KinderwissenWenn es taghell zu Hause wird

In diesem Winter ist alles ein bisschen anders. Es herrscht Krieg in Europa und dessen Auswirkungen merken auch wir hier in Luxemburg. Das dazugehörende Wort heißt: Energiekrise. Die Europäische Union möchte sich weitgehend unabhängig vom Aggressor und Energielieferanten Russland machen. Das führt dazu, dass derzeit Strom knapp und teuer ist. Wir sind alle aufgefordert, Energie zu sparen. Das fängt schon im Kleinen an, wie bei unserer Beleuchtung. Doch wie funktionieren eigentlich diese Lichtquellen, warum verbraucht die Glühlampe viel mehr Strom als eine LED-Leuchte und seit wann gibt es elektrisches Licht?

Thomas Alva Edison gilt als der Erfinder der Glühlampe. Im Oktober 1879 hat er eine Lampe entwickelt, die einen Kohlefaden enthielt. Den brachte er mittels Strom mehrere Tage lang zum Leuchten. Drei Monate später, im Januar 1880, erhielt er darauf ein Patent. Ein Patent ist eine staatliche Bescheinigung, die dem Einreichenden bestätigt, der Erfinder zu sein. Edisons Erfindung wurde bald in Serie in Fabriken gebaut, so dass sie von vielen Menschen genutzt werden konnte. Später hat Carl Auer von Welsbach den Kohlefadendraht durch eine Mischung der Metalle – Chemiker nennen das Legierung, Osmium und Wolfram – ersetzt. Diese Metalle haben einen höheren Schmelzpunkt als ein Kohlefaden und sind somit wesentlich haltbarer. Eure Eltern kennen bestimmt noch den Namen eines damals sehr bekannten Glühlampenherstellers: Osram – schaut man genau, ist dies eine Kombination aus den Worten Osmium und Wolfram. Auch heute ist Osram noch ein großes Unternehmen, Glühbirnen stellt es allerdings nicht mehr her.

Das Prinzip der Lampe ist ganz simpel: Der feine Draht – ob als Kohlefaden oder eine Legierung von Osmium und Wolfram – wird so stark erhitzt, dass er zu glühen beginnt. Dies geschieht durch den Strom, der durch den Draht fließt, wenn wir die Lampe anschalten. Dabei kann der Draht eine Temperatur von bis zu 2.500 Grad Celsius erreichen. Bei dieser enormen Hitze beginnt der Draht zu leuchten. Doch der große Nachteil: 95 Prozent der Energie, die eine Lampe bekommt, wird in Wärme umgewandelt, die man ja gar nicht braucht. Nur die übrigen fünf Prozent sorgen für das Licht.

Da Strom auch Geld kostet, versuchte man, eine Lampe zu entwickeln, die effizienter als die klassische Glühlampe ist. Dem Physiker Edmund Germer gelang im Jahr 1926 ein entscheidender Schritt bei der Entwicklung einer neuen Technologie, der sogenannten Kompaktleuchtstofflampe. So heißt die Energiesparlampe eigentlich richtig. Sie braucht keinen Glühdraht. Wie bei einer Batterie fließt auch in dieser Lampe der Strom vom Minus- zum Pluspol. In der Lampe befindet sich ein Gemisch aus den Edelgasen Argon und Neon sowie ein flüssiges Metall mit dem Namen Quecksilber. Das Quecksilber verdampft, wenn man die Lampe anschaltet und Strom durch sie hindurchfließt. Dieser Quecksilberdampf ist für das menschliche Auge allerdings noch nicht sichtbar, er gibt sogenanntes ultraviolettes Licht ab. Ummantelt man jetzt das Glas der Kompaktleuchtstofflampe mit einer Folie, kann diese das ultraviolette Licht in für uns sichtbares Licht umwandeln. Aber warum spart die Energiesparlampe Energie? Quecksilber verdampft bereits bei 357 Grad Celsius, dadurch wird die Lampe nicht so heiß und verliert nicht so viel Energie durch Wärme wie eine klassische Glühlampe. Doch die Energiesparlampe hat einen großen Nachteil: Das in ihr enthaltene Quecksilber ist giftig.

Inzwischen gibt es in den Läden fast ausschließlich LED-Lampen oder auch ganze LED-Lichterketten. Man sieht sie auch an Autos, Fahrrädern, als Leuchtschriften oder, noch vor wenigen Wochen aktuell, in der Weihnachtsbeleuchtung. Sie verbrauchen noch weniger Strom als Energiesparlampen, enthalten kein giftiges Quecksilber und halten enorm lang, nämlich bis zu 50.000 Stunden. Das Wort LED kommt aus dem englischen und bedeutet „Light Emitting Diode“ oder auf Deutsch „Licht Emittierende Diode“. Eine Diode ist ein sehr kleines elektronisches Bauteil, das Strom nur in eine Richtung durchgehen lässt. In der Diode ist eine sehr kleine Platte aus einem speziellen Metall, die zu leuchten beginnt, wenn sie mit Elektrizität in Kontakt kommt. Das Licht, das hier frei wird, entsteht nicht durch das starke Erhitzen eines Metalls, bis es glüht oder verdampft. Es entsteht auf eine ganz andere Art, Fachleute nennen es Lumineszenz. Will man verstehen, warum eine LED leuchtet, müssen wir uns ein einzelnes Atom betrachten. Dieses besteht immer aus einem Atomkern und seinen Elektronen. Elektronen bewegen sich um diesen Kern stets auf bestimmten Bahnen. Wird solch ein Elektron, hier durch den Strom, auf eine andere Bahn angehoben, besitzt es mehr Energie. Fällt das Elektron wieder zurück auf seine ursprüngliche Bahn, gibt es diese Energie wieder ab, und zwar in Form von Licht.

Diese moderne Technik hat die Energiesparlampen komplett abgelöst, seit 2021 werden in Europa keine Energiesparlampen nicht mehr hergestellt.