Physik - Kaleidoskop

Glühlampe 206
Schutzgas
Doppelwendel einer 200-Watt-Glühlampe mit
Stromzuführung und zwei stromlosen
Haltedrähten (Mitte)
Früher wurde der Glaskolben evakuiert. Heute sind die Glühlampen
mit einem Schutzgas gefüllt. Das vereinfacht die Herstellung und
reduziert die Sublimationsrate. Die bei einer Gasfüllung auftretenden
Wärmeverluste durch Wärmeleitung und Konvektion begrenzt man
durch die Wahl von möglichst schweren Inertgasmolekülen oder
-atomen. Stickstoff-Argon-Gemische sind ein Zugeständnis an die
Herstellungskosten. Teure Glühlampen enthalten Krypton oder Xenon,
was eine stärkere Erwärmung ermöglicht.
Glühfaden
Die ersten patentierten Glühlampen in den 1840er-Jahren hatten
Glühfäden aus Platin. Aus diesen Entwicklungen wurde allerdings kein
Glühlampe mit E40-Sockel und großem
Glaskolben für 235 V mit 500 Watt
Leistungsaufnahme. Gebraucht, funktionsfähig,
Standzeit ca. 5 Jahre. Kleine E27-Sockel
Glühbirne zum Vergleich.
Produkt. Erst bei Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt von Platin von 1772 °C wurde eine akzeptable
Lichtausbeute erzielt. Die exakte Temperatursteuerung für haltbare Glühfäden erwies sich als zu schwierig. Edison
gab diesen Technikansatz auf.
Die ersten kommerziell hergestellten Glühlampen enthielten einen Faden aus Kohle mit einem Sublimationspunkt
von 3550 °C. Die Verkohlung von natürlichen dünnen Fasern schnellwachsender tropischer Pflanzen wie Bambus
war geeignet. Der Herstellungsprozess ist wesentlich komplexer als die Herstellung dünner Fäden aus Platin. Ferner
erfordert der Betrieb von Kohlefäden ein stärkeres Vakuum im Glaskolben. Kohlenfadenlampen sind heute noch
erhältlich. Das leicht rötliche Licht und das sanfte Ansteigen der Helligkeit beim Einschalten wird oft als angenehm
empfunden.
Bei der um 1900 gebräuchlichen Nernstlampe wurde der Ionenleiter Zirkonium(IV)-oxid (mit Zusätzen) verwendet.
Später wurden Tantal oder Osmium verwendet. Heute kommen fast ausschließlich Drahtwendeln aus Wolfram
(Schmelzpunkt: 3422 °C) zum Einsatz. Alle in Frage kommenden Materialien sind aufgrund ihrer hohen
Schmelztemperatur und ihrer Sprödigkeit schwierig zu verarbeiten. Der Draht ist oft doppelt gewendelt, um durch
eine kleine Langmuirschicht (Irving Langmuir, Nobelpreis 1932) die Wärmekonvektion zu begrenzen.