Wie jede große Erfindung kann künstliche Beleuchtung nicht dem Genie und dem Können eines Wissenschaftlers zugeschrieben werden, es ist eher das Produkt einer Reihe von Verbesserungen von Ideen verschiedener Erfinder, die zu den Produkten führten, die wir heute in unserem Zuhause, bei der Arbeit und an anderen Orten, an denen wir uns aufhalten, verwenden. Künstliche elektrische Beleuchtung hat das menschliche Leben völlig verändert. Vor mehr als 150 Jahren begannen Erfinder mit der Arbeit an Ideen, die unseren heutigen Umgang mit Energie dramatisch beeinflussen und unser tägliches Leben wesentlich verändern. Die Schaffung einer elektrischen Glühlampe ermöglichte normale Ausübung von Aktivitäten nachts, veränderte den Tagesablauf und vermehrte die Freizeit, die auf verschiedene Weise genutzt werden konnte. Diese Erfindung war ein Wendepunkt in der wirtschaftlichen Entwicklung und damit im Wohlstand der gesamten modernen Gesellschaft.
Nach der Art der Umwandlung der Elektrizität in Licht können Lichtquellen in drei grundlegende Gruppen gegliedert werden: 1. Quellen mit Glühfaden
2. Quellen mit elektrischer Entladung
3. LED-Lichtquellen
ELEKTRISCHE GLÜHLAMPE – Der erste Schritt in der Lichtrevolution
Die Lichtemission bei dieser Quelle wird tatsächlich durch Wärme verursacht. Der elektrische Strom fließt durch einen dünnen (ursprünglich aus Kohlenstoff und heute aus Wolfram hergestellten) Glühfaden, erhitzt diesen zum Glühen und beginnt Licht auszustrahlen. Der Glasballon, in dem sich der Faden befindet, verhindert, dass dieser mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft in Kontakt kommt, was zu seiner schnellen Zerstörung führen würde. Kerzen und Sonne emittieren ebenso Licht auf der Grundlage von Wärme. Der große Vorteil dieser Beleuchtungsart besteht darin, dass die Qualität und Farbe des Lichts unabhängig vom Hersteller konstant sind. Die Farbwiedergabe unter diesem Licht gilt als Maßstab für alle anderen Lichtquellen (Index 100) und ist der unter Sonnenlicht am ähnlichsten. Der größte Nachteil dieser Lichtquelle ist die Energieineffizienz, da fast 90% der Energie an Wärmeerzeugung entfällt.
Es wird oft behauptet, dass Thomas Edison die elektrische Glühlampe erfunden hat, aber es gibt zahlreiche Erfinder vor Edison, die mit ihren Ideen und Entdeckungen zur Entwicklung der Glühlampe selbst geführt haben. Edison hat eigentlich ein bereits bestehendes Produkt verbessert. Die Erfinder vor Edison wurden aus dem einfachen Grund vergessen – sie haben nämlich ihre Erfindung nicht weiter vermarkteten. Dieser Wissenschaftler hat nicht aufgehört, Verbesserungen vorzunehmen, um die Glühlampe so praktisch wie möglich zu machen. Er modellierte seine Technologie an einem bestehenden Gasbeleuchtungssystem und zeigte, dass sich Strom von einem zentralen Generator über eine Reihe von Leitern verteilen lässt. Gleichzeitig konzentrierte er sich auf die Verbesserung der Stromerzeugung durch die Entwicklung des ersten kommerziellen Stromunternehmens namens Pearl Street Station.
Die nächste große Veränderung in der Entwicklung der Glühlampe erfolgte mit der Entdeckung des Wolframfadens im Jahr 1904. Diese neuen Glühlampen mit Wolframfaden haten eine längere Lebensdauer und strahlten im Vergleich zu Glühlampen mit Kohlefaden stärkeres Licht aus. Danach erkannte Irving Langmuir, dass die Zugabe eines Inertgases wie Stickstoff seine Effizienz verdoppelte. Wissenschaftler setzten in den nächsten 40 Jahren mit weiteren Verbesserungen fort, die die Kosten senkten und die Effizienz dieser Glühlampe erhöhten.
Trotz der großen Anstrengungen auf diesem Gebiet wurde bis fünfziger Jahre des letzten Jahrhunderts ein maximaler Wert von 10 % der Energie erreicht, die die Glühlampe effizient für die Beleuchtung verwendet, sodass der Fokus auf andere Beleuchtungsarten verlagert wurde.
ELEKTRISCHE ENTLADUNGSQUELLEN – Temporäre Lösung für Stromengpässe
Dies sind Lichtquellen, bei denen Licht durch elektrische Entladung in Gas, Metalldampf oder einer Mischung davon erzeugt wird. Je nach Wert des Innendrucks werden sie in Nieder- und Hochdruckquellen gegliedert. Der bekannteste Vertreter von Lichtquellen mit elektrischer Entladung ist die Leuchtstoffröhre.
Ende des 19. Jahrhunderts experimentierten Thomas Edison und Nikola Tesla mit Leuchtstofflampen, stellten diese jedoch nicht kommerziell her. Eigentlich erzeugte Peter Cooper Hewitt ein blaugrünes Licht, indem er Elektrizität durch den Quecksilberdampf leitete. Obwohl seine Lampen effizienter waren als solche mit Glühfäden, fanden sie aufgrund der Lichtfarbe keine geeignete Anwendung.
In den späten dreißiger Jahren führten europäische Forscher Experimente mit Neonröhren durch, die mit Phosphor beschichtet waren (ein Material, das ultraviolettes Licht absorbiert und in nützliches weißes Licht umwandelt). Diese Entdeckung löste eine Reihe von Forschungsprogrammen aus, die dazu beitrugen, dieses Produkt Ende der dreißiger Jahre auf der Messe in New York zu präsentieren.
Der Vorteil dieser Beleuchtungsart ist ihre Langlebigkeit und Energieeffizienz, die fast dreimal so hoch war wie bei einer Glühlampe. Der Hauptnachteil dieser Art von Beleuchtung besteht darin, dass Quecksilber verwendet wird, ein Element, das bei einer Beschädigung der Glühlampe gefährlich für die menschliche Gesundheit sein kann, sowie die Tatsache, dass dieses Licht anfällig für Flackern ist.
LED – Die Zukunft der künstlichen Beleuchtung
Eine LED ist eine spezielle Art von Halbleiterdiode, die Licht ausstrahlt, wenn Strom durch sie fließt. Das emittierte Licht kann im sichtbaren Teil des Spektrums sowie im Bereich der infraroten und ultravioletten Strahlung liegen. Die Herstellung von LED-Lichtquellen ist eine der sich am schnellsten entwickelnden Technologien in der Beleuchtungsindustrie. Sie haben eine längere Lebensdauer und bieten eine bessere Lichtqualität im Vergleich zu anderen Arten von Lichtquellen. Die Herstellung von LED-Lichtquellen ist ein komplexer Prozess, daher kann sich das Produkt qualitativ unterscheiden, im Gegensatz zur Herstellung einer Glühlampe, die unabhängig von der Marke in der Regel ein Produkt von gleicher Qualität darstellt.
Die Energieeffizienz der Lichtquellen wird als Maß für das emittierte Licht (ausgedrückt in Lumen) geteilt durch die verbrauchte Leistung (ausgedrückt in Watt) dargestellt. Eine Quelle, die Energie zu 100 % effizient in Licht umwandeln würde, hätte eine Effizienz von 683 lm/W. Die Glühlampe hat eine Effizienz von 15 Im/W, die Leuchtstoffröhre 73 Im/W und die LED bis zu 200 Im/W.
Da die Verantwortung für die Umwelt wächst und die Menschen die Notwendigkeit erkennen, Strom zu sparen, gewinnt die LED-Beleuchtung besonders an Bedeutung. Es wird geschätzt, dass der Stromverbrauch um 30-40% reduziert würde, wenn alle Lampen in den USA durch LED-Beleuchtung ersetzt würden.
BELEUCHTUNG ALS UNTERSTÜTZUNG FÜR ÖKOLOGISCHE WERTE
Glühlampen sind aufgrund ihrer Preisgünstigkeit immer noch weit verbreitet in den Haushalten, während der Bedarf, sie durch eine effizientere Art der Beleuchtung zu ersetzen, wächst. Beleuchtung ist eine klare Chance, Energie zu sparen und den Klimawandel zu verlangsamen, da sie etwa 20 % des weltweiten Energieverbrauchs ausmacht. Die Revolution durch die LED-Beleuchtung wird voraussichtlich zu grundlegenden Veränderungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette der Beleuchtungsindustrie führen. LED bietet völlig neue Möglichkeiten wie Designflexibilität, dynamische Farbtemperaturänderungen, Kompatibilität mit dem HCL-Konzept und intelligente Beleuchtungssysteme. Bei der Entwicklung der künstlichen Beleuchtung zielen die technologischen Anstrengungen darauf ab, Licht zu schaffen, das ein Höchstmaß an Qualität bietet und gleichzeitig den Umweltzielen der Gesellschaft nicht entgegensteht.
