Technologie - Lichttechnik

Die meisten Lichtquellen sind Temperaturstrahler. Erhitzt man einen Körper (z. B. ein Stück Stahl), wird er irgendwann beginnen, rot zu glühen. Erhitzt man weiter, glüht er gelb, dann weiss, und schliesslich blau. Er sendet stets ein kontinuierliches Spektrum elektromagnetischer Wellen aus, dessen Maximum sich mit steigender Temperatur zu kürzeren Wellenlängen (von Rot nach Blau) verschiebt. Die spektrale Zusammensetzung des Lichts, den ein (idealisierter) schwarzer Körper bei einer bestimmten Temperatur aussendet, charakterisiert man mit der Farbtemperatur. Mittleres Tageslicht entspricht rund 5000 K (K=Kelvin, die Temperatur in Kelvin entspricht der in Celsius + 273), da die Sonne auch ein Temperaturstrahler ist. Geringere Farbtemperaturen, also gelbliches bis rötliches Licht, werden durch Halogenlampen, normale Lampen und Flammen erzeugt. Höhere Farbtemperaturen, also bläuliches Licht, ergeben sich in praller Mittagssonne im Schatten (Beleuchtung durch den blauen Himmel) und nach Sonnenuntergang, vor allem, wenn Schnee liegt. Bei der Herstellung von Lampen ist man bemüht, eine möglichst hohe Temperatur der Glühwendel zu erreichen. Neben der Farbtemperatur steigt damit auch die Lichtausbeute und folglich der Wirkungsgrad. Der beliebigen Erhöhung der Temperatur steht aber entgegen, dass mit steigender Temperatur zunehmend Metall von der Wendel abdampft und sich auf dem Glaskolben niederschlägt, was zunächst zu einer Schwärzung des Kolbens und schliesslich zum Durchbrennen des Glühfadens führt.

Da für die Wendel bereits Wolfram verwendet wird, steht kein Material mit höherem Schmelzpunkt und niedrigerem Dampfdruck zur Verfügung. Es gibt Lampen die mit Überspannung brennen und so eine höhere Lichtausbeute und Farbtemperatur um den Preis einer kurzen Lebensdauer bieten. Um haltbare Lampen mit höherer Lichtausbeute zu bauen, kann man sich eines chemischen und eines physikalischen Tricks bedienen, oder man verwendet die Halbleitertechnologie.

Lichtstrom

Die gesamte von einer Lichtquelle in alle Richtungen ausgestrahlte Leistung. Diese Strahlungsleistung wird nach einer Augenempfindlichkeitskurve bewertet. Damit wird die Wahrnehmung des menschlichen Auges berücksichtigt, die für verschiedene Wellenlängen unterschiedlich ist (s.a. DIN 5031, Teil 3). Der Lichtstrom wird in Lumen (lm) gemessen. Beispiel: bei einer Wellenlänge des Lichts von 555 Nanometer (nm, 1 nm = 10-9 m) ergibt sich bei 1 Watt (W) Strahlungsleistung ein Lichtstrom von 683 Lumen. Sichtbare Strahlung, also Licht, hat eine Wellenlänge zwischen etwa 380 nm (violett, Strahlung mit kürzerer Wellenlänge bis etwa 100 nm wird daher als Ultraviolette Strahlung bezeichnet) und 780 nm (rot, Strahlung mit längerer Wellenlänge bis etwa 1 mm = 1.000.000 nm wird daher als Infrarote Strahlung bezeichnet). Bei 555 nm liegen wir etwa in der Mitte dieses Bereichs und sehen ein gelbgrünes Licht.