Lichtspektrum

Der Glühfaden strahlt mit einer Wellenlängenverteilung entsprechend dem planckschen Strahlungsgesetz. Das Lichtspektrum ist im Gegensatz zu vielen anderen Lichtquellen ein Kontinuum.

Das Strahlungsmaximum der Strahlung verschiebt sich mit steigender Temperatur gemäß dem wienschen Verschiebungsgesetz zu kleineren Wellenlängen hin. Zugleich erhöht sich das Maximum. Die Helligkeit einer Glühlampe hängt daher stark überproportional von der Temperatur und der Betriebsspannung ab.

Verlauf der Glühdrahttemperatur (obere Kurve) und der relativen Helligkeit (untere Kurve) einer Glühlampe 12 V/60 W in Abhängigkeit von der Betriebsspannung

Um eine möglichst hohe Lichtausbeute zu erhalten und auch damit das Licht möglichst natürlich ?weiß? erscheint, strebt man danach, das Strahlungsmaximum durch Temperaturerhöhung aus dem Bereich der langwelligen Infrarotstrahlung (Wärmestrahlung) in den Bereich des sichtbaren Lichtes zu verschieben.

Die Höchsttemperatur wird allerdings durch die Eigenschaften des Glühfadenmaterials begrenzt. Um möglichst hohe Temperaturen zu ermöglichen, verwendet man heute für Glühfäden das hochschmelzende Metall Wolfram (Schmelztemperatur 3422 ± 15 °C), früher auch Osmium oder Kohle. Allerdings lässt sich auch mit diesem Material die für tageslichtähnliches Licht wünschenswerte Farbtemperatur von etwa 6200 K nicht erreichen, da Wolfram bei dieser Temperatur bereits gasförmig (Siedetemperatur 5660 °C) ist. Selbst wenn das gelänge, betrüge die Lichtausbeute aufgrund des breiten emittierten Wellenlängenbandes nur weniger als 15 %.

Bei den praktisch in Glühlampen erreichbaren Temperaturen von etwa 2300 bis 2900 °C erreicht man kein Tageslicht und auch kein weißes Licht; Glühlampenlicht ist daher immer deutlich gelb-rötlicher als weißes oder Tageslicht. An diese typische Farbtemperatur von Glühlampen werden auch andere Lichtquellen für Wohnräume (z. B. Energiesparlampen und andere Leuchtstofflampen) angeglichen, sie wird hier als ?Warmton? bezeichnet.

Die Bevorzugung von Licht mit starken Rot- und Gelbanteilen ist eine kulturelle Eigenart nördlicher Länder; im Mittelmeerraum und in den Tropen werden kältere Lichtfarben mit höheren Blau- und Grünanteilen bevorzugt, was die Akzeptanz von Energiesparlampen dort erleichtert. Bei Energiesparlampen erzeugen meistens Leuchtstoffe aus Ultraviolettstrahlung sichtbares Licht. Auch bei einer Zusammensetzung der Leuchtstoffe für ?warmweißes? Licht wird nicht jede Nuance des Farbspektrums zwischen Rot und Blau erzeugt. Sensible Menschen nehmen das leicht veränderte Aussehen farblich abgestimmter Accessoires in ihrer Wohnung wahr, was häufig zu einer Ablehnung von Energiesparlampen führt. Eine bessere Abdeckung des Farbspektrums durch die Leuchtstoffe führt beim derzeitigen Technikstand zu einer geringeren Lichtausbeute, was den beabsichtigten Energiespareffekt stark reduziert.

Leuchtdichte

Die Leuchtdichte des Glühdrahtes einer Glühlampe beträgt 5 bis 36 x 106 cd/m6 und wird nur von wenigen anderen künstlichen Lichtquellen (zum Beispiel Hochdruck-Gasentladungslampen, Bogenlampen) übertroffen. Glühlampen eignen sich daher gut für Anwendungen, bei denen das Licht gebündelt werden muss (Projektoren, Scheinwerfer). Die wirksame Leuchtdichte lässt sich durch die Gestaltung des Glühfadens (Doppelwendel, Flachwendel) weiter erhöhen. Generell besitzen kurze dicke Glühdrähte, das heißt, solche für niedrige Betriebsspannungen, höhere wirksame Leuchtdichten als lange, dünne.

Lichtmodulation

Aufgrund der thermischen Trägheit des Glühfadens weisen nur an Netzspannung bzw. niederfrequenter Wechselspannung betriebene Glühlampen geringer Leistung eine signifikante Schwankung der Helligkeit mit der doppelten Betriebsfrequenz auf. Insbesondere Niederspannungs-Glühlampen gelten daher als flimmerfrei - ein Vorteil bei der Beleuchtung von Maschinen und auch hinsichtlich der Physiologie des Auges. Glühlampen mit sehr dünnem Glühfaden für Betriebsströme von weniger als 0,1 A können jedoch mit Frequenzen bis zu einigen 100 Hz moduliert werden und wurden früher in Bastelprojekten zur Sprachübertragung verwendet.

Die langsame Heligkeitszu- und Abnahme geschalteter Niederspannungs-Glühlampen ist zwar bei Beleuchtungszwecken angenehm, gilt aber bei sicherheitsrelevanten Anwendungen wie Verkehrsampeln, Brems- oder Blinklichtern gegenüber den hier zunehmend eingesetzten Leuchtdioden als nachteilig.

Requiem für die Glühbirne!

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