Projekt 27697/01

Quecksilberfreie Niederspannungs-Leuchtröhren für die Lichtwerbung und Architekturbeleuchtung

Projektträger

NP Lighting (Holding) GmbH
Speckgraben 19
34414 Warburg
Telefon: 05641/7811141

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Entwicklung einer Leuchtröhren-Lichtquelle für die Lichtwerbetechnik, dekorative- und Architekturbeleuchtung mittels neuartiger Verfahrenstechnik, bei der Quecksilber für die UV-Anregung der Leuchtstoffe total vermieden und durch die Vakuum-Anregung mittels Xenongas ersetzt wird, so dass keinerlei toxischen Komponenten benötigt werden.
Anlass des Vorhabens sind zunehmende ökologische Probleme bei Herstellung, Einsatz und Entsorgung von quecksilberhaltigen Produkten und die aktuelle Gesetzes- und Verordnungslage, die für uns als Hersteller zunehmend ökonomische Probleme ergeben würden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenNach theoretischen Erwägungen, Studium einschlägiger Fach- und Praxisliteratur über gasentladungs-physikalische Prozesse und ihre aktuelle Entwicklung wurde eine Machbarkeitsstudie labormäßig durchgeführt. Das positive Ergebnis führte zu einem großen Serienversuch mit etwa 150 Mustersystemen und deren Auswertung einschl. Lebensdauerprüfung über ca. 22.000 Betriebsstunden.


Ergebnisse und Diskussion

Die Orientierung unseres Unternehmens auf ökologische Produkte, die einerseits der Unternehmens-Philosophie entspricht, zunehmend aber auch durch institutionelle und staatliche und damit marktwirksame Maßnahmen beeinflusst ist, kann seit ca. 15 Jahren Forschungs- und Entwicklungsprojekte nachweisen, umweltschädliche Komponenten in den Produkten zu reduzieren oder zu vermeiden.
Hierzu führten auch die Praxisvorführung funktionsfähiger Versuchsobjekte in Osnabrück, die Prüfung unserer Einrichtungen in Warburg als auch Zustimmung und Mitarbeit des Fachgebietes Lichttechnik der Technischen Universität Ilmenau. Im vorerwähnten Projekt wurde in einem sehr aufwändigen mehrjährigen Projekt die quecksilberfreie Entladung im Hochspannungs-Leuchtrohr mittels Xenon als VUV-Emittent erarbeitet. Dabei ergab sich wegen der Getteraktivität der herkömmlichen Kaltkatodenelektroden die physikalische Einbindung der Xenon-Atome, womit sie für die VUV-Anregung der Stoßentladung nicht mehr zur Verfügung stehen. Damit erlischt nach kurzer Zeit die Lichterzeugung bis zur Abkühlung der Elektroden und diese Lösung ist nicht gebrauchsfähig. Die anschließende Neuentwicklung einer neuen Netzgitterelektrode ergab eine deutliche Verbesserung dieses Zustandes, aber trotz totalem Hg-Verzicht auch nur eine zu niedrige Gesamtlebensdauer. Da von der Werbeleuchtröhre eine Betriebs-Lebensdauer von 15.000 Betriebsstunden erwartet wird, musste eine Lösung gefunden werden, die o. a. Nachteile bei Beibehaltung des totalen Hg-Verzichts behebt. Erste Versuche mit der Glühkatode der Niederspannungs-Leuchtstofflampe, die zur DBU Antragstellung vorgeführt wurden, ließen eine erfolgreiche Lösung erwarten.
In aufwändigen Versuchen mit begleitenden Messungen gem. detaillierter Darstellung im Schlussbericht verfügen wir mit der gefundenen Lösung über ein Produkt, welches die Lebensdauer der Standard-Leuchtstofflampe bei Xenon-VUV-Entladung deutlich erhöht. Unsere noch im Betrieb befindliche Musterröhre hat jetzt über 23.000 Brennstunden ohne Alterungserscheinungen der Elektroden erreicht.
Bei Anwendung der von uns erarbeiteten Technologie wird auf den Einsatz von Quecksilber, aber auch anderer umweltschädlicher Komponenten total verzichtet. Die im DBU-Förderantrag genannte, von einem USA-Institut ermittelte Bedarfszahl von 5.000 kg Hg wird bei Nutzung der entwickelten Technologie nicht benötigt.
Die F&E-Aktivität anliegenden Projekts wurde bis zur praktischen Erarbeitung einer Fertigungsanlage geleistet. Dazu wurde eine komplette funktionsfähige Glastechnik-Anlage geplant und errichtet, die für die Fertigung quecksilberfreier Niederspannungs-Leuchtröhren für die Lichtwerbeindustrie und die Architekturbeleuchtung geeignet ist.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Mit den eigenen Fertigungsmöglichkeiten verbinden wir aber auch das Angebot, die in Verbindung mit den genehmigten Fördermitteln von DBU geforderte Öffentlichkeitswirksamkeit für die Fachwelt zu erfüllen, indem wir das Angebot machen
Leuchtröhrenfachleute zu schulen und mit der neuen Technik an unserer Anlage auszubilden
Seminare für interessierte Fachkreise zu veranstalten
technische Hinweise für Benutzer zu veröffentlichen
Fachberichte in deutscher und internationaler Fachpresse zu veröffentlichen.


Fazit

Die finanzielle Förderung durch die Bundesstiftung Umwelt hat einen Quantensprung in der Entwicklung dieser Lichtquelle ermöglicht.