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[[Datei:HMI 18 kW 0611.JPG|mini|Zweiseitig gesockelte Metalldampflampe.]]
[[Datei:HMI 18 kW Bulbe 0591.JPG|alternativtext=Eine Detailansicht einer Metalldampflampe mit den Elektroden.|mini|Rechts und links sind die Elektroden zu sehen, die in den hier runden Kolben hineinreichen. Der Abstand beträgt nur wenige Zentimeter.]]
'''Metalldampflampen''' sind [[Gasentladungslampe]]n, in denen Metallatome durch Stoßvorgänge mit Elektronen angeregt werden und Energie in Form von Licht abgeben. Um den Strom zu begrenzen, werden meist [[Drossel (Elektrotechnik)|Drosselspulen]] benutzt.

== Aufbau ==
{{Siehe auch|Gasentladungsröhre#Aufbau|titel1=Aufbau einer Gasentladungsröhre}}

Eine Metalldampflampe besteht aus einem Glaskolben, in den eine kleine Menge Metall sowie ein [[Edelgase|Edelgas]] gefüllt werden. Das Edelgas dient dem Aufbau eines Funkens zwischen den beiden in den Kolben hinein reichenden Elektroden. Hierbei verdampft das namensgebende Metall, wodurch die Lampe einsatzbereit wird.

Beim Betreiben einer Metalldampflampe muss ein [[Vorschaltgerät]] bestehend aus [[Zündgerät]] und [[Drossel (Elektrotechnik)|Drossel]] verwendet werden. Das Zündgerät sorgt für eine hohe Spannung, um den ersten Funken zu erzeugen, danach kann die Lampe mit Wechselstrom im Bereich um 80 V bis 100 V betrieben werden (abhängig vom Lampentyp und der Füllung). Die Drossel begrenzt den Strom durch die Lampe, um diese vor der Selbstzerstörung zu schützen.

== Funktionsweise ==
[[Bild:Niederdruckmetalldampflampe.jpg|mini|Niederdruckmetalldampflampen ([[Cadmium|Cd]], [[Quecksilber|Hg]], [[Natrium|Na]]) mit den zugehörigen [[Emissionsspektrum|Emissionsspektren]]]]
Beim Einschalten der Lampe generiert das Zündgerät eine Hochspannung ([[Zündspannung]]), die einen Funken zwischen den Elektroden überspringen lässt. Die Ablagerungen des Füllmetalls werden hierbei durch die entstehende Hitze verdampft und helfen – zusammen mit dem enthaltenen Edelgas – den Stromfluss zwischen den Elektroden bei der geringeren Betriebsspannung aufrechtzuerhalten.

Durch den Stromfluss in der Röhre bewegen sich [[Elektron]]en von der Kathode zur [[Anode]]. Da die Elektronen zwischen den Elektroden beschleunigt werden, können sie genug Energie aufnehmen, um [[Unelastischer Stoß|unelastische Stöße]] mit den in der Lampe präsenten Metallatomen auszuführen: Die beschleunigten Elektronen können ein Elektron in der Schale eines Metallatoms auf eine höhere Schale bewegen (das Atom wird [[Angeregter Zustand|angeregt]]). Energetisch betrachtet bewegt sich das Elektron vom Grundzustand <math>E_1</math> in einen angeregten Zustand <math>E_n</math>. Der damit frei gewordene Platz wird wieder besetzt; ein Elektron im Atom bewegt sich also von einem Zustand <math>E_n</math> in den freien Zustand <math>E_1</math>, wobei die Energiedifferenz in Form eines Photons mit der Energie

:<math>E_\text{Photon} = E_{n} - E_{1}</math>

freigesetzt wird. Aus dieser Energie ergeben sich somit auch die charakteristischen Emissionsspektren (beispielsweise das typisch gelbe Licht von Natriumdampflampen) mit den [[Wellenlänge]]n

:<math>\lambda = \frac{h \cdot c}{E_\text{Photon}}</math>

und daher den [[Frequenz]]en

:<math>\nu = \frac{E_\text{Photon}}{h}</math>.

Hierbei ist <math>h</math> die [[Planck-Konstante]] und <math>c</math> der [[Lichtgeschwindigkeit]].{{Siehe auch|Franck-Hertz-Versuch#Erklärung|titel1=Erklärung zum Franck-Hertz-Versuch}}Dies gilt jedoch nur für Niederdruck-Metalldampflampen, da die Elektronen- und Gastemperatur kaum gekoppelt ist. Bei Lampen mit höheren Drücken kommt es aufgrund der Kopplung der Elektronen- an die Gastemperatur zu einer Verbreiterung der [[Spektrallinie]]n.

== Anwendung ==
[[Datei:Lampa wyładowcza BA 575W 2 SE D 8500K firmy Sylvania.jpg|upright|mini|Einseitig gesockeltes Leuchtmittel, beispielsweise in Verfolgern verwendet]]
Sogenannte [[Spektrallampe]]n enthalten ein charakteristisches Element und dienen der Kalibrierung von Spektrometern sowie als Quellen für [[monochromatisches Licht]]. [[Alkalimetall]]e eignen sich gut für den Einsatz in Spektrallampen. Durch deren Elektronenkonfiguration haben sie nur ein freies Elektron und besitzen damit nur wenige, scharfe Spektrallinien. Des Weiteren werden Wasserstoff, Helium, Quecksilber und Cadmium usw. als Füllstoffe eingesetzt. Die Spektrallinien werden, ausgehend von der niedrigsten Energie (also der größten Wellenlänge) mit den Buchstaben des lateinischen Alphabets bezeichnet. So hat z. B. die i-Linie des [[Quecksilber]]s eine Wellenlänge von 365 [[Nanometer|nm]] bzw. eine Frequenz von 821,35 THz. Diese sind auch oft in Terrarien für Wüstentiere zu finden.

[[Natriumdampflampe]]n und [[Quecksilberdampflampe|Quecksilberdampf-Hochdrucklampen]] werden z. B. zur Straßenbeleuchtung eingesetzt. Natriumdampflampen sind an ihrer charakteristischen gelben Lichtfarbe zu erkennen. In der [[Veranstaltungstechnik]] wird für Beleuchtungsanlagen mit sehr hohem Bedarf an Helligkeit auf Metalldampflampen zurückgegriffen. Das sind insbesondere [[Verfolger (Scheinwerfer)|Verfolgerscheinwerfer]] für Arenen und [[Moving Head|Effektscheinwerfer]], deren Lichtausbeute des Weiteren durch [[Gobo|Effekträder]] gemindert wird.

Außerdem werden Metalldampflampen als nächtliche Außenbeleuchtung für Gebäude benutzt, da die sehr hohe [[Lichtausbeute]] bei geringerem Stromverbrauch als bei gewöhnlichen Glühlampen in Kombination mit dem beinahe bläulichen Licht bestens für solche Szenarien geeignet ist.

In [[Leuchtstofflampe]]n wird ebenfalls Quecksilberdampf als primäre Lichtquelle verwendet. Allerdings ist der Glaskolben mit einem Leuchtstoff beschichtet, der die UV-Linien des Quecksilbers in sichtbares Licht umwandelt. Auch die so genannten [[Kompaktleuchtstofflampe|Energiesparlampen]] gehören zu den Leuchtstofflampen. Die Wahl des Leuchtstoffs beeinflusst den Farbton der Leuchtstofflampen. Lampen mit der Bezeichnung WW (warmweiß) setzen einen rötlich-warmen Akzent, TW (tageslichtweiß) einen bläulich-kalten.

[[Halogenmetalldampflampe]]n enthalten neben Metallen zusätzlich Halogene in der Füllung und weisen gegenüber Quecksilberdampf-Hochdrucklampen ein besonders farbtreues (weißes) Lichtspektrum auf. Sie werden u. a. zur Beleuchtung von Geschäftsauslagen und in [[Tageslichtfilmscheinwerfer]]n (im Englischen als ''hydrargyrum medium-arc iodide'' bezeichnet, HMI) eingesetzt.

Metalldampflampen können meist nicht direkt mit Netzspannung betrieben werden, sondern benötigen ein an die Leistung der Lampe angepasstes Vorschaltgerät.

== Literatur ==
* Winfrid Hauke, Rolf Thaele, Günter Reck: ''RWE Energie Bau-Handbuch.'' 12. Ausgabe, Energie-Verlag GmbH, Heidelberg 1998, ISBN 3-87200-700-9.
* Hans R. Ris: ''Beleuchtungstechnik für Praktiker.'' 2. Auflage, VDE-Verlag GmbH, Berlin-Offenbach 1997, ISBN 3-8007-2163-5.
* Wilhelm Gerster: ''Moderne Beleuchtungssysteme für drinnen und draußen.'' 1. Auflage, Compact Verlag, München 1997, ISBN 3-8174-2395-0.
* Michael Ebner: ''Lichttechnik für Bühne und Disco; Ein Handbuch für Praktiker.'' 1. Auflage, Elektor-Verlag, Aachen 2001, ISBN 3-89576-108-7.

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[[Kategorie:Gasentladungslampe]]

Metalldampflampe - Versionsgeschichte

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