Die klassische Glühbirne: Mehr Heizung als Lichtquelle?

Glühbirnen mit Glühdraht waren über hundert Jahre lang der Standard bei der elektrischen Beleuchtung. Doch heute werden sie immer mehr von anderen Lichtquellen abgelöst, die weniger Energie verbrauchen und diese effizienter in Licht umwandeln.

Solche Glühbirnen sind seit dem Ende des 19. Jahrhunderts in Gebrauch

Solche Glühbirnen sind seit dem Ende des 19. Jahrhunderts in Gebrauch, werden heute aber zunehmend durch andere Lichtquellen ersetzt. Bild: Aleksandr Kurganov/Shutterstock.com

Glühbirnen gibt es auch heute noch in allen möglichen Grössen und Formen. Für Maschinen braucht man zum Beispiel kleine, farbige Glühlämpchen, zur Beleuchtung eines Raums eher grosse, durchsichtige Glühbirnen. Auch das Vorderlicht der Autos wird mit winzigen Glühbirnen erzeugt. Allen gemeinsam ist ein kleiner, dünner Draht im Inneren der Birne, der für das Leuchten sorgt.

Das Innenleben einer Glühbirne

Das Innenleben einer Glühbirne: aussen zwei Zuleitungsdrähte, oben der Glühdraht. Zwei stromlose Drähte in der Mitte halten den Glühdraht. Bild: Arnoldius/Wikimedia Commons, CC-Lizenz

Ein Stromfluss bringt den Draht zum Glühen

Schliesst man die Glühbirne an eine Stromquelle an, wird der Strom durch zwei Zuleitungsdrähte zum Glühdraht in der Mitte der Glühbirne geleitet. Der Draht in der Mitte ist im Verhältnis zu den Zuleitungsdrähten sehr fein. Der Strom muss sich regelrecht durch diese enge Stelle zwängen. Die so entstehende Reibung macht den Draht extrem heiss (fast 2500 Grad Celsius) und bringt ihn zum Glühen.

Die Zusammensetzung des Glühdraht macht’s

Man kann viele Stoffe zum Glühen bringen, aber leuchten tun sie deshalb noch lange nicht. Wir Menschen nehmen Strahlung nur dann als sichtbares Licht wahr, wenn sie eine ganz bestimmte Wellenlänge hat. Ein Glühdraht, der beim Einschalten des Stroms nicht bloss glüht, sondern auch leuchtet, muss aus speziellem Material hergestellt sein.

Die Glühdrähte in den ersten Glühlampen bestanden aus Kohle, Tantal oder Osmium. Heutzutage sind sie meist aus dem Metall Wolfram gemacht. All diesen Materialien ist gemeinsam, dass sie einen Teil der aufgenommenen elektrischen Energie als Licht abstrahlen. Allerdings ist dieser Teil sehr klein; mehr als 95% der aufgewendeten Energie wird als Wärme frei. Deshalb muss das Material des Glühdrahts auch extrem hitzebeständig sein.

Nach langem Gebrauch geht die Glühbirne kaputt

Wenn nach längerem Gebrauch die Glühbirne kaputt geht, liegt das meist an einem durchgebrannten Glühdraht. Durch die grosse Hitze entsteht auch im besten Glühdraht irgendwann eine Schwachstelle, an der er bei fortgesetztem Betrieb reisst.

Gas hält den Glühdraht am Leben

Wichtig für das Funktionieren einer Glühbirne ist auch das Glasgehäuse um die Drähte. Es ist nicht luftleer, wie bei den frühen Vakuum-Glühlampen, sondern enthält ein sogenanntes Schutzgas, z.B. Stickstoff oder Argon. In normaler Luft verdampft das Metall des Glühdrahts ziemlich schnell, so dass der Draht schon nach kurzer Betriebszeit durchbrennt. Ausserdem bildet der Metalldampf eine dunkle Schicht an der Glaskolbeninnenseite, die das Licht abschwächt. Eine moderne, mit Stickstoff und Argon gefüllte Glühbirne brennt jedoch zwischen 750 und 1000 Stunden, bis der Glühdraht so weit "kaputtgeglüht" ist, dass er reisst – und kein Strom mehr fliesst.

Und wer hat’s erfunden?

Zwischen 1800 und 1900 beschäftigten sich zahlreiche Erfinder in den USA, Europa und Russland mit der Entwicklung von Glühlampen und liessen verschiedene Modelle patentieren. Der Amerikaner Thomas Edison meldete seine Vakuum-Glühlampe mit einem Kohle-Glühfaden 1880 zum Patent an. Dieses Modell wurde als erstes in einer Fabrik serienmässig hergestellt und war für den breiten Einsatz geeignet. Mit dem Ausbau der Elektrizitätsversorgung wurden die bisher vorherrschenden Gaslampen in den folgenden Jahrzehnten nach und nach durch Glühlampen ersetzt – in den USA sowie auf der ganzen Welt.

Neue Technik für weniger Energieverbrauch

Dieser Beleuchtungsstandard hielt sich über hundert Jahre lang, ist heute jedoch veraltet. Weil die klassischen Glühbirnen so viel Energie in Form von Hitze abgeben, verbrauchen sie unheimlich viel Strom, der nicht für die Lichtgewinnung genutzt werden kann. Schliesslich macht man das Licht nicht an, um zu heizen, sondern um besser sehen zu können! Deshalb werden Glühlampen durch andere Lampen abgelöst, zum Beispiel durch Halogenlampen, Leuchtstoffröhren und Leuchtdioden. Diese Lampen sind teurer, verbrauchen aber weniger Strom und halten meist länger als herkömmliche Glühlampen.

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