Licht erzeugen: von der Glühlampe zur Leuchtdiode

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Künstliches Licht läßt sich auf verschiedene Arten erzeugen: ein kleiner Überblick.

LEDs
Leuchtdioden (LEDs) haben einen hohen Wirkungsgrad und daher eine hohe "Lichtausbeute".

Glühlampe
Die herkömmlichen Glühlampen senden Licht aus und werden dabei warm - für Puppenstuben, zur Beleuchtung von Modellbahnen und zum Elektrobasteln sind sie ideal.

Energiesparlampe
Energiesparlampen sind immer noch teuer und halten leider manchmal nicht lange.

Leuchststoffröhre
Altbewährt: die klassische Leuchtstoffröhre, die in vielen Räumen eingesetzt wird.

Künstliches Licht, also Licht, welches nicht die Ursache in der Strahlung unserer Sonne oder dem Brennen eines Feuers hat, läßt sich auf ganz verschiedene Arten erzeugen. Je nach dem Prinzip, welches zur Anwendung kommt, können wir die Lichterzeugung durch physikalische oder chemische Prozesse unterscheiden. Die physikalische Lichterzeugung ist dabei die wesentlich wichtigere.

Chemische Lichterzeugung:

Die Lichterzeugung auf chemischem Wege kommt im Alltagsleben von Kindern nicht sehr häufig vor. Zwei Beispiele dafür sollen deshalb extra erwähnt werden. Eine beliebte Spielerei im Dunklen sind die sogenannten "Knicklichter". Werden diese kleine Plastikröhrchen durchgebrochen, senden Sie viele Stunden, manchmal sogare mehrere Tage ein schwaches Licht aus, je nach Färbung des Plastikröhrchens leuchten sie dann in verschiedenen Farben. Den Vorgang nennt man "Chemolumineszenz", dabei entsteht Licht, also elektromagnetische Strahlung, direkt durch eine chemische Reaktion.

Im Sommer sehen wir abends manchmal kleine Lichtpünktchen herumfliegen - die Glühwürmchen benutzen einen Vorgang, den wir "Biolumineszenz" nennen, zur Lichterzeugung. Auch dies ist ein chemischer Vorgang. In beiden Fällen beobachten wir, daß die Aussendung von Licht nicht mit einer starken Erwärmung der Lichtquelle (wie bei einer Glühlampe) einhergeht.


Physikalische Lichterzeugung

Bei dieser Art, Licht zu erzeugen, können wir 3 Gruppen von Wirkrinzipien unterscheiden.

1. Thermische Lichterzeugung

Die thermische Lichterzeugung ist die in der Vergangenheit gebräuchlichste. Zu ihr gehören ein Lagerfeuer oder eine Fackel mit offenem Feuer genauso wie die herkömmliche Glühlampe. Bei dieser erwärmt sich ein Draht durch elektrischen Stromfluß auf eine hohe Temperatur, bis er glüht. Hierfür wird das Metall Wolfram verwendet, welches erst bei sehr hohen Temperaturen (oberhalb von 3000°C) schmilzt. Durch die hohe Temperatur sendet der Glühfaden neben einer großen Portion Wärmestrahlung eben auch Licht aus. Der Wirkungsgrad ist dabei sehr gering, da ein hoher Anteil an Wärme als "Abfall" mit entsteht.

Ähnlich, aber etwas komplizierter funktioniert die Halogenlampe, bei der der Wirkungsgrad etwas besser als bei konventionellen Glühlampen ist.

2. Lichterzeugung durch Lumineszenzprozesse


Bei dieser Art von Lichterzeugung muß der aussendende Körper nicht auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden. Die Lichterzeugung beruht auf dem Übergang von Elektronen auf sogenannten "Energieniveaus". Dennoch wird wieder Energie benötigt, damit das Licht entstehen kann.

Es gibt die Elektrolumineszenz, bei der elektrische Energie durch Gasentladungsprozesse zunächst in UV-Strahlung umgewandelt wird und diese anschließend durch Photolumineszenz in Leuchtstoffen "sichtbar" wird. Bestes Beispiel hier sind Quecksilberdampf-Niederdrucklampen für die Lichterzeugung, bei denen zunächst ungenutzte und nicht sichtbare UV-Strahlung durch Leuchtstoffe in sichtbares Licht umgewandelt wird. Dies wird in Leuchtstofflampen ausgenutzt.

Ebenso wird bei Fernsehern mit Bildröhre die Photolumineszenz zur Lichterzeugung verwendet. In modernen Plasmabildschirmen werden ebenfalls kleine gasgefüllte Zellen zum Fluoreszieren angeregt. Auch die Strahlung von Lasern und den LEDs (engl. "Light Emitting Diode") beruht auf dem Elektronenübergang von einem Energieniveau auf ein anderes.

3. Lichterzeugung durch Gasentladungen (Hochdruckentladung)
 
In einem geschlossenen Glasvolumen, welches unter hohem Druck mit einer Substanz (Edelgas, Metalldampf) gefüllt ist, findet bei Anlegen einer Spannung eine Bogenentladung statt, bei der direkt sichtbares Licht entsteht. Dabei werden Elektronen angeregt.

Foto oben: © demarco - Fotolia.com


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