26. März 2011, Neue Zürcher Zeitung / NZZexecutive

Glühbirne – ein Kohlefaden, zum Leuchten gebracht

Errungenschaften der Technik

Hat in der Schweiz bald ausgedient: die Glühbirne. (Bild: Christian Beutler / NZZ)

Robin Schwarzenbach

Ihr Schicksal ist besiegelt. Die letzte Frist läuft noch bis im September nächsten Jahres, dann wird die Glühbirne in der Schweiz und in der EU aus dem Handel verschwinden. Es ist das forcierte Ende einer 130-jährigen Ära, deren letztes Kapitel von einer simplen Rechnung bestimmt ist: Das Leuchtmittel ist zu wenig effizient. Nur 3 bis 5 Prozent der zugeführten Energie werden in sichtbares Licht umgewandelt. Der Rest geht vor allem als Wärme verloren. Die Bilanz von Energiespar- und Halogenlampen ist besser. Für die gleiche Leistung brauchen diese viel weniger Strom, und sie verfügen über eine deutlich längere Lebensdauer. Energiesparlampen leuchten bis zu 15-mal länger als eine herkömmliche Glühbirne.

Hilfreiche Quecksilberpumpe

Trotzdem gilt es festzuhalten: Die Glühbirne markiert den Durchbruch der elektrischen Beleuchtung. Bis zum ersten Modell mit einer kommerziellen Perspektive war es ein langer Weg. Thomas Edison (1847–1931), dem gemeinhin die Erfindung der Glühbirne zugeschrieben wird, profitierte sowohl von den Vorarbeiten zahlreicher weiterer Wissenschafter als auch vom Fortschritt, den die Technik in verwandten Gebieten machte.

Eine wesentliche Errungenschaft war eine leistungsstarke Vakuumpumpe. Eine Glühbirne verlangt nach einem praktisch luftleeren Raum. Ungeschützt würde der glühende, Strom leitende Faden im Zentrum – die eigentliche Lichtquelle – oxidieren und somit sofort verbrennen. Edison hatte den Vorteil, dass bis zu den 1870er Jahren eine Quecksilberpumpe zur Reife gelangt war, mit der sich der Luftdruck im Glaskolben auf einen winzigen Bruchteil der Atmosphäre reduzieren liess. Darüber hinaus gelang es dem Team des amerikanischen Erfinders, die Konstruktion auf eine befriedigende Art und Weise zu verschliessen.

Platin, Kohlenstoff, Wolfram

Bei der Suche nach einem geeigneten Glühfaden rückte nun ein Material in den Vordergrund, dessen fragile Struktur auf eine besonders stabile Umgebung angewiesen ist: Kohlenstoff. Entsprechend wurden in Edisons Labor dünne Papierschnipsel, Kartonstreifen oder auch Baumwollfäden so lange erhitzt, bis reiner Kohlenstoff übrig blieb. Dann galt es, die zerbrechlichen Fäden zwischen einer leitenden Halterung anzubringen und diese im Glaskolben zu placieren. Edisons Vorgänger experimentierten dagegen häufig mit Drähten aus Platin. Dessen Schmelzpunkt liegt bei rund 1770 Grad Celsius. Kohlenstoff schmilzt erst bei etwa 3550 Grad. Zum Vergleich: Moderne Glühbirnen, deren gewickelte Fäden meist aus Wolfram bestehen, erreichen eine Betriebstemperatur von ungefähr 2400 Grad.

Wirtschaftliche Generatoren

Edison spielte eine weitere Erfindung aus der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts in die Hände. Mit der Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips gelangten Generatoren auf den Markt, die sich rechneten. Frühere Versuche, eine Glühbirne dauerhaft zum Leuchten zu bringen, waren auf teure, übergrosse Batterien oder andere unökonomische Energiequellen angewiesen.

Zu Edisons Zeiten aber war es möglich geworden, grössere Energiemengen an einem zentralen Ort zu produzieren. Um die Wärmeverluste in den Leitungen gering zu halten, wurde mit kleinen Stromstärken operiert. Eine gute Lichtausbeute wiederum bedingte einen hohen elektrischen Widerstand am anderen Ende des Systems. Auch daher erwies sich Kohlenstoff als geeignetes Glühmaterial.

Konstant, hell, angenehm

Am 21. Oktober 1879 glückte die erste öffentliche Demonstration einer Kohlefadenlampe in Edisons Labor in New Jersey. Die Lampe soll länger als dreizehn Stunden gebrannt haben. Imposanter ging es drei Jahre später zu, als sich die Edison Electric Illuminating Company daranmachte, einen ganzen Stadtteil mit elektrischem Licht zu versorgen. Zu diesem Zweck wurden im Pearl Street District in New York Stromleitungen auf einer Länge von insgesamt 25 Kilometern verlegt. Dann, an einem Abend im September 1882, erstrahlten über 200 Gebäude in einem konstanten, hellen und doch angenehmen Licht; die Vorzüge gegenüber den zeitgenössischen Gas- und Bogenlampen wurden augenscheinlich. Heute sind es genau diese Eigenschaften, weswegen der Glühbirne noch manch eine Träne nachgeweint werden dürfte.

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