und ein guter Starter ermöglichen einen Start, der fast genau so flackerfrei und fast genau so schnell vonstatten geht, wie der Start mit EVG. Der einzige gravierende Unterschied ist, dass das KVG im Betrieb erheblich warm wird und so ein Teil er Ersparnis, die mit Leuchtstofflampen möglich wäre, wieder in Wärme umgesetzt wird.

Dagegen kann ein billiges KVG zu unangenehmem Flackern führen. Ich hatte selber mit einer Lampe zu tun, die mein Vater günstig im Baumarkt gekauft hatte. Das ganze hat auf den ersten Blick einen guten Eindruck gemacht, bis die Lampen festgedübelt und angeschlossen waren. Nach dem Einschalten war ein sehr lästiges, deutlich sichtbares Flackern zu sehen. Dies hat sich auch nach längerem Betrieb nicht reduziert.

Ich habe das Problem dann mit OSRAM QUICKTRONIC EVGs gelöst, die ich günstig bei EBay gekauft habe. Seitdem startet die Lampe mit etwa einer Sekunde Verzögerung (Vorheizen der Röhrenenden) und leuchtet dann flackerfrei.

Wer also nicht die 5 EUR Billiglampe kaufen und wegen nervigem Flackern dann doch noch mit besserem Vorschaltgerät ausstatten will, der sollte zur hochwertigeren Variante greifen!

Mein Umbau sieht übrigens so aus:

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Nicht vom Dateinamen verwirren lassen! Die EVGs haben ursprünglich nicht funktioniert, wurden aber vom EBay-Verkäufer umkompliziert gegen funktionierende ersetzt.

CU

Manuel

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Manuel Reimer

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