Was ist eigentlich eine Glimmlampe? Ist sie der bekannten Glühlampe ähnlich, funktioniert sie vielleicht sogar ähnlich?
Möglicherweise haben Sie erst kürzlich eine Glimmlampe leuchten sehen – ohne dass das Ihnen allerdings bewusst war.
Die Kaffeemaschine in der Küche, der Lichtschaler im Flur oder die Steckdosenleiste; was haben diese Dinge gemeinsam?
Die Glimmlampe als Kontrollleuchte.
Sie kennen den Lichtschalter mit Glimmlampe oder die Glimmlämpchen, die in vielen netzbetriebenen Geräten enthalten sind.
Aber warum nutzt man dafür Glimmlampen und keine LEDs?
Weil sich Glimmlämpchen mit sehr wenig Aufwand an 230 Volt Wechselspannung betreiben lassen. Glimmlampen für 230 Volt sind schon lange und sehr weit verbreitet.
Grund genug, sich mit diesen interessanten Glimmleuchten zu befassen. Und darum geht es in diesem Beitrag.
Sie erfahren, was eine Glimmlampe ist, warum sie für Netzspannung ideal ist, wie sie funktioniert und warum ein Vorwiderstand für eine Glimmlampe an 230 Volt notwendig ist.
Wie funktioniert eine Glimmlampe?
Zunächst geht es um die Funktion einer Glimmlampe. Bei einer Glühlampe ist es soweit klar:
Der Strom fließt durch einen Glühdraht, erzeugt hier starke Hitze, dadurch fängt der Glühdraht an zu leuchten. Die Glimmlampe wirkt dagegen etwas mysteriös. Sie enthält zwei metallene Teile im Inneren, die noch nicht einmal eine direkte Verbindung miteinander haben.
Wie soll da denn ein Strom fließen, geschweige denn, ein Leuchten entstehen?
Darauf gehe ich jetzt ein.
Eine Glimmlampe besteht aus einem gasgefüllten Glasrohr oder Glaskolben. Dieser ist meist mit einem Edelgas wie Neon befüllt. Außerdem befinden sich zwei Elektroden im Inneren, die Anode und die Kathode. Diese Elektroden haben keinen direkten Kontakt miteinander. Wenn Sie sich schon einmal das Innere einer Glimmlampe näher angeschaut haben, sehen Sie es auch.
Daher bildet die Glimmlampe bei niedrigen Spannungen einen offenen Stromkreis und verhält sich wie ein Isolator. Es fließt kein Strom, zumindest bis zu einer bestimmten Spannung, der Zündspannung der Glimmlampe.
Wird jedoch diese bestimmte Zündspannung erreicht, passiert etwas Besonderes:
Es entsteht ein leuchtender Effekt um die Elektrode, die mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden ist. Doch wie kommt es zu dieser beeindruckenden Leuchterscheinung, die Glimmlampen so charakteristisch leuchten lässt?
Funktionsweise der Glimmlampe: wie das Glimmen entsteht
Die Atome des Gases in der Glimmlampe sind zunächst elektrisch neutral.
Doch es gibt immer einige wenige freie Elektronen (1). Diese können etwa durch natürliche radioaktive Strahlung in der Umgebung entstehen.
Sobald an die Glimmlampe eine ausreichend hohe Spannung angelegt wird, werden diese freien Elektronen von der positiv geladenen Anode angezogen und beschleunigt.
Auf ihrem Weg kollidieren sie mit den Gasatomen im Inneren der Lampe und schlagen dabei Elektronen aus deren äußeren Schalen. Die zurückbleibenden Atome sind nun positiv geladen. Sie werden zu sogenannten Ionen.
Diese Ionen werden ihrerseits von der negativ geladenen Kathode angezogen (2). Treffen sie mit hoher Geschwindigkeit auf die Kathode, lösen sie aus der Kathode weitere Elektronen heraus.
Die folgende Abbildung zeigt die beiden Elektroden in der Glimmlampe, hier in Form einer Glimmröhre. Sie soll die Vorgänge verdeutlichen.
Wie entsteht das charakteristische Licht?
Ein Teil der herausgeschlagenen Elektronen kehrt zurück, um die Lücken in den äußeren Schalen der Gasatome zu füllen, da ja dort noch ein Elektronenmangel herrscht. Bei diesem Prozess, also dem Ausgleichen des Elektronenmangels in der Schale der Gasatome, wird Energie in Form von Strahlung freigesetzt – und genau das nehmen wir als das charakteristische Glimmen wahr.
Die Farbe des Lichts hängt vom verwendeten Edelgas ab:
Neon erzeugt beispielsweise ein warmes, rotes Licht, während andere Gase wie Argon oder Helium unterschiedliche Farbtöne hervorrufen können.
Glimmlampen sind also in verschiedenen Leuchtfarben erhältlich, ähnlich wie Leuchtdioden, bei denen die Leuchtfarben ebenfalls auf chemische Zusammensetzungen der Materialien (in diesem Falle der Halbleitermaterialien) zurückzuführen sind.
Aber kommen wir wieder zurück zur Glimmlampe, jetzt zu den Anwendungsgebieten.
Obwohl die Glimmlampe eigentlich ein im wahrsten Sinne leuchtendes Beispiel für eine energiesparende und effektive Signallampe ist, führt sie doch eher ein Schattendasein. Unscheinbar in Lichtschaltern, Bügeleisen, Kaffeemaschinen, Waffeleisen, Schaltern von Mehrfachsteckdosen sowie Elektroherden eingebaut, dient sie dort als Einschaltkontrolle. Meistens wird sie in Elektrogeräten eingesetzt, in denen nur die Netzspannung als Spannungsquelle zur Verfügung steht.
Anwendungen der Glimmlampe
Einige davon kennen Sie schon, außerdem wurden sie am Anfang des Beitrags erwähnt:
- Schalter mit Glimmlampen kommen oft in Steckdosenleisten zum Einsatz.
- Lichtschalter enthalten Glimmlämpchen, etwa der im Flur angebrachte Lichtschalter für das Badlicht.
- Elektrische Haushaltsgeräte sind häufig mit Glimmlämpchen als Einschaltkontrolle versehen. Dazu gehören Geräte wie die Kaffeemaschine, der Elektroherd oder die Heißluftfritteuse.
- Auch ein Waffeleisen besitzt eine Anzeige in Form einer oder mehrerer Glimmlämpchen, hier ebenfalls als Einschaltkontrolle und als Anzeige für den Garpunkt der Waffeln.
Aber Glimmlampen werden in der Elektronik nicht nur als einfache Leuchtanzeigen genutzt, sondern auch als Spannungsregler, Indikatoren oder in Schaltungen mit hohem Sicherheitsbedarf.
Und die Anwendungen der Glimmlampe reichen noch weiter. So setzt man sie auch in sogenannten Phasenprüfern ein, einem nützlichen Werkzeug, mit dem Elektriker und Heimwerker prüfen, ob an einer Leitung Spannung anliegt. Der Phasenprüfer enthält eine Glimmlampe, die bei Kontakt mit einer spannungsführenden Leitung aufleuchtet. So lässt sich leicht erkennen, ob Strom fließt und eine Leitung unter Spannung steht.
In Schaltern, insbesondere in Leuchtstoffröhren, spielen Glimmlampen ebenfalls eine Rolle. Hier fungieren sie als Teil des Vorschaltgeräts, das die Röhren zum Leuchten bringt. Zudem sind sie in vielen modernen Lichtschaltern integriert, um auch im Dunkeln Orientierung zu bieten. Sie leuchten schwach, wenn das Licht ausgeschaltet ist, und ermöglichen es Ihnen, den Schalter schnell zu finden.
Haben Sie schon einmal eine Glimmlampe in Aktion gesehen? Es ist ein sehr interessantes physikalisches Phänomen und ein leuchtendes Beispiel für die faszinierende Welt der Elektronik. Mehr dazu sehen Sie in den Bildern auf der Seite über die Glimmröhren.
Die erforderliche Glimmlampen-Spannung
Damit die Glimmlampe überhaupt zündet und das Gas ionisiert, ist eine gewisse Mindestspannung notwendig, die von der Bauweise der Lampe abhängt.
Bei den meisten Standardmodellen mit Neon-Gas liegt diese Zündspannung bei etwa 60 bis 100 Volt. Ist die Lampe einmal gezündet, fließt ein sehr geringer Strom – typischerweise nur rund 1 Milliampere – und die Spannung sinkt etwas ab. Das Leuchten bleibt jedoch konstant, solange die Spannung nicht unter einen bestimmten Wert, die sogenannte Haltespannung, fällt.
Was allerdings sehr wichtig für den Betrieb ist:
Ein eingebauter Vorwiderstand begrenzt den Stromfluss durch die Lampe. Ohne diesen Widerstand würde der Strom zu stark ansteigen und die Lampe beschädigen. Das gilt besonders beim Betrieb der Glimmlampe an der 230-Volt-Netzspannung.
Vor- und Nachteile der Glimmlampe
Ein großer Vorteil der Glimmlampe ist ihr äußerst geringer Stromverbrauch. Mit einem Strom von nur etwa 1 Milliampere arbeitet sie sehr energieeffizient und ist damit ideal für Geräte, die rund um die Uhr im Betrieb sind. Hinzu kommt ihre bemerkenswerte Lebensdauer: Glimmlampen können bis zu 100.000 Stunden leuchten, bevor sie ausgetauscht werden müssen.
Trotz dieser beeindruckenden Eigenschaften stehen Glimmlampen heute oft im Schatten der moderneren LED-Technologie. LEDs sind in den letzten Jahren immer beliebter geworden, da sie ebenfalls langlebig sind, energieeffizient arbeiten, dabei aber eine größere Farbvielfalt bieten und flexibler in der Anwendung sind. LEDs lassen sich auch mit geringeren Spannungen betreiben.
Außerdem können LEDs wesentlich heller leuchten und mittlerweile in unterschiedlichen Beleuchtungszwecken einsetzbar.
Glimmlampen hingegen werden eher für dezente Signalfunktionen und kleine Anzeigen genutzt, da ihr Leuchten relativ schwach ist.
Die Tatsache, dass Glimmlampen nur eine begrenzte Farbpalette bieten und hauptsächlich in einem warmen Orange oder Rot leuchten, ist ein weiterer Grund, warum sie zunehmend durch LEDs ersetzt werden. Doch trotz all dieser Punkte haben Glimmlampen nach wie vor ihren festen Platz in der Elektronik, besonders in Geräten, die auf einfache, wartungsarme Kontrollleuchten angewiesen sind.
Das Schattendasein der Glimmlämpchen
Obwohl die Glimmlampe eigentlich ein im wahrsten Sinne leuchtendes Beispiel für eine energiesparende und effektive Signallampe ist, führt sie doch eher ein Schattendasein.
Normalerweise bekommt man als Nutzer von den eben genannten Elektrogeräten die Glimmlampen nicht so zu sehen wie in den Bildern auf dieser Webseite. Meistens sieht man nur ihr typisch orangefarbenes oder rotes Leuchten.
Eine der beiden Glimmlampen im Betrieb. Ich habe zur Stromversorgung einfach den Spannungswandler für das Blitzlicht aus der Einwegkamera verwendet.
Glimmplampen-Blinkerschaltung
Die folgende Abbildung zeigt eine Blinkerschaltung mit einer Glimmlampe, die das Schaltverhalten der Glimmlampe mit Zündspannung und Haltespannung nutzt. Mehr Informationen dazu folgen in Kürze.
Glimmlampen-Blinkerschaltung auf YouTube
