Leuchten

Glühlampen enthalten einen Leuchtdraht, den so genannten „Wolframdraht“, der durch elektrischen Strom zum Glühen gebracht wird und somit Licht aussendet. Bei der klassischen Glühbirne ist dieser Draht durch den birnenförmigen Gaskolben vor dem Verglühen an der Luft geschützt. Die Birnenform dieses Gaskolbens verleiht der Glühlampe auch ihren umgangssprachlichen Namen „Glühbirne“. Das so genannte „Abdampfen“ des Glühdrahtes, der an der freien Luft sofort verbrennen würde, wird so durch ein spezielles Schutzgas, das in diesem Gaskolben enthalten ist, verhindert. Handelsübliche Glühbirnen enthalten zur Verringerung dieser „Sublimationsrate“ die Gase Stickstoff oder Argon.
Früher enthielten solche Lampen Glühdrähte aus Kohle, heute verwendet man dafür Drahtwendeln aus einer Legierung aus Wolfram und Osmium. Um Wärmeverlust – und damit auch Energieverlust – zu vermeiden, werden die Drähte in Spiralenform, so genannten Wendeln, angeordnet.
Der Wirkungsgrad von Glühleuchten lässt sich entscheidend verbessern, indem die Temperatur der Glühwendel erhöht wird. Bei normalen, preiswerten Glühlampen ist dies schwer möglich, da sich mit einer Erhöhung der Temperatur auch die Sublimation des Wolframdrahtes erhöht. Gelöst wird dieses Problem beispielsweise bei Halogenlampen.

Halogenlampen

Bei Halogenlampen wird das Abdampfen des Glühdrahtes durch das Gasgemisch Halogen vermindert. Genau dadurch lassen sich die Temperatur der Glühwendel und somit auch der Wirkungsgrad, wie oben beschrieben, um ca. 25% erhöhen.

Die vom Wolframdraht durch die hohen Temperaturen abgedampften Atome reagieren dabei mit dem Halogen. Die Folge ist eine Stabilisierung einer „wolframhaltigen Atmosphäre“ in der Lampe, wodurch die Lebensdauer und die Wirkung der Lampe erhöht werden. Es gibt allerdings Lichtquellen mit noch besserem Wirkungsgrad. Dazu zählen u.a. Metalldampflampen und Leuchtstoffröhren.

Metalldampflampen

Metalldampflampen kommen beispielsweise in der Straßenbeleuchtung als Natriumdampflampen zum Einsatz. Sie erzeugen ein Licht mit definierten Spektrallinien durch das Erhitzen und Abdampfen von Metallen. Durch die definierten Spektrallinien können beispielsweise bei Videobeamern besonders leistungsstarke Helligkeitswerte erzielt werden, wodurch auch der Einsatz in hellen Räumen möglich wird. Auch normale Leuchtstoffröhren sind genau genommen zu den Metalldampflampen zu zählen. Hier wird allerdings Quecksilberdampf als primäre Lichtquelle verwendet.

Leuchtstoffröhren

Leuchtstoffröhren sind mit fluoreszierenden Leuchtstoffen beschichtet und enthalten Quecksilberdampf. Leuchtstoffröhren haben einen niedrigeren Energiebedarf und eine höhere Lebensdauer als normale Glühlampen.

Auch Energiesparlampen zählt man zu den Leuchtstofflampen. Um das Licht zu verbessern und es dem der Glühlampe ähnlich zu machen, werden hier oft Edelgase beigemischt, die das Lichtempfinden für das menschliche Auge angenehmer machen.

Leuchtstoffröhren unterscheidet man allgemein in Heißkathodenröhren und Kaltkathodenröhren. Ähnlich wie Leuchtstoffröhren funktionieren auch Gasentladungslampen. Ihr Licht ist dem Tageslicht sehr ähnlich, weshalb sie bevorzugt in Sportstadien oder Autoscheinwerfern zum Einsatz kommen. Ihre Leuchtkraft gewinnen Gasentladungslampen aus Glimmentladungen zwischen einander gegenüber liegenden Elektroden. Durch eine erhöhte Spannung werden bei Gasentladungslampen so genannte Bogenentladungen verursacht, in denen die Elektroden Temperaturen von mehreren 1000°C erreichen. Quecksilber-Hochdruck-Bogenlampen erzeugen ein Licht, das dem Tageslicht sehr ähnlich ist. Sie kommen beispielsweise bei Flutlichtanlagen in Sportstadien, in Kinoprojektoren oder als XENON-Bogenlampen in neueren Autos zum Einsatz.

(Alle Angaben ohne Gewähr)


DER WIRKUNGSGRAD

Für unterschiedliche Zwecke kommen unterschiedliche Leuchten und Lampen zum Einsatz. Dabei ist ein Faktor entscheidend: Die Effektivität verschiedener Leuchten wird durch ihren Wirkungsgrad bestimmt. Unter dem Wirkungsgrad versteht man allgemein das Verhältnis zwischen Aufwand und Nutzen. Hier ist damit das Verhältnis zwischen aufgebrachter elektrischer Energie und dem erhaltenen sichtbaren Licht gemeint. Bei den meisten Leuchten und insbesondere bei der klassischen Glühlampe wird dieser besonders durch Wärmeabstrahlungen verringert. Der theoretische maximale Wirkungsgrad liegt bei 100 Prozent oder 1,00. In diesem Falle könnte die gesamte aufgebrachte elektrische Energie als Licht genützt werden. Tatsächlich liegt der Wirkungsgrad bei der Lichtgewinnung aber deutlich darunter. So haben herkömmliche Glühlampen einen Wirkungsgrad von 2% oder 0,02. Bei Halogenlampen beispielsweise liegt er um 25% höher, da hier höhere Temperaturen am Glühdraht erreicht werden können. Bei verschiedenen Lampen werden unterschiedliche Techniken angewandt, um für ihre jeweiligen Einsatzgebiete das optimale Licht zu gewinnen.