Wer sich mit dem Thema Beleuchtung befasst, wird dabei immer wieder auf historische Quellen stoßen. Seit wann nutzen Menschen überhaupt künstliche Lichtquellen und wie hat sich deren Technik bis heute entwickelt? Der folgende Beitrag liefert Ihnen einen groben Überblick zu Geschichte der Beleuchtung und der Nutzung von Elektrizität.
Welche künstlichen Lichtquellen nutzten die Menschen zuerst?
In der Urzeit waren die ersten Menschen noch ausschließlich auf das Sonnenlicht als Lichtquelle angewiesen, bevor sie lernten, das Feuer für sich zu nutzen. Vermutlich waren offene Feuerstellen und einfache Fackeln aus Holz, Kienspänen und anderen brennbaren Materialien die ersten Lichtquellen, welche gezielt zum Erhellen der Dunkelheit verwendet wurden. Daraus entwickelten sich weitere Lichtquellen, die mit offener Flamme betrieben wurden:
- Fackeln (Holzscheite, die an einer Seite mit Pech oder Öl getränkt wurden und so für längere Zeit Licht lieferten)
- Öllampen mit Docht, in denen pflanzliches Öl, Tierfett und später Petroleum verbrannt wurde
- Kerzen aus Bienenwachs, Walrat oder Talg
Diese Methoden waren für viele 1000 Jahre die einzige Möglichkeit, Licht zu erzeugen. Erst vor ungefähr 150 Jahren wurden Gas und später auch Elektrizität für die Beleuchtung entdeckt.
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Gasbeleuchtung für Wohnungen, Fabriken und Straßen
Die erste Anwendung von Gas für die Beleuchtung erfand der deutsche Chemiker Friedrich Wöhler im Jahr 1862. Er beobachtete, dass beim Kontakt von Calciumcarbid bzw. Karbid mit Wasser ein brennbares Gas (Ethin) entsteht. Wird dieses Gas verbrannt, erzeugt es eine ausgesprochen helle Flamme. Zuerst wurde diese Methode für Grubenlampen im Bergbau verwendet. Die Lampen besaßen einen speziellen Gasgenerator, der über zwei getrennte Kammern nach und nach das Wasser auf das Calciumcarbid tröpfeln lässt. Die Wasserzufuhr ließ sich mit einer Stellschraube regulieren, was indirekt einen Einfluss auf die ausströmende Gasmenge und damit auf die Helligkeit der Lampe hatte. Über eine Düse wurde das entstandene Gas in die Brennkammer geleitet, wo es eine helle und gleichmäßig brennende Flamme erzeugte. Karbidlampen wo nicht nur im Bergbau, sondern unter anderem auch für folgende Einsatzzwecke verwendet:
- Fahrzeugscheinwerfer für Autos, Motorräder und Fahrräder
- Beleuchtung für Schienenfahrzeuge und Bahnstrecken
- Handlaternen
- Tischlampen, Wandleuchten und Deckenleuchten für Wohn- und Gewerberäume
Da Karbidlampen oft einen unangenehmen Geruch verströmten, war ihre Anwendung in Wohnräumen weniger beliebt. Hier blieben viele Menschen lieber noch bei den gewohnten Kerzen, Petroleumlampen und Öllampen.
Ende des 19. Jahrhunderts wurde anstelle von Ethin aus Karbid immer häufiger Steinkohlegas für die Beleuchtung verwendet. Eine breite Nutzung konnte jedoch erst stattfinden, nachdem entsprechende Leitungssysteme in den Städten installiert wurden. Diese Gasleitungen lieferten nicht nur Brennstoff für das Licht, sondern auch Gas zum Heizen und Kochen direkt in die Wohnungen des Bürgertums.
Info: Bis heute werden diese, inzwischen modernisierten, Leitungsnetze für den Transport von Stadtgas (Erdgas, das teilweise mit Wasserstoff und/oder Biogas versetzt sein kann) zu den einzelnen Häusern und Wohnungen verwendet. Allerdings kommt es so wie gar nicht mehr für die Beleuchtung zur Anwendung, sondern wird vorrangig zum Heizen und gelegentlich zum Kochen genutzt.
Elektrisches Licht – hell und sicher
Als eine der ersten elektrisch betriebenen Leuchten ist uns die Jablotschkowsche Kerze, eine spezielle Ausführung der elektrischen Kohlebogenlampe, bekannt. Sie wurde im Jahr 1876 von dem russischen Ingenieur und Erfinder Pawel Nikolajewitsch Jablotschkow entwickelt. Bei diesem Gerät werden lange Kohleelektroden parallel zueinander und mit dichtem Abstand angeordnet. Leitet man Wechselstrom durch diese Elektroden, entsteht ein sehr heller Lichtbogen, der ein gleißend weißes und extrem helles Licht verbreitet. Die Brenndauer der Elektroden betrug damals im Schnitt ca. 90 Minuten. Danach mussten sie ausgetauscht werden. Wurde die Stromzufuhr unterbrochen und der Lichtbogen ging aus, konnten die Elektroden nicht erneut verwendet und vollständig abgebrannt werden. Sie mussten dann ebenfalls erneuert werden. Dieser Aufwand lohnte sich nur für die Beleuchtung großer Anlagen, wie etwa in der Pariser Weltausstellung oder zur Beleuchtung öffentlicher Räume, die besonders viel Licht benötigten.
Eine Weiterentwicklung dieser Technik stellte 1878 die Erfindung der Differenzialbogenlampe durch Friedrich von Hefner-Alteneck dar. Sie ließ sich etwas komfortabler betreiben, konnte jedoch den späteren Siegeszug der elektrischen Glühlampe nicht aufhalten.
1879 gelang es Thomas Edison, das Modell der bereits mit Kohlefaden betriebenen Glühlampe so zu verbessern, dass sie serienreif wurde. Er verwendete einen Glühfaden aus Bambuskohlefaser, mit dem sich die neuen Glühlampen ca. 40 Stunden lang betreiben ließen. Gleichzeitig entwickelte er ein für den täglichen Gebrauch optimiertes und sicheres System zur Verteilung von Elektrizität. Auch 40 Stunden Brenndauer waren nicht wirklich lange, wenn man diese heute von einer Nutzungsdauer der LED-Leuchten mit mehreren Tausend Betriebsstunden vergleicht.
Weitere Verbesserungen wie der Austausch der Kohlefäden durch Metalle und schließlich Wolfram verlängerten die Lebensdauer der einzelnen Glühbirnen erheblich. Sie waren damit seit Beginn des 20. Jahrhunderts der Standard für Beleuchtungslösungen. Elektrisches Licht hielt jedoch erst nach und nach Einzug in die privaten Haushalte. Zu aufwendig waren die Produktion und Verteilung der Elektroenergie und nur wenige Bürger konnten sich die Kosten für einen Netzanschluss und die entsprechenden Installationen leisten. In Deutschland dauerte es bis Mitte der 1940er-Jahre, bevor sämtliche Ortschaften flächendeckend mit einem Stromanschluss für alle Haushalte ausgestattet werden konnten.
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Vielfalt an Leuchtmitteln mit immer neuen Erfindungen
Mit der zunehmenden Nutzung von Elektrizität für die Beleuchtung und steigenden Ansprüchen wurde weiter nach neuen Methoden geforscht, um Licht zu erzeugen. Eine Rolle spielten dabei auch die wachsende Sensibilität für Umweltthemen und steigende Kosten für die Elektroenergie. Bei einer konventionellen Glühlampe wird ein großer Teil der Energie in Wärme statt in Licht umgewandelt. Der Wirkungsgrad ist entsprechend schlecht und diese Leuchtmittel verursachen hohe Betriebskosten. Deshalb wurden nach Alternativen gesucht, die mit einer besseren Energieeffizienz punkten konnten. Zu diesen Leuchten gehören beispielsweise:
- Leuchtstofflampen (erstmals in größerer Stückzahl ab 1938 durch General Electric kommerziell hergestellt)
- Halogenlampen (eine Sonderform der Glühlampen – ca. 20 % Energieeinsparung im Vergleich)
- LED (ca. seit dem Jahr 2010 für konventionelle Leuchtmittel im Einsatz)
Jede dieser Beleuchtungslösungen hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. So sind LED-Leuchten besonders sparsam im Energieverbrauch, haben jedoch ein begrenztes Spektrum an Lichtfarben und benötigen Zusatzmaterial für die Erzeugung der Niederspannung.
Um Energieverschwendung zu verhindern, wurden inzwischen Gesetze erlassen, welche den Verkauf von Glühlampen unterbinden. Da die modernen LED-Leuchten in vielfältigen Bauformen angeboten werden, die auch in die alten Lampensockel passen, ist das kein Problem. Sie können die Stromfresser einfach mit wenigen Handgriffen austauschen und so praktisch übergangslos zu einer energiesparenden Beleuchtungslösung wechseln.
Tipp: Auch für Leuchtstofflampen gibt es baugleiche Alternativen mit LED-Bestückung. Sie müssen also keine neuen Leuchtstoffröhren kaufen, wenn diese ausfallen. Suchen Sie lieber nach einem entsprechenden Modell mit LED.
Stand der Technik heute: Beleuchtung mit LED
Heute werden fast überall LED zur Beleuchtung von Wohnräumen, Arbeitsplätzen und im öffentlichen Raum verwendet. Eine Ausnahme sind Beleuchtungslösungen, welche sich durch die LED nicht realisieren lassen. Das können beispielsweise Kunstprojekte sein, bei denen ein spezielles Licht benötigt wird. Dank der sehr kompakten Bauweise von LED-Leuchten lassen sich zahlreiche Projekte realisieren, die vorher kaum denkbar waren. Anregungen dazu finden Sie beispielsweise in unseren Beiträgen zur Lichtprojektierung im Neubau oder zum Verwenden von LED-Streifen.
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Fazit: Faszinierende Möglichkeiten dank moderner Beleuchtungstechnik
Dank moderner Beleuchtungstechnik lassen sich vielfältige Lösungen im privaten, geschäftlichen und öffentlichen Bereich finden. Mit LED spielen die laufenden Energiekosten keine große Rolle mehr. Allerdings sind die entsprechenden Leuchten und Leuchtmittel im Vergleich etwas teurer, als es früher die einfachen Glühlampen waren. Dafür bieten sie eine wesentlich längere Nutzungsdauer sowie einen geringen Energieverbrauch. Trotzdem kann man bei der Projektierung von Gebäuden immer darauf achten, die Sonnenenergie auf einfache Art und Weise einzubeziehen. Wer das vorhandene Tageslicht clever ausnutzt, genießt dabei nicht nur finanzielle Vorteile, sondern kann den Wohlfühlfaktor in den betreffenden Räumen steigern.
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