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Glühlampe

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Definition: ein einfaches elektrisches Leuchtmittel, basierend auf der Glühemission eines heißen Drahts

Englisch: incandescent lamp

Kategorien: Haustechnik, Licht und Beleuchtung

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.05.2010; letzte Änderung: 13.07.2016

Glühlampe

Abbildung 1: Eine Haushaltsglühlampe mit E27-Sockel (links) und eine kleinere mit E14-Sockel und mattem Glas (rechts).

Eine Glühlampe (oder Glühbirne) ist ein einfaches Leuchtmittel, in dem Licht durch Glühemission eines elektrisch aufgeheizten Glühdrahts erzeugt wird. Der Glühdraht (Glühfaden) wird heute praktisch immer aus Wolfram gefertigt und bei einer Temperatur von ca. 2500 bis 3000 °C betrieben. Der Glühdraht befindet sich in einem Glaskolben, der entweder luftleer ist oder ein Schutzgas (z. B. ein Edelgas wie Krypton) mit geringem Druck enthält.

Die Halogenlampe ist ein spezieller Typ von Glühlampe, der mit höherer Temperatur des Glühfadens betrieben werden kann und dadurch deutlich effizienter ist.

In der Regel wird eine Glühlampe in einer Leuchte über einen Schraubsockel befestigt, der auch den elektrischen Kontakt herstellt. In Europa sind die größeren E27-Sockel und die kleineren E14-Sockel für Anwendungen im Haushalt am gebräuchlichsten.

Glühlampen waren einst das absolut dominierende Leuchtmittel, werden aber vor allem wegen ihrer geringen Energieeffizienz zunehmend durch andere Leuchtmittel ersetzt, insbesondere durch Leuchtstofflampen (Fluoreszenzlampen) – oft auch in kompakter, den Glühlampen eher ähnelnden Form mit Schraubsockel als Energiesparlampen. Außerdem kommen immer mehr LED-Lampen (Leuchtdioden) zum Einsatz.

Leistung und Effizienz von Glühlampen

Auf dem Glaskolben einer Glühlampe ist meistens eine Leistung in Watt angegeben. Diese Angabe bezieht sich nicht auf die abgegebene Lichtleistung, sondern auf die aufgenommene elektrische Leistung (Stromaufnahme). Der Wirkungsgrad einer Glühlampe liegt in der Regel bei nur ca. 5 %, was bedeutet, dass z. B. eine 100-Watt-Glühlampe nur ca. 5 W Licht abgibt. (Bei kleinen Glühlämpchen und bei Signallampen kann der Wirkungsgrad sogar noch deutlich tiefer liegen.) Der Großteil der restlichen 95 W entweicht als Wärmestrahlung, d. h. als unsichtbares Infrarotlicht. Das ist die praktisch unvermeidbare Folge des Funktionsprinzips: Ein heißer Körper strahlt eben nicht nur sichtbares Licht, sondern vor allem auch Infrarotlicht ab. Eine höhere Temperatur des Glühfadens ist sehr günstig für die Effizienz, verringert jedoch die Lebensdauer (siehe unten). Es muss also je nach Anwendung ein Kompromiss zwischen langer Lebensdauer und guter Lichtausbeute gefunden werden.

Eine aussagekräftigere Angabe der Lichtausbeute ist in Lumen pro Watt (lm/W). Kleine Haushaltsglühlampen (z. B. 25 W) erreichen Werte von ca. 9 lm/W, stärkere Lampen (z. B. 100 W) etwas höhere Werte von rund 14 lm/W. Kleinere Glühlampen sowie langlebigere Signalglühlampen sind noch deutlich weniger effizient.

Halogenlampen sind deutlich effizienter, unterliegen letztlich aber den gleichen physikalischen Beschränkungen.

Es gibt Ansätze, um die niedrige Energieeffizienz von Glühlampen etwas aufzubessern. Der bekannteste ist der der Halogenlampe, bei der es ein physikalisch-chemischer Trick ermöglicht, die Temperatur des Glühdrahts zu erhöhen, so dass ein größerer Anteil der abgegebenen Strahlung im sichtbaren Bereich liegt. Ein anderer Ansatz ist es, den Glaskolbem mit einer Beschichtung zu versehen, die das sichtbare Licht gut durchlässt, einen guten Teil der Infrarotstrahlung aber reflektiert, so dass die Heizleistung des Glühdrahts etwas reduziert werden kann. Dieses Prinzip kommt aber bisher nur in gewissen Spezialglühlampen (IRC-Halogenlampen) zum Einsatz.

Der Betrieb einer 100-Watt-Glühbirne führt dem Raum eine Heizleistung von 100 W zu (außer wenn ein Teil der Strahlung z. B. über ein Fenster entweicht). In der Heizperiode ist diese Wärme nutzbar als Unterstützung für die Heizungsanlage. Allerdings handelt es sich erstens um eine naturgemäß teure und wenig energieeffiziente Elektroheizung, und andererseits kann der Wärmeeintrag im Sommer nutzlos oder sogar unerwünscht sein. In Räumen, die mit einer Klimaanlage gekühlt werden, kann sogar ein erheblicher zusätzlicher Energieaufwand für die Kühlung entstehen.

Besonders nachteilig ist die niedrige Effizienz von Glühlampen bei batteriebetriebenen Geräten wie z. B. Taschenlampen. Deswegen werden sie besonders dort bereits weitestgehend durch Leuchtdioden ersetzt worden.

Lebensdauer von Glühlampen

Haushaltsglühlampen haben typischerweise eine Lebensdauer von rund 1000 Stunden. Diese kann weiter verkürzt werden, wenn eine Lampe häufig ein- und ausgeschaltet oder mit erhöhter Spannung betrieben werden.

Es ist ohne Weiteres möglich, Glühlampen mit wesentlich höherer Lebensdauer von mehreren tausend Stunden herzustellen. Dies erfordert jedoch eine reduzierte Temperatur des Glühfadens, und hierdurch wird die Lichtausbeute bzw. Effizienz weiter vermindert. Deswegen wird dieses Prinzip nur für bestimmte Zwecke, etwa für sicherheitsrelevante Signallampen, eingesetzt. Umgekehrt können z. B. Projektorlampen mit heißerem Glühdraht betrieben werden, was die Lichtausbeute und Brillianz auf Kosten der Lebensdauer erhöht.

Die Ewigkeitsglühlampe ist eine Legende. Sie ist zumindest nicht mit akzeptabler Energieeffizienz realisierbar.

Es kursieren Gerüchte, die Lampenhersteller hätten sich in einem Kartell verschworen, keine längerlebigen Glühlampen herzustellen, um mehr Lampen verkaufen zu können. Eine entsprechende Absprache gab es in 1924 bis mindestens 1942 tatsächlich, jedoch ist diese auch im Lichte des oben genannten Kompromisses zwischen Lichtausbeute und Lebensdauer zu sehen. Die Verbraucher können diesen Kompromiss selbst in Richtung höherer Lebensdauer bei reduzierter Lichtausbeute verschieben, indem sie Dimmer verwenden (siehe unten). Für bestimmte Anwendungen gibt es auch Signallampen mit Lebensdauer von z. T. über 10 000 Stunden, jedoch mit miserabler Lichtausbeute. Deswegen und nicht wegen eines Kartells sind diese Lampen für allgemeine Beleuchtungszwecke nicht zugelassen.

Die ebenfalls kursierende Behauptung, die vom deutschen Erfinder Dieter Binninger entwickelte “Ewigkeitsglühlampe” habe eine extrem lange Lebensdauer mit guter Lichtausbeute verbinden können, ist unbelegt, und die in Binningers Patent gemachten Behauptungen sind physikalisch nicht nachvollziehbar. Es ist davon auszugehen, dass so eine Lampe genau deswegen von niemandem hergestellt wird, weil es technisch unmöglich ist.

Dimmen von Glühlampen

Eine Glühlampe kann ohne Weiteres auch mit reduzierter Helligkeit betrieben werden, wenn die zugeführte elektrische Leistung mit einem Dimmer reduziert wird, so dass die Temperatur des Glühfadens etwas weniger hoch wird. Als Nebenwirkungen dieser Temperaturabsenkung wird einerseits der Farbton etwas zum rötlichen Bereich verschoben (was als entspannend empfunden wird), und andererseits sinkt die Energieeffizienz noch weiter ab. Das Dimmen ist also ziemlich untauglich als Maßnahme zum Energiesparen; stattdessen sollte lieber die Anzahl von Glühlampen reduziert werden, oder man kann schwächere Glühlampen einsetzen.

Ein Vorteil von Dimmern ist die Möglichkeit, Glühlampen schonender einzuschalten.

Glühlampe

Abbildung 2: Eine kleine 15-Watt-Glühlampe, die bereits durchgebrannt ist. Der Glaskolben ist durch vom Glühfaden verdampftes Metall erkennbar abgedunkelt.

Vor- und Nachteile von Glühlampen

Glühlampen haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Leuchtmitteln:

Dem stehen aber auch Nachteile gegenüber:

Glühlampenverbot

Lesen Sie auch die Artikel über das Glühlampenverbot und Energiesparlampen.

In der EU wurden die Anforderungen an die Energieeffizienz von Leuchtmitteln für die wichtigsten Anwendungsfelder zunehmend verschärft, und zwar insbesondere in den höheren Leistungsklassen. Glühlampen können diese Anforderungen zumindest in den höheren Leistungsklassen nicht mehr erfüllen und sind dann effektiv verboten – obwohl das Verbot nicht explizit der Technologie gilt, sondern sich rein auf die Energieeffizienz bezieht. Da Glühlampen so also zunehmend aus dem Markt gedrängt werden, spricht man etwas ungenau vom Glühlampenverbot.

Zum Ersatz der Glühlampen steht eine Reihe anderer Leuchtmittel zur Verfügung:

Wie stark muss ein Ersatzleuchtmittel sein?

Wenn eine Glühlampe z. B. durch eine LED-Leuchte ersetzt werden soll, stellt sich oft die Frage, welche Leistung diese haben muss, um etwa die gleiche Helligkeit zu erzielen. Hierzu kann man die folgenden Überlegungen anstellen:

Siehe auch: Beleuchtung, Halogenlampe, Leuchtstofflampe, Energiesparlampe, Leuchtdiode, Glühlampenverbot, Energieeffizienz
sowie andere Artikel in den Kategorien Haustechnik, Licht und Beleuchtung

Alles verstanden?


Frage: Welche der folgenden Behauptungen sind korrekt?

(a) Je höher die Temperatur des Glühfadens einer Glühlampe ist, desto geringer sind die prozentualen Energieverluste durch Wärmestrahlung.

(b) Halogenlampen leben weniger lang, weil sie mit einer höheren Temperatur des Glühfadens arbeiten.

(c) Es gibt Signallampen mit einer sehr hohen Lebensdauer; man könnte Haushaltsglühlampen problemlos auch für eine hohe Lebensdauer auslegen.


Frage: Welchen Lichtstrom erzeugt eine typische 100-W-Glühlampe?

(a) 100 lm

(b) 500 lm

(c) 1000 lm


Siehe auch unser Energie-Quiz!

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