Glühlampen

Glühlampen sind die am weitesten verbreiteten elektrischen Lichtquellen, die vor allem zur Beleuchtung von Räumen und Arbeitsplätzen sowie zur Fahrzeugbeleuchtung dienen. Sie werden z. B. auch bei Taschenlampen und Ampeln eingesetzt.
Genutzt wird bei Glühlampen die Lichtwirkung des elektrischen Stromes bei Stromfluss durch metallische Leiter.

Aufbau und Wirkungsweise

Die wichtigsten Teile einer Glühlampe sind ein Glühdraht (Glühwendel) mit einer Stromzuführung, der Sockel zum Anschluss an das Stromnetz über eine Fassung und der Glaskolben (Bild 1).
Dieser Glaskolben dient nicht nur dem Schutz des Glühdrahtes. Innerhalb des Glaskolbens befindet sich ein Gasgemisch aus Argon und Stickstoff, das ein schnelles Verdampfen des Glühdrahtes verhindern soll. Als Glühdraht wird ausschließlich Wolfram verwendet, das mit 3 380 °C einen hohen Schmelzpunkt hat und auch bei hohen Temperaturen nur langsam verdampft.
Fließt elektrischer Strom durch eine Glühlampe, so erhitzt sich durch den Stromfluss der Glühdraht sehr schnell auf eine Temperatur von etwa 2.600 °C. Dieser glühende Metalldraht sendet ein helles Licht aus. Es wird also elektrische Energie in Licht und Wärme umgewandelt, wobei diese Wärmewirkung bei normalen Glühlampen eine unerwünschte, aber nicht vermeidbare Erscheinung ist.

Historische Entwicklung

Die ersten Glühlampen wurden von dem Deutschen HEINRICH GOEBEL (1818-1893) um 1854, dem Russen ALEXANDER LODYGIN (1847-1923) und dem amerikanischen Erfinder THOMAS ALVA EDISON (1847-1931) entwickelt. Genutzt wurden zunächst Kohlefäden aus Holz- und Pflanzenfasern, die aber nicht sehr haltbar waren.
Wesentlichen Anteil an der technischen Vervollkommnung der Glühlampe hatte EDISON, der den heute noch üblichen Schraubsockel einführte und die Kohlefadenlampe so verbesserte, dass es um 1880 die ersten wirklich brauchbaren Glühlampen gab.
Entscheidende Fortschritte wurden erreicht, als es 1914 gelang, Wolframdraht zu Glühwendeln zu verarbeiten. Kurze Zeit später wurde auch die Gasfüllung eingeführt. Weitere Fortschritte wurden durch die Einführung von Doppelwendeln erzielt.

Einen wesentlichen Mangel hatten aber alle diese Glühlampen: Das Wolfram des Glühdrahtes verdampft allmählich und färbt den Glaskolben dunkel. Ab 1960 wurden Halogenglühlampen (auch Halogenlampen genannt) entwickelt, die diesen Mangel nicht mehr haben: Durch eine spezielle Lampenfüllung mit Halogenen (Iod, Brom, Fluor und Chlor) wird erreicht, das sich das verdampfende Wolfram des Glühdrahtes wieder an diesem Draht absetzt und nicht am Glaskolben. Die Kolbenwand bleibt damit klar. Die Lichtausbeute ist bei Halogenlampen höher als bei herkömmlichen Glühlampen.

Wirkungsgrad und Lebensdauer

Einen entscheidenden Nachteil haben aber auch moderne Glühlampen: Ihr Wirkungsgrad ist mit ca. 5 % sehr niedrig. Von der zugeführten elektrischen Energie werden also nur 5 % in Licht und die restlichen 95 % in meist unerwünschte Wärme umgewandelt. Wesentliche Fortschritte wurden hier durch Leuchtstofflampen (Energiesparlampen) erzielt, die etwa den fünffachen Wirkungsgrad haben. Die durchschnittliche Lebensdauer von Glühlampen liegt bei etwa 1 000 Betriebsstunden. Dann ist so viel Wolfram des Glühdrahtes verdampft, dass der Glühdraht durchbrennt.

Bauformen von Glühlampen

Glühlampen gibt es je nach Verwendungszweck in sehr unterschiedlichen Bauformen, mit verschiedenen Betriebsspannungen und Leistungen.

Im Haushalt werden für die Beleuchtung von Räumen Glühlampen mit einer Betriebsspannung von 230 V und Leistungen von 25 W, 40 W, 60 W, 75 W und 100 W verwendet.

Bei Fahrzeugen mit 12-V-Bordnetz nutzt man Glühlampen mit
55 W - 60 W (Hauptscheinwerfer), 21 W (Bremsleuchten, Rücklichter) und 5 W (Blinker).

Für Videoleuchten und Diaprojektoren verwendet man meist Halogenlampen mit Betriebsspannungen zwischen 12 V und 230 V und Leistungen von 50 W bis 200 W.

Für Taschenlampen sind Glühlampen mit Betriebsspannungen zwischen 1,5 V und 6 V erforderlich. Die Leistungen liegen bei 1 W bis 5 W.
Eine besondere Bauform sind Infrarotlampen, bei denen nicht vorrangig die Lichtwirkung, sondern die Wärmewirkung des elektrischen Stromes genutzt wird. Eine geringere Lichtwirkung erreicht man durch eine niedrigere Temperatur des Glühdrahtes.