Stirbt die Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe aus?

Wie Umweltinnovationen Mensch und Umwelt nutzen

In den sechziger Jahren war die Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe ein Schritt nach vorn. Gegenüber den zu dieser Zeit weit verbreiteten Leuchtstofflampen, ließ diese Lampentechnologie ganz andere Leuchtenformen zu. Große Lichtstrompakete konnten so in verhältnismäßig kleinen Konstruktionen untergebracht werden. Die Geburtsstunde der Kofferleuchten. Doch nach über 40 Jahren ist die Technologie der Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampen in der Außenbeleuchtung überholt. Die Hauptproblematik liegt dabei in der schlechten Effizienz des Leuchtmittels: Der zum Betrieb benötigte Energieeinsatz (elektrische Leistung) ist im Verhältnis zum gewonnenen Licht (Lichtstrom) zu gering. Die Lampe ist energieineffizient – verglichen mit modernern Leuchtmitteln.

Der weltweite Rückgang fossiler Primärenergieträger sowie die steigende Energienachfrage von Schwellen- und Entwicklungsländern lassen keine Wahl: Es müssen dringend Methoden gefunden werden, um die eingesetzte Energie effizienter zu erzeugen und zu nutzen. Damit einher geht die Reduktion des Ausstoßes von Kohlendioxid (CO2), wie es die Politik mit dem Kyoto-Protokoll von 1997 als Beitrag zum Klimaschutz entschieden hat.

Zukunfts-Entwicklungen


Die Entwicklung energieeffizienter Technologien und Systeme soll die Energieversorgung sichern und die klimaschädlichen Auswirkungen der Energieerzeugung reduzieren. Das gilt im Allgemeinen – und im Besonderen für die Beleuchtung. Durch technologische Weiterentwicklungen sind heute Beleuchtungslösungen möglich, die mit hoher Lichtqualität und niedrigem Energieverbrauch zwei Eigenschaften verbinden, die lange Zeit unvereinbar schienen. Der Trend geht zu höherwertiger Beleuchtung, die dennoch Kosten senkt und zum Umweltschutz beiträgt.

Einsparungen garantiert


Verantwortlich dafür ist das Zusammenwirken mehrerer Faktoren. Steigende Energiepreise sorgen dafür, dass der Betrieb veralteter Beleuchtungsanlagen immer ineffizienter wird. Je stärker sich die Kosten für Straßenbeleuchtung in den Etats von Städten und Gemeinden bemerkbar machen, umso größer wird der Anreiz, in diesem Bereich zu investieren, um der drohenden Kostenfalle zu entgehen. Da moderne Leuchtmittel mit der eingesetzten elektrischen Leistung eine deutlich höhere Lichtausbeute erreichen, ermöglichen sie erhebliche Einsparungen.

Effizienz vs. Inneffizienz

Die Ineffizienz von Hochdruck-Quecksilberdampflampen (HPL) etwa wird deutlich, wenn man gegenüberstellt, dass noch immer rund ein Drittel der Beleuchtungsanlagen in der europäischen Union mit diesem Leuchtmittel bestückt sind – ihr Beitrag an der gesamten Lichterzeugung aber nicht einmal ein Fünftel beträgt. Die Effizienz von HPL-bestückten Anlagen fällt zum Ende ihrer Lebensdauer sogar stetig stark ab, da die Lampen einerseits einen großen Lichtstromrückgang aufweisen und andererseits durch den Alterungsprozess ca. 15 % mehr Energie verbrauchen als anfänglich.

Licht-Lenkungen

Neben der Lichtausbeute der Lampen spielt die lichttechnische Wirksamkeit der Leuchte eine mindestens genauso wichtige Rolle. Dabei geht es darum das Licht dahin zu lenken, wo es in der jeweiligen Anwendung auch benötigt wird. Optimierte Spiegeloptiken, die richtigen Abdeckungen und ein geeigneter Lichtaustritt sind dafür die entscheidenden Faktoren. Spiegeloptiken sorgen dafür, dass das Licht, welches die Lampe quasi in alle Richtungen abstrahlt, nicht in der Leuchte vernichtet wird, auf Häuserfassaden oder gar in den Himmel strahlt, sondern dahin umgelenkt wird, wo es benötigt wird. Eine gute Spiegeloptik lenkt dabei den größten Anteil des Lichts in die von der Leuchte am weitesten entfernten Bereiche der zu beleuchtenden Flächen, ohne zu blenden. Besonders gut gelingt das mit Klarglaskolbenlampen (T-Lampen, wie zum Beispiel der Natriumdampf-Hochdruckentladungslampe MASTER SON-T PIA Plus oder der MASTER CosmoWhite CPO-TW etc.). Ellipsoide Lampen (z.B. SON & HPL) lassen aufgrund des größeren leuchtenden Glaskolbens keine so gute Lichtlenkung zu.

Von links nach rechts: Ellipsoide Lampen SON und HPL sowie SON-T PIA Plus und CosmoWhite CPO-TW

Da zudem die Lichtausbeute der ellipsoiden Leuchtmittel geringer ist als die der entsprechenden Klarglaskolbenlampen, sind die lichttechnischen Anlagenergebnisse in der Regel auch schlechter. Die nächste Abbildung zeigt die Leuchtdichte- und die Beleuchtungsstärkeverteilung einer klassischen Pilzleuchte, bestückt mit einer Quecksilberdampf-Hochdruckentladungslampe 125W, einer herkömmlichen Straßenleuchte bestückt mit dem gleichen Leuchtmittel im direkten Vergleich zu denen einer Koffer² Leuchte bestückt mit dem innovativen CosmoPolis Leuchtmittel, CosmoWhite 45W. Deutlich sichtbar ist, dass trotz einer Energieersparnis von über 60 % mehr Licht auf der Straße ankommt.

Leuchtdichte- und Beleuchtungsstärkeverteilung im direkten Vergleich.

Gleiche Farben bedeuten gleiche „Helligkeiten“. Bei der Pilzleuchte liegt sowohl die Leuchtdichte als auch die Beleuchtungsstärke in großen Bereichen des Bewertungsfeldes unter 0,2 cd/m² bzw. unter 2 lux – wohingegen beim Koffer² mit CosmoPolis diese Werte kaum unterschritten werden (blaue Flächen). Und das trotz einer Energieeinsparung von mehr als 60 %. Wichtig ist in dem Zusammenhang auch das durch die Lichtaustrittsöffnung der Leuchte keine wichtigen Lichtanteile abgeschnitten werden. Die Abdeckung schließlich sollte möglichst dauerhaft einen hohen Transmissionsgrad haben. Koffer² wartet auch hier mit den hervorragenden Detaillösungen auf.

Das Lux-Max Gehäuse ermöglicht trotz einer extrem kompakten Bauweise eine optimale Lichtverteilung.

Für den Leuchtenabschluss des Koffer stehen zum einen Glasabdeckungen zur Verfügung zum anderen lassen sich diese sogar optional mit der patentierten DynaClean Beschichtung vor frühzeitiger Verschmutzung schützen. So bleiben die lichttechnischen Gütemerkmale auch dauerhaft erhalten. Zusammengenommen ermöglichen so innovative Leuchten in Kombination mit modernen Leuchtmitteln – wie zum Beispiel der Koffer² bestückt mit der CosmoWhite Lampe von Philips – Energieeinsparungen zwischen 50 % und 75 % und verbessern zudem sogar oft die Beleuchtungsqualität.

Gutes muss nicht teuer sein

Wer die Vorteile moderner Beleuchtungsanlagen zusammenfasst, stellt fest, dass die übliche Formel, nach der notwendige Umweltschutzmaßnahmen stets mit höheren Kosten verbunden sind, im Bereich der Straßenbeleuchtung nicht zutrifft. Hier ist es möglich, mit umweltfreundlichen Lösungen die Ausgaben zu senken und dabei gleichzeitig die Qualität des Lichts sogar zu steigern. Erste Städte haben dies erkannt und reagiert: Seit wenigen Wochen erstrahlt in Böblingen (Baden-Württemberg) die erste Straße im neuen Licht. Die Ergebnisse der errichteten Pilotanlage überzeugten die Verantwortlichen der Stadt restlos. Dabei wurde die bisherige Anlage, bei der jede Leuchte mit je zwei 80 W-Quecksilberdampflampen (HPL) bestückt war, durch Koffer²-Leuchten mit nur je einem CosmoPolis-Lampensystem (CPO-TW) mit einer Leistung von 60 W ersetzt.

Links die Anlage vor der Sanierung, bestückt mit 2xHPL80W, rechts bestückt mit 1xCPO-TW60W.

Obwohl die Anschlussleistung je Kilometer damit von 5,1 kW auf 1,89 kW sinkt, liegen Leuchtdichte und Gesamtgleichmäßigkeit bei der sanierten Anlage messbar und sichtbar höher.

Es zahlt sich aus, zu modernisieren!

Bei einer voraussichtlichen Leuchtenlebensdauer von mindestens 30 Jahren bedeutet der niedrigere Energieverbrauch über die gesamte Betriebsdauer eine Einsparung von 248.000 kWh Strom pro Straßenkilometer. Dies entspricht der Emission von über 100 Tonnen Kohlendioxid! So profitieren von der Entscheidung für moderne Straßenbeleuchtung alle: Die höhere Beleuchtungsqualität führt zu größerer Sicherheit auf den Straßen. Die Anlagenbetreiber sparen Geld, schonen die Umwelt und helfen den Ländern, ihre Verpflichtung zur CO2-Reduktion einzuhalten. So leistet moderne Beleuchtung einen Beitrag dazu, dem Klimawandel entgegenzuwirken.


Herr Rudolf Koch / Vertriebsleitung Leuchten
email: rudolf.koch@philips.com

Herr Dragan Skrebic / Vertriebsleitung Prof. Lampen
email: dragan.skrebic@philips.com

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