// Elektrisches Licht //

Elektrisches Licht wird mittels einer Lichtquelle (Glühlampe, LED, Leuchtröhren, etc.) aus elektrischem Strom erzeugt. Es ist seit den Anfängen Mitte des 19. Jahrhunderts die häufigste Form der künstlichen Beleuchtung und für die moderne Gesellschaft unerlässlich.

Einteilung

Im technischen Gebrauch wird eine austauschbare Komponente, die Licht aus Elektrizität erzeugt, als Lampe bezeichnet.
Die drei Hauptkategorien von elektrischen Leuchten sind:
  • Glühlampen, die Licht durch einen Glühdraht erzeugen, der durch elektrischen Strom weiß geheizt wird
  • Gasentladungslampen, die Licht durch einen Lichtbogen in einem Gas erzeugen
  • LED-Lampen, die Licht durch einen Elektronenstrom über eine Bandlücke in einem Halbleiter erzeugen

Geschichte

Die erste Form des elektrischen Lichtes war die Kohlebogenlampe, weiter die Kohlefadenlampe, die Nernstlampe und schließlich die Glühbirne (Metallfadenlampe).

Kohlebogenlampe

Sie wird auch Bogenlampe genannt: die Licht durch einen Lichtbogen (auch voltaischer Lichtbogen genannt) erzeugt.
In einer Kohlebogenlampe befinden sich zwei stabförmige Elektroden aus Graphit. Hergestellt werden sie durch Sintern bei 1.200 °C aus Kohle und Bindemitteln. Zur Erreichung einer besseren Lichtausbeute werden sie auch mit Metall umhüllt.
Gezündet wird die Kohlebogenlampe durch kurzzeitiges Zusammenführen der Elektroden: Dadurch bildet sich ein Lichtbogen, der die Elektroden auf etwa 3.000 °C erhitzt.

Die Technik wurde von Humphry Davy in den ersten zehn Jahren des 19. Jahrhunderts erfunden und war das erste praktisch nutzbare elektrische Licht. Verbesserte Versionen wurden ab den 1870er Jahren für Straßen- und Gebäudebeleuchtungen eingesetzt, bis es Anfang des 20. Jahrhunderts durch das Glühlampenlicht ersetzt wurde. Die Kohlebogenlampe ist für die meisten dieser Zwecke inzwischen veraltet, wird aber immer noch als Quelle für hochintensives ultraviolettes Licht verwendet.

Gasentladungslampen

Der Begriff wird nun für Gasentladungslampen verwendet, die Licht durch einen Lichtbogen zwischen Metallelektroden durch ein Inertgas (Edelgas) in einem Glaskolben erzeugen. Die übliche Leuchtstofflampe ist eine Niederdruck-Quecksilberbogenlampe Die Xenonbogenlampe, die ein hochintensives weißes Licht erzeugt, wird heute in vielen der Anwendungen, die früher den Kohlebogen verwendeten, wie Filmprojektoren und Suchscheinwerfer, eingesetzt.

Glühbirne

Zahlreiche Patente für Glühlampen wurden ab den 1850er Jahren angemeldet. Die Entwickler scheiterten mit der Herstellung länger haltender Glühlampen zunächst an der Vakuumtechnik.

Swan

Der britische Physiker und Chemiker Joseph Wilson Swan (1828 – 1914) entwickelte 1860 eine Glühlampe, bei der er als Glühfaden verkohltes Papier in einem luftleeren Glaskolben benutzte. Erst 1878 gelang ihm die Herstellung einer praktisch brauchbaren elektrischen Glühlampe. Er erwarb sein Patent in England 1878 somit zwei Jahre früher als Edison sein vergleichbares Patent in den USA.

Edison

Thomas Alva Edison (1847 – 1931) verbesserte die Glühlampe und erhielt am 27. Januar 1880 in den USA das Basispatent Nummer 223898 für seine Erfindung. Edisons Glühlampen waren im Unterschied zu denen von Swan mit hochohmigen Glühfäden ausgestattet, die zwar schwierig herzustellen waren, den Einsatz in elektrischen Netzen jedoch wesentlich vereinfachten und verbilligten.
Edisons Konstruktion war die erste Glühlampe, die nicht nur in geringer Stückzahl in Werkstätten hergestellt wurde, sondern in einer eigens errichteten Fabrik in Serienfertigung ging. Edison und sein Team entdeckten später, dass ein verkohlter Bambusfaden mehr als 1200 Stunden halten kann.

Das Patentamt der USA entschied am im Oktober 1883, dass Edisons Patente auf dem Stand der Technik von William Sawyer beruhten und ungültig waren. Die Rechtsstreitigkeiten wurden mehrere Jahre lang fortgesetzt. Schließlich entschied ein Richter am 6. Oktober 1889, dass Edisons Anspruch auf Verbesserung des elektrischen Lichts für "ein Filament aus Kohlenstoff mit hohem Widerstand" gültig war.

Nach diversen Patentrechtsstreitigkeiten einigten sich Edison und Swan und gründeten schließlich 1883 in London eine gemeinsam betriebene Firma.

Nernst-Lampe

Der deutsche Physiker und Chemiker Walther Nernst entwickelte 1897 die Nernst-Lampe, eine Form von Glühlampe, die einen keramischen Globar benutzte und nicht in ein Vakuum oder Inertgas eingeschlossen werden musste. Doppelt so effizient wie Kohlefadenlampen, waren Nernst-Lampen kurzzeitig beliebt (sie wurden in den USA von dem Konzern Westinghouse Electric Corporation vertrieben), bis sie von Lampen mit Metallfäden abgelöst wurden.

Wolfram-Glühfäden

Im Jahre 1910 erfand der für General Electric arbeitende Physiker William David Coolidge eine Methode zur Herstellung mechanisch stabiler Wolframglühfäden. General Electric begann 1911 mit der kommerziellen Herstellung der heute noch üblichen Glühlampen. Dieser Lampentyp verbesserte das Verhältnis von Lichtausbeute zu Energieverbrauch erheblich. General Electric gewann die nach Auslauf der Edison-Patente verlorene Dominanz auf dem Glühlampensektor zurück.

Bedeutung

Das elektrische Licht veränderte den Lebensstil der Menschen nachhaltig, da durch die einfache Verfügbarkeit dieser Lichtquelle die Abhängigkeit vom Tageslicht weitgehend aufgehoben wurde.

Bevor zu Beginn des 20. Jahrhunderts elektrische Beleuchtung üblich wurde, benutzten die Menschen Kerzen, Gasleuchten, Öllampen und Feuer. Bereits 1802 entwickelte der aus Cornwall (England) stammende Chemiker Humphry Davy die erste Bogenlampe im Labor. In den 1870er Jahren wurde die Bogenlampe von Davy erfolgreich vermarktet und zur Beleuchtung vieler öffentlicher Räume eingesetzt. Die Entwicklung eines stetig leuchtenden Glühdrahtes für die Innenbeleuchtung dauerte länger, aber zu Beginn des 20. Jahrhunderts hatten Erfinder erfolgreich Optionen entwickelt, die das Bogenlicht durch Glühlampen ersetzten.

Die Energieeffizienz der elektrischen Beleuchtung hat sich, seit der Demonstration der ersten Bogenlampen und Glühlampe des 19. Jahrhunderts deutlich erhöht. Moderne elektrische Lichtquellen gibt es in einer Vielzahl von Typen und Größen, die an viele Anwendungen angepasst sind. Die meisten modernen elektrischen Beleuchtungen werden mit zentral erzeugtem Strom betrieben, aber die Beleuchtung kann auch mit mobilen oder stationären Stromerzeugern bzw. Batteriesystemen (Taschenlampen, Auto-Scheinwerfer) erfolgen.

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