Erfindungen

Kunstlicht

Künstliches Licht ist für uns heute selbstverständlich – es ist immer und überall verfügbar. Doch das ist erst seit dem 19. Jahrhundert so: Damals brachten die großen Erfinder das Kunstlicht in Städte, Wohnungen und Fabriken.

Von Ute Heers

Die Lichtbogenlampe

Im Jahr 1855 erlebten Spaziergänger abends in Lyon eine Lichtflut, als "sei die Sonne aufgegangen". Schon 1841 wurde der Place de la Concorde in Paris mit Lichtbogenlampen illuminiert, Opern und Theater setzten neue Lichtakzente, Baustellen wurden erleuchtet. 1859 wurde die Rheinbrücke bei Kehl unter nächtlichem Bogenlicht erbaut.

Der Erfinder der Bogenlampe war Sir Humphrey Davy, Professor und Forscher an der Royal Institution in London. Davy machte sich Beobachtungen aus der Elektrizitätsforschung zunutze: An den Elektroden der gerade entdeckten Voltasäulen, den Batterien, entstanden leuchtende Funkentladungen. Durch die Ionisierung, also die elektrische Ladung der Luft, erscheint ein Lichtbogen zwischen zwei getrennten Elektroden.

Anfang des 19. Jahrhunderts bestanden die Elektroden aus Holzstäbchen. Den Strom lieferten die Vorläufer heutiger Batterien, die sogenannten "Voltasäulen". Lange hielten diese Lampen nicht. Die Batterien entluden sich ebenso schnell wie die Holzstäbchen verbrannten. Doch Sir Davy und seine Mitforscher gaben nicht auf. Bald verwendeten sie Kohlestifte und größere Batterien.

Erst die Weiterentwicklung der Bogenlampe durch Archereau und Friedrich von Hefner-Alteneck jedoch führte zu ihrer weiteren Verbreitung. Sie schafften es, die abgebrannten Kohlestifte automatisch nachzuführen und ihre Länge an die jeweilige Spannung der Batterie anzupassen.

Außerdem wurden neue elektrische Systeme entwickelt: Generatoren und Dynamomaschinen, die die Lampen speisen konnten. 1880 erstrahlte die Berliner Prachtstraße "Unter den Linden" in diesem Licht.

In den USA sollten die Bogenlampen Städte zu lichtdurchfluteten Metropolen machen. Dazu mussten die Lampen allerdings auf 50 bis 150 Meter hohen Lichttürmen montiert werden – und sie waren gleißend hell. Auch ein zentrales Versorgungssystem, an das die Lampen angeschlossen werden konnten, gab es nicht.

Die Gaslampe

Für private Wohnräume waren die Bogenlampen ungeeignet – die Bevölkerung nutzte weiterhin Gas. Die erste Gasbeleuchtung kam aus England. Anfang des 19. Jahrhunderts hatten dort viele Betriebe die Gasbeleuchtung eingeführt, um die Arbeitszeiten zu verlängern.

Zuerst bestanden die Lampen nur aus einem Strahl brennenden Gases. Später verbesserte man die Helligkeit, indem man einen "Strumpf", ein feinmaschiges Netz, über die Flamme legte. Das Gas strömte hindurch, entzündete sich oberhalb des Strumpfs und verströmte ein helles Licht.  

Entscheidend für die Verbreitung der Gaslampe war aber die Idee, Gas über ein Leitungssystem von einer zentralen Versorgungsstelle aus zu liefern. In den 1820er-Jahren entstanden erste Gaswerke auch in Deutschland. Im ausgehenden 19. Jahrhundert hatte Gas fast überall die Petroleum- und Öllampen abgelöst.

Allerdings hatten die Gaslampen auch Nachteile: Immer wieder kam es zu Unfällen durch undichte Leitungen und Gasexplosionen. Viele Menschen starben an ausströmendem Gas.

Die Glühlampe

1878 verkündete der amerikanische Multi-Erfinder Thomas Alva Edison auf einer Lichtweltausstellung stolz, er werde eine Lampe schaffen, die sicher und billig sei und die ein warmes, mildes Licht abgeben werde.

Rund ein Jahr später war es soweit: Edison präsentierte die elektrische Glühlampe, die wegen ihrer Form oft "Birne" genannt wird. In langer Tüftelei hatte er mehr als 6000 Materialien aus aller Welt als Glühfaden getestet: Platin, Kupfer, verkohltes Papier, Baumwolle, Flachs und mehr. Dann endlich hatte er das richtige gefunden: den Kohlefaden.

"Er wurde in die Glasbirne eingesetzt, diese wurde ausgepumpt und zugeschmolzen, dann schalteten wir den Strom ein, setzten uns nieder und betrachteten unsere Lampe. Sie leuchtete auf und brannte 40 Stunden", erinnerte sich Edison später. Die erste Glühlampe wurde am 1. November 1879 patentiert.

Der Siegeszug der Glühlampe

Thomas Alva Edison war auch ein hervorragender Geschäftsmann, Stratege und Vermarkter. Die ersten Glühlampen wurden in seiner eigens dafür gegründeten Firma im Edison-Forschungslabor Menlo-Park, New Jersey, noch mühsam von Hand in 200 Arbeitsgängen hergestellt.

Eine Glühlampe kostete damals 2,50 Dollar – das Doppelte vom Tagesverdienst eines Schmieds oder Zimmermanns. Erst als der Preis gesenkt wurde, griffen immer mehr Leute zu. Und als die Haushalte in den größeren Städten an ein Stromnetz angeschlossen wurden, trat die Glühlampe endgültig ihren Siegeszug als Lichtquelle Nummer eins an.

Die Glühlampe schien das perfekte Leuchtmittel zu sein: ungefährlich, günstig, leicht zu handhaben – aber leider auch sehr ineffizient. Nur etwa fünf Prozent der Energie werden tatsächlich in Licht umgewandelt.

130 Jahre nach der Patentierung der Glühlampe kam das Aus. Seit 2009 werden in der Europäischen Union schrittweise herkömmliche Glühlampen sowie verbrauchsstarke Halogenlampen abgeschafft, die die Anforderungen an die Energieeffizienz nicht erfüllen.

Die Lichtemittierende Diode (LED)

Die Lichtemittierende Diode (LED) war die neue große Hoffnung der Lichtindustrie, doch noch war sie nicht marktreif. Als Übergangstechnik diente die Energiesparlampe – ein Leuchtmittel, das inzwischen schon wieder ausgedient hat und wegen seiner Größe, anfangs unschönen Form und wegen des enthaltenen Quecksilbers relativ unbeliebt blieb.

Das Prinzip der Leuchtdiode basiert auf Halbleiterverbindungen, die Strom direkt in Licht umwandeln.

Bereits 1962 bot General Electric die ersten LEDs an. Anfangs gab es nur rote LEDs. Erst zehn Jahre später konnten auch andere Farben wie grün, gelb oder orange entwickelt werden.

Es dauerte noch bis in die 1990er-Jahre, bis auch blaues Licht möglich war und damit endlich auch weißes Licht von LEDs produziert werden konnte. Denn weißes LED-Licht lässt sich nur durch die Kombination dreier Lichtfarben (in der Regel rot, grün, blau) und damit auch dreier einzelner LED-Chips herstellen.

Eine andere Möglichkeit: Eine blaue LED wird mittels einer internen Leuchtschicht, die einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht umwandelt, dazu gebracht alle Spektralanteile zu erzeugen, die für weißes Licht notwendig sind.

Seit es LEDs zu erschwinglichen Preisen gibt und  sie auch warm-weiß leuchten können, erobern sie den Markt. Lebensdauer und Lichtausbeute sind hoch – der Stromverbrauch entsprechend niedrig. Und inzwischen gibt es sie in allen erdenklichen Formen: in der Retroform einer Glühbirne ebenso wie als Leuchtröhre oder meterlanges Lichtband.

(Erstveröffentlichung 2010. Letzte Aktualisierung 03.12.2018)