Leuchtmittel Teil 1: Glühbirnen - Licht durch Wärme

Lange Jahre war es einfach: Wenn eine Glühbirne kaputt war, kaufte man eben eine neue. Und heute? Die EU hat das Verbot von Glühbirnen beschlossen. Immer neue Leuchtmittel finden den Weg in die tägliche Anwendung: Bei IKEA gibt es Energiesparlampen, der Autoverkäufer wirbt mit Xenon-Licht, im Supermarkt liegen LED-Taschenlampen aus. Wir stellen die wichtigsten Leuchtmittel vor:

• Teil 1: Glühbirnen - Licht durch Wärme
• Teil 2: Halogenlampen - „getunte“ Glühbirnen
• Teil 3: Leuchtstoffröhren - der Büro-Klassiker
• Teil 4: Energiesparlampen - kühle Effizienz
• Teil 5: Metalldampf-Lampen - langsam, aber gewaltig
• Teil 6: Xenonlicht - Tageslicht für Autos und Kino
• Teil 7: Induktionslampen - berührungsloses Leuchten
• Teil 8: LEDs - Licht aus Halbleitern
• Teil 9: Laser - synchrone Lichtstrahlen
• Teil 10: Die Sonne - Kernfusion als Maß der Dinge

Teil 1: Glühbirnen - Licht durch Wärme

Grundlagen

Jeder Gegenstand sendet, wenn er erwärmt wird, elektromagnetische Strahlung aus, die so genannte Temperaturstrahlung. Bei Zimmer-Temperaturen liegt diese Strahlung im unsichtbaren (infraroten) Frequenzbereich. Wir kennen sie als spürbare Wärme. Ab Temperaturen von ca. 1.000 Grad Celsius enthält die Temperaturstrahlung auch sichtbare Anteile: Wir sehen, wenn ein Metall vor Hitze glüht. Je heißer der Gegenstand ist, desto mehr Licht strahlt er ab. Das ist die Grundlage jeder Glühbirne.

Glühbirnen sind also Temperaturstrahler.

Technische Umsetzung

In gängigen Glühbirnen wird ein Metalldraht mittels elektrischen Stroms erhitzt, bis er glüht und somit sichtbares Licht abstrahlt. Meist handelt es sich um einen etwa 1 Meter langen, gewendelten Wolframdraht. Er wird auf ca. 2.600 Grad Celsius erhitzt. Wolfram ist das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt. Daher hält es hohen Temperaturen am besten stand. Damit der Draht nicht mit der Umgebungsluft verbrennt, ist er in einem Glaskolben untergebracht, der luftleer oder mit einem Schutzgas, meist einer Edelgasmischung, gefüllt ist.

Vorteile

• Einfaches Prinzip, einfache und somit kostengünstige Herstellung
• Das erzeugte Licht enthält hohe Anteile als warm empfundener Farben. Daher empfinden viele Menschen Glühlampenlicht als angenehm.
• Kein Aufwärmen notwendig. Soll-Lichtstärke binnen Sekunden erreicht.
• Stufenlose Dimmung durch Regelung des Heizstroms möglich
• Kontinuierliches Leuchten, kein Flimmern in der Frequenz des Wechselstromnetzes. (Der Glühdraht ändert seine Temperatur nicht so schnell.)

• Unproblematische Entsorgung (Glas, Metalle und Edelgasfüllung)

Nachteile

• Nur ca. 5 % der aufgenommenen Energie werden in Licht umgewandelt. (Die Lichtausbeute liegt bei 10 - 20 Lumen/Watt.) Alle bekannten Glühbirnen geben den größten Teil ihrer Energie in Form von Wärme ab. Damit gehören Glühbirnen zu den ineffizientesten Leuchtmitteln.
• Trotz Schutzgas/Vakuum in der Glühbirne verdampft der Glühdraht mit der Zeit. Das verdampfte Wolfram schlägt sich an der (kühleren) Innenseite der Glühbirne nieder. Daher wird jede Glühbirne mit der Zeit immer dunkler, bis der Glühdraht schließlich reißt.
• Die Lebensdauer von Glühlampen ist mit ca. 1000 Stunden vergleichsweise gering. Bei höherer Glühdrahttemperatur verbessert sich die Lichtausbeute, die Lebensdauer sinkt jedoch infolge schnellerer Verdampfung des Wolframs.

Fazit

Die gute alte Glühbirne ist praktisch, simpel und billig. Aber sie hat ausgedient. Denn der Urtyp des „elektrischen“ Lichts kann moderne Anforderungen an Energieeffizienz nicht erfüllen. Nun müssen adäquate Alternativen her.