Entwicklungsstadien derEntwicklungsstadien der Glühlampep

Vortrag im Rahmen der Vorlesung

„Inkohärente Lichtquellen“

von David Enselingvon David Enseling

20.April 2009 1

InhaltInhalt

• Lichterzeugung vor der Glühlampe

• Planck‘scher StrahlerPlanck scher Strahler

• Geschichte der Glühlampe

• Halogenglühlampe

• Effizienz und LebensdauerEffizienz und Lebensdauer

• Besondere Glühlampen

• Zukunft der Glühlampe

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Lichterzeugung vor der GlühlampeLichterzeugung vor der Glühlampe

• Feuer– Holzfeuer

– Öl‐Lampen

Kerzen– Kerzen

– Gas‐Lampen

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Planck‘scher StrahlerPlanck scher Strahler

1/51

2 Tce e

cL

• Le = Spektrale 

1 e

Strahlungsdichte• c1 = 3.741832.10‐16 Wm2• c2 = 1.438786.10‐2 Kmc2   1.438786.10 2 Km• λ = Wellenlänge [m]

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Erste gelungene Experimente vonThomas Alva Edison (1847‐1931)

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Geschichte der GlühlampeGeschichte der Glühlampe

• 1840 Glühl it Pl ti d ht• 1840ger Glühlampen mit Platindraht • 1854 Heinrich Goebel konstruiert die erste Glühlampe mit einer 

Bambusfaser• 1878 J.W. Swan konstruiert die erste Glühlampe mit einem 

Kohlefaden• 1879 Patent von Edison auf eine Glühlampe mit Bambusfaserp• 1890 Die Bambusfaser wird durch einen Metallfaden ersetzt• 1911 Verlängerung der Lebensdauer durch Füllung mit einem 

Argon‐Stickstoff‐GemischArgon Stickstoff Gemisch• 1936 Krypton als Füllgas (für Hochleistungslampen)• 1958 Xenon als Füllgas (für Hochleistungslampen)• 1960 Erste Halogenlampe• 1973 Halogenlampe mit Interferenzfilter

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Einige Daten zur metallischenEinige Daten zur metallischen  Glühwendel

• 1820 Platindraht mit Strom zum Glühen b htgebracht

• 1880 Viele Metalllegierungen werden getestet, z.B.: W, Os, Ta, Re

• 1890 C.A. von Welsbach setzt Legierungen1890 C.A. von Welsbach setzt Legierungen aus Osmium und Wolfram in der Glühlampe ein OsramGlühlampe ein  Osram

• 1906 GE patentiert ihre Wolframwendel

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KohlefadenlampenKohlefadenlampen

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GlühwendelGlühwendel

Material SchmelzpunktTantal 3017°C

Wolfram 3422°C

Osmium 3130°C

Platin 1772°C

Rhenium 3180°C20.April 2009

HalogenglühlampeHalogenglühlampe

lf l i• Wolfram‐Halogen‐Kreisprozess

W + O2 +X2  WO2X2

• Interferenzfilter• Interferenzfilter

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Effizienz von GlühlampenEffizienz von Glühlampen

T [K] [l /W] [%]T [K] η [lm/W] η [%]2700 13 10 Glühlampe2800 16 112800 16 11

3000 22 13 typische Halogenlampe

3200 29 16 spezielle Halogenlampen

(Projektoren, Fernsehstudios)3400 36 20 Fernsehstudios)3400 36 20

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LebensdauerLebensdauer

Erhöht man die Leistung um 20% sinkt damit die Lebensdauer um 95%

Lebensdauer einer herkömmlichen Glühlampe: 1000 – 2000Std.Lebensdauer einer Halogenlampe: 2000 – 6000Std.

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Besondere GlühlampenBesondere Glühlampen

• Nernststift, Globar

• Wolframbandlampen

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Zukunft der GlühlampeZukunft der Glühlampe

• V t il• Vorteile– Kontinuierliches Spektrum– Leuchtdichte sehr hoch– Funktioniert mit jeder Art von Stromquelle– Günstige Herstellung 

• Nachteile– Hohe Energieumwandlung in Wärme

• Gas, ZuleitungenGas, u e tu ge• Strahlung (IR)

– Hohe Reaktionszeit von ca. 0,25 s– Geringe LebensdauerGeringe Lebensdauer 

• AGL 1000 – 2000Std. • Hal.GL 2000 – 6000Std.

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Zukunft der GlühlampeZukunft der Glühlampe

V b t Glühl• Verbot von Glühlampen– EU von 2009 bis 2016 stufenweises Verbot herkömmlicher Glühlampenherkömmlicher Glühlampen 

– Australien, Kuba, Neuseeland, Schweiz u. a. ähnliche  Verbote herkömmlicher Glühlampen

– USA und Kanada Verbot herkömmlicher Glühlampen ab 2012

• Photonisches MaterialA l l kt i h B d t kt bild t i h h‐ Analog zur elektronischen Bandstruktur bildet sich auch eine photonische Bandstruktur

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Zukunft der GlühlampeZukunft der Glühlampe

• Nicht vom Verbot betroffen – Glühlampen mit hoher Effizienz p

– Sonderformen• Projektorlampen• Projektorlampen

• Lichtquellen die nicht der Beleuchtung dienen 

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QuellenQuellen

//• http://www.pi5.uni‐stuttgart.de/lehre/hauptseminar2004/vogel.pdf

htt //d iki di / iki/K hl f d l• http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenfadenlampe

• http://de.wikipedia.org/wiki/Plancksches_Strahlungsgesetz

h //l ifi h ik i h d / b h10/ l• http://leifi.physik.uni‐muenchen.de/web_ph10/umwelt‐technik/05_gluehlampe/gluehlampe.htm

• http://de wikipedia org/wiki/Gl%C3%BChlampe• http://de.wikipedia.org/wiki/Gl%C3%BChlampe

• Vorlesung Inkohärente Lichtquellen von Prof. Jüstel

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Vi l D kVielen Dank für die Aufmerksamkeitfür die Aufmerksamkeit

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AnhangAnhang

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