Edison Glühbirne bis zur LED-Lampe

LED-Lampen erobern Wohnräume und revolutionieren das Design von Automobilen. Vor einem flachen LED-Computermonitor sitzend, ist es kaum vorstellbar, dass die erste praxistaugliche Glühlampe vor nicht einmal 140 Jahren erfunden wurde.

Finstere Zeiten

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts gab es erste Straßenbeleuchtungen auf Basis von Leuchtgas, und auch der Lichtbogen zwischen Kohle-Elektroden wurde entdeckt. Versuche mit einem Draht, der durch Strom hell glühend wurde, führte Louis Jacques Thénard bereits 1801 in Frankreich durch, und 1835 präsentierte der Schotte James Bowman Lindsay eine Glühlampe mit konstantem Licht.

Kaum jemand dürfte sich heute noch an diese Namen erinnern, ebenso nicht an Joseph Wilson Swan, der in Großbritannien 1878 ein Patent auf die Glühlampe erhielt - zwei Jahre früher als Thomas Alva Edison in den USA. Swan und Edison legten ihren Patentrechtsstreit bei und gründeten 1883 ein gemeinsames Unternehmen, das Glühlampen mit längerer Brenndauer entwickelte und damit für eine erste Revolution der künstlichen Beleuchtung sorgte.

Kompromiss zwischen Lichtausbeute und Lebensdauer

Noch im 20. Jahrhundert war elektrisches Licht ein teures Luxusgut. Längst nicht alle Haushalte waren an das Stromnetz angeschlossen. Vorteile wie geringere Brandgefahr und die Möglichkeit einer selektiven Beleuchtung sicherten aber dessen Siegeszug. Mit dem heimischen Komfort kamen aber auch Schicht- und Nachtarbeit.

Vom physikalischen Standpunkt gesehen war die Glühlampe aber eine Enttäuschung. Die meiste Energie wird in Wärme statt in Licht umgesetzt. Und je höher die Lichtleistung, desto geringer ist die Lebensdauer einer Lampe. Die berühmte 60-Watt-Birne, die seit 1901 in einer Feuerwache in Kalifornien nahezu ununterbrochen leuchtet, soll eine Lichtleistung von lediglich 4 Watt haben.

Aus Umweltschutzgründen und zur Senkung des Energieverbrauchs gibt es deshalb seit rund zehn Jahren Überlegungen, Glühlampen aus dem Verkehr zu ziehen. 2007 folgte ein erstes konkretes Vertriebsverbot in Australien, das seit 2010 gilt. Die Europäische Union beschloss Ende 2008 einen stufenweisen Ausstieg, der sich an der Energieeffizienzklasse orientiert. Glühlampen sind nur noch für besondere Verwendungen oder in Sonderformen mit hoher Lichtausbeute verfügbar, zum Beispiel als Halogen- oder Xenon-Lampen.

Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen als Alternativen

Viele Küchen, Büros und Fabrikhallen sind mit Leuchtstoffröhren - umgangssprachlich als Neonröhren bezeichnet - ausgestattet. In ihnen wird ein Gas, meist Quecksilberdampf und Argon, zur Abgabe ultravioletter Strahlung angeregt. Eine Beschichtung wandelt das UV-Licht in sichtbares Licht um. Der Leuchtstoff, aus dem die Beschichtung besteht, bestimmt die Lichtfarbe.

Die Energieeffizienz der Leuchtstoffröhre ist gemessen am Lichtstrom fünf- bis zehn Mal höher als bei einer Glühlampe. Allerdings ist sie technisch aufwändiger, denn sie benötigt ein Vorschaltgerät und einen Starter. Sie ist empfindlich gegen Schaltvorgänge, die die Lebensdauer des Gesamtsystems verkürzen. Zudem wird das Licht nicht nur von der Farbe her als unangenehm empfunden. Bei Verwendung herkömmlicher Vorschaltgeräte nehmen viele Menschen ein unangenehmes Flimmern wahr.

Energiesparlampen sind im Grunde nichts anderes als sehr kompakte Leuchtstofflampen. Sie wurden so gebaut, dass sie direkt in die standardisierten Glühlampen-Fassungen eingeschraubt werden konnten. Das Stromsparen war aber zumindest in der Anfangszeit mit einer Reihe von Kompromissen erkauft. So hatten die Lampen der ersten Generation lange Warmlaufphasen. Besonders kritisch ist der Quecksilbergehalt - eine defekte Lampe muss als Sondermüll entsorgt werden.

LED - die eierlegende Wollmilchsau

Bis die LED - die Abkürzung steht für light-emitting diode oder übersetzt Lumineszenz-Diode - Alltagstauglichkeit für künstliche Beleuchtung erreicht hatte, war es ein langer Weg. Erste Entdeckungen von Halbleitern und damit zusammenhängenden Lichtphänomenen sind beinahe ebenso alt wie die Glühbirne, aber erst hundert Jahre später, in den 1970er Jahren, wurde die Entwicklung von LED ernsthaft vorangetrieben. Zunächst war ihr Einsatzgebiet auf Anwendungen beschränkt, in denen wenig Licht nötig war, zum Beispiel die Anzeige von Digitaluhren und Taschenrechnern. Erst seit 2007 sind durch Lichtmischung weiß leuchtende LED verfügbar, deren Lichtausbeute in den letzten zwei Jahren so weit gesteigert werden konnte, dass sie in der Praxis zu vertretbaren Kosten einsetzbar sind.

In der modernen Beleuchtungstechnik sind LED so weit verbreitet, dass man sie kaum noch bemerkt. Im Haushalt passen LED-Lampen in die guten alten Edison-Schraubfassungen E 27 und E 14, draußen tun sie in leistungsstarken Strahlern ihren Dienst, sorgen für Sicherheit und effektvolle Fassadenbeleuchtung. Taschenlampen auf LED-Basis übertreffen zum Teil Halogen-Autoscheinwerfer, Werbeanlagen wecken dank geschickt eingesetzter LED Aufmerksamkeit bei geringsten Stromkosten. LED-Ampeln sind nahezu wartungsfrei und auch bei Sonneneinstrahlung noch gut abzulesen. Im Automobilbau ersetzen LED-Leisten in geschwungenen Formen die runden Scheinwerfer und geben den Autos völlig neue Gesichter. Da jede LED einzeln angesteuert wird, können Gefahrenstellen gezielt angeleuchtet oder Fahrzeuge im Gegenverkehr gezielt aus dem Kegel des Fernlichts herausgenommen werden – vollautomatisch, ohne dass der Fahrer etwas tun muss.

Haltbarkeit, Resistenz gegen Erschütterungen, Effizienz und nahezu beliebige Bauformen der LED läuten die nächste Revolution nach Edison ein.