Die defekte Energiesparlampe

Stellen Sie sich vor:

Sie sitzen gemütlich in Ihrem Wohnzimmer, das Licht einer Energiesparlampe erhellt den Raum sanft, während Sie ein Buch lesen. Doch plötzlich beginnt das Licht zu flackern – erst leicht, dann immer stärker, bis es schließlich ganz ausgeht.

Vielleicht kennen Sie dieses Szenario nur zu gut. Lange Zeit waren Energiesparlampen die modern(er)e Antwort auf die klassischen Glühbirnen. Sie versprachen weniger Energieverbrauch, längere Haltbarkeit und einen Schritt in Richtung umweltfreundlicher Beleuchtung.

Doch wie funktioniert eigentlich so eine Energiesparlampe? Was für eine Technik steckt dahinter und warum hat ihr Leuchten manchmal ein so abruptes Ende?

Und sollte ich sie einfach wegwerfen?

Oder lohnt es sich, mal einen Blick ins Innere zu werfen und herauszufinden, warum sie den Dienst quittiert hat?

Im Inneren der kompakten Hülle steckt mehr Technologie, als man auf den ersten Blick vermuten würde. Anders als bei herkömmlichen Glühlampen spielt hier nicht nur ein glühender Draht die Hauptrolle.

In diesen Lampen steckt eine Menge Elektronik. Lesen Sie weiter, um zu erfahren, wie eine Energiesparlampe aufgebaut ist und wie sie funktioniert.

Auch solche Energiesparlampen haben eine begrenzte Lebensdauer. Aber es macht heute sowieso Sinn, diese durch LED-Lampen zu ersetzen.

Energiesparlampen wie diese hier könnte man quasi als Vorläufer moderner LED-Lampen bezeichnen. Lange Zeit waren sie die einzigen Alternativen zu herkömmlichen Glühlampen, wie diese heute wahrscheinlich nur noch recht selten eingesetzt werden.

Die Energiesparlampen sind mittlerweile zu Spottpreisen erhältlich, da die meisten Menschen inzwischen doch LED-Lampen bevorzugen. Doch die Energiesparlampen mit den kleinen Leuchtstoffröhren gelten als die Vorläufer der modernen LED-Lampen, die heute in den meisten Haushalten zu finden sind.

Eigentlich ist das auch gut so, da Energiesparlampen wie diese alles andere als umweltfreundlich sind. Sie sind tatsächlich wahre Sammelsurien an umweltschädlichen sowie gesundheitsschädlichen Stoffen und sollten aus diesem Grunde nach dem Gebrauch ausschließlich über geeignete Stellen entsorgt werden.

Auf keinen Fall gehören diese Lampen nach dem Gebrauch in den Hausmüll. Das, was ich auf dieser Seite zeige, sollte auch keinesfalls nachgemacht werden.

Beim Öffnen einer solchen Energiesparlampe besteht immer die Gefahr, dass man sich durch Glassplitter verletzt. Außerdem sind die in der Leuchtstoffröhre enthaltenen Stoffe sehr giftig. Ich habe hier schon sehr aufpassen müssen, dass der empfindliche Glaskolben der Leuchtstoffröhre beim Öffnen der Energiesparlampe nicht kaputtging.

Aufbau und Funktionsweise von Energiesparlampen

Energiesparlampen erzeugen das Licht mit einer Leuchtstoffröhre, die mithilfe eines sogenannten elektronischen Vorschaltgeräts (EVG) betrieben wird. Dieses elektronische Vorschaltgerät reguliert die Energiezufuhr für die Leuchtstofflampe während des Starts und des anschließenden Betriebs und sorgt dafür, dass die Lampe möglichst effizient leuchtet.

Im Inneren der Leuchtstoffröhre befinden sich ein Edelgas sowie geringe Mengen an Quecksilber.

Im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen, bei denen ein Draht durch elektrischen Strom erhitzt wird, um Licht zu erzeugen, arbeitet die Energiesparlampe auf chemisch-physikalischer Basis. Dadurch erzeugt sie das Licht energieeffizienter, da weniger Energie in Form von Wärme verloren geht.

Gleichzeitig hat die Energiesparlampe eine längere Lebensdauer. Sie bietet die Vorteile, durch die sich für eine sehr lange Zeit Leuchtstoffröhren ausgezeichnet haben, die viel längere Zeit als diese Arten von Energiesparlampen eingesetzt wurden, vor allem dort, wo eine Beleuchtung über längere Zeit gewünscht war.

Im direkten Vergleich zur LED-Technologie zeigt sich jedoch, dass Energiesparlampen deutlich weniger effizient und umweltfreundlich sind. LEDs arbeiten mit einer Halbleitertechnologie, benötigen keine giftigen Stoffe wie Quecksilber und sind in der Regel noch langlebiger als Energiesparlampen. Zumindest gilt das, wenn es sich um hochwertige Leuchtmittel handelt, die nicht nahe der Belastungsgrenze der Leuchtdioden betrieben werden.

Und es gibt noch einen wichtigen Unterschied zwischen Energiesparlampen mit Leuchtstoffröhren und LED-Lampen:

LED-Lampen erreichen wie die früher üblichen Glühlampen ihre volle Leuchtkraft direkt nach dem Einschalten. Dagegen benötigen Energiesparlampen nach dem Einschalten erst eine gewisse Aufwärmzeit. Das hat neben der höheren Energieeffizienz der LED-Lampen sicherlich auch dazu beigetragen, dass LEDs heute in den meisten Haushalten eingesetzt werden.

Doch nun zurück zu dieser Energiesparlampe

Zum Öffnen des Gehäuses habe ich zunächst ganz vorsichtig das weiße Kunststoffgehäuse der Energiesparlampe aufgebrochen. Die im Bild zu sehenden beiden Teile sind dabei herausgekommen bzw. übrig geblieben.

Links im Bild zu sehen ist die Gehäusehälfte mit der darin verbauten Leuchtstoffröhre, die über entsprechende elektrische Kontakte mit der Platine rechts im Bild verbunden war. Diese Energiesparlampe hier übrigens wollte zum Schluss nicht mehr starten. Nach dem Einschalten der Stromversorgung war sie nur noch am flackern. So, wie man das von defekten Leuchtstofflampen her kennt.

Defekte Energiesparlampe geöffnet

Die Anschlüsse für die Leuchtstoffröhre und die Funktion der Energiesparlampe

Man kann im Bild auf der linken Seite deutlich die Anschlussdrähte der Leuchtstoffröhre erkennen. Insgesamt sind es vier Stück. Diese werden beim Zusammenstecken der Lampe mit den Anschlüssen auf der Platine verbunden. Dies sind die vier gestrichelten Kontaktflächen, die Sie oben im rechten Teil des Bildes sehen können.

Die Platine ist übrigens beidseitig bestückt. Auf der Lötseite kann man deutlich einige SMD-Bauteile erkennen. Hier ist eine Funktionsbeschreibung:

Die Lampe besteht aus einer Gasentladungsröhre, die im Inneren Quecksilberdampf und ein Edelgas enthält. Die Röhre ist oft U-förmig (wie in diesem Beispiel) oder spiralförmig gebogen, damit die Energiesparlampe möglichst kompakt aufgebaut werden kann und eine Lampe passt.

Im Sockel der Lampe befindet sich ein elektronisches Vorschaltgerät (EVG), das die Funktion der Lampe steuert. Hier sind einige Infos zur Funktionsweise des Vorschaltgerätes.

  1. Wenn die Lampe eingeschaltet wird, schickt das Vorschaltgerät einen Strom durch Drähte in der Röhre, die sogenannten Kathoden. Diese Drähte erhitzen sich, um das Quecksilbergas zu verdampfen.
  2. Sobald das Gas in der Röhre auf eine entsprechende Temperatur gebracht wurde, erzeugt das Vorschaltgerät einen Hochspannungsimpuls. Dieser Impuls startet eine elektrische Entladung im Inneren der Röhre. Dadurch kommt es zur eigentlichen Zündung und zum Starten der Lampe und der Lichtemission.
  3. Wenn die elektrische Entladung stattfindet, werden Elektronen durch das Quecksilbergas geleitet. Dabei stoßen sie auf Quecksilberatome, die dann ultraviolettes (UV) Licht abgeben. Dieses UV-Licht ist unsichtbar, aber es trifft auf eine spezielle Beschichtung an der Innenseite der Röhre, die es in sichtbares Licht umwandelt.

Die Rolle des Vorschaltgerätes

Im Vorschaltgerät wandelt ein Brückengleichrichter die Netzwechselspannung (aus der Steckdose) zunächst in eine Gleichspannung um. Diese wird dann zunächst durch einen Elektrolytkondensator (C1 im Schaltbild) geglättet und dann durch den Einsatz zweier Transistoren und drei Spulen auf einem Ringkern wieder in eine hochfrequente Wechselspannung mit etwa 45 kHz umgewandelt. Diese hohe Frequenz ist nötig, um die Lampe effizient und flimmerfrei zu betreiben.

Für den Startimpuls der Lampe sorgt eine Schaltung, bestehend aus einem Kondensator (C2), der über einen Widerstand (R1) aufgeladen wird, und einem Diac. Das Vorschaltgerät sorgt auch dafür, dass der Strom in der Lampe kontrolliert fließt und es nicht zu erneuten Startvorgängen kommt.

Nach der Startphase, wenn die Energiesparlampe gezündet hat, sorgt die Schaltung dafür, dass sie stabil und effizient weiterleuchtet. Dafür sind drei Dinge wichtig:

Da wäre zunächst ein möglichst konstanter Stromfluss.

Die Transistoren und Spulen regeln den Stromfluss, damit die Lampe gleichmäßig mit Strom versorgt wird. Das ist wichtig, damit sie konstant und ohne Flackern leuchtet.

Die gegenüber der Netzfrequenz von 50 Hertz deutlich erhöhte Frequenz ist ebenfalls wichtig. Die Schaltung erhöht die Stromfrequenz auf etwa 45 kHz. Diese hohe Frequenz sorgt dafür, dass die Lampe effizienter arbeitet und kein Flackern erzeugt.

Außerdem sorgt die Elektronik dafür, dass der Strom begrenzt und stabilisiert, sodass es zu keiner Überlastung der Lampe kommt. Das verlängert die Lebensdauer der Lampe, und sie leuchtet mit gleichmäßiger Helligkeit.

    Schaltbild eines Vorschaltgerätes für eine Energiesparlampe

    Vorteile und weitere Eigenschaften

    Energiesparlampen wie diese sind effizienter als herkömmliche Glühlampen, weil sie weniger Strom benötigen, um die gleiche Menge Licht zu erzeugen. Sie wandeln nicht soviel elektrische Energie in Wärme um wie herkömmliche Glühlampen.

    Immerhin erzeugt eine Energiesparlampe schon bei etwa 8 Watt Leistungsaufnahme etwa soviel Licht wie eine Glühlampe mit 40 Watt. Außerdem gibt sie während des Betriebs deutlich weniger Hitze ab als eine Glühlampe.

    Allerdings dauert es einen Moment, bis sie ihre volle Helligkeit erreichen, weil die Kathoden erst vorgeheizt werden müssen und die Lampe durch die fortwährende Eigenerwärmung erst auf eine gewisse Betriebstemperatur kommen muss.

    Durch die komplexe Elektronik im Sockel ist sie teurer in der Herstellung als Glühlampen und etwas empfindlicher gegenüber Wärme. Das kann die Lebensdauer verkürzen, zum Beispiel dann, wenn die Energiesparlampe in einem schlecht belüfteten Raum und hoher Wärmeentwicklung verwendet wird.

    Ich habe hier die Elektronik komplett aus dem Kunststoffgehäuse ausgebaut. Über zwei Anschlussdrähte war sie am Schraubsockel angeschlossen. Es handelt sich bei dieser Elektronik um ein sogenanntes elektronisches Vorschaltgerät, kurz EVG.

    In den ersten Energiesparlampen aus den achtziger Jahren waren zum Teil noch konventionelle Vorschaltgeräte eingebaut. Bei den Energiesparlampen aus der damaligen Zeit handelte es sich im Grunde genommen um kleine Leuchtstofflampen mit normalen Lampensockeln. Die elektronischen Schaltungen dieser Vorschaltgeräte ähneln sich sehr.

    In der folgenden Abbildung sehen Sie die Bauelemente auf der Steuerplatine des elektronischen Vorschaltgerätes.

    Defekte Energiesparlampe mit Platine

    Die defekte Energiesparlampe und ihre Platine

    In diesem Bild ist noch einmal die Platine in einer Nahaufnahme zu sehen. Ich habe einmal die wichtigsten Bauteile beschriftet. Interessant finde ich übrigens den Stromanschluss zum Lampensockel oben im Bild mit dem kleinen Glasröhrchen.

    Darunter befindet sich der Elektrolytkondensator, welcher direkt einen Gleichrichter, bestehend aus vier Dioden, nachgeschaltet ist. Auch diese Schaltung hier ähnelt sehr der Schaltung, die im Schaltbild oben dargestellt ist.

    Defekte Energiesparlampe mit Leuchtstoffröhre

    Die Leuchtstoffröhre aus der Energiesparlampe besitzt eingebaute Heizwendel, um das Gas in ihr leichter zum Leuchten zu bringen. Häufig sind es genau diese Heizwendel, die für Ausfälle der Leuchtmittel sorgen.

    Ich habe hier einmal eine Spannung aus einem Netzteil an einen der Heizwendel angelegt. Man kann das Glühen in diesem Bild ganz gut erkennen.

    Würde man die Spannung noch weiter erhöhen, könnte es sogar sein, dass die Lampe noch wesentlich heller aufleuchtet. Allerdings ist die Bruchgefahr hierbei zu hoch, weshalb ich darauf verzichtet habe, noch eine höhere Spannung an die Heizwendel anzulegen.

    Warum verwendet man heute keine Energiesparlampen mehr?

    Trotz technischer Weiterentwicklungen konnte sich diese Variante der Kompaktleuchtstofflampe langfristig nicht gegen LED-Leuchtmittel behaupten. Der Hauptgrund dafür war das in Energiesparlampen enthaltene Quecksilber. Seit dem 31. Dezember 2018 sind Herstellung, Ein- und Ausfuhr EU-weit untersagt, und im Handel sind nur noch Restbestände verfügbar.