Bessere Lichtausbeute 18.01.2016, 10:30 Uhr

Gibt es ein Comeback für die alte Glühbirne?

Bekommt die gute alte, leider extrem ineffektive Glühbirne vielleicht eine zweite Chance? Amerikanischen Wissenschaftlern ist es dank Nanotechnologie gelungen, die starke Wärmestrahlung der Glühbirne umzuleiten und ihre Lichtausbeute drastisch zu erhöhen. Glühbirnen-Fans dürfen auf ein Comeback hoffen.

Bringen uns US-Forscher die Glühbirne zurück? Zumindest ist es ihnen bereits gelungen, durch den Einsatz von Nanotechnologie die starke Wärmestrahlung der Glühbirne umzuleiten und ihre Lichtausbeute drastisch zu erhöhen. 

Bringen uns US-Forscher die Glühbirne zurück? Zumindest ist es ihnen bereits gelungen, durch den Einsatz von Nanotechnologie die starke Wärmestrahlung der Glühbirne umzuleiten und ihre Lichtausbeute drastisch zu erhöhen. 

Foto: Jens Büttner/dpa

Der Widerstand der Verbraucher war groß, als die EU-Kommission 2008 das stufenweise Herstellungs- und Vertriebsverbot der Glühbirne verkündete. Alternative Leuchtmittel wie Halogenleuchten oder LEDs wurden zwar seitdem immer weiter verbessert, aber an das warme Licht der Glühbirne, mit der die Umgebung in besonders voller Farbqualität scheint, kommen sie nicht heran.

Allerdings kamen auch die Fans der Glühbirne nicht um die Tatsache herum, dass diese extrem ineffektiv ist. Rund 95 % ihrer Energie strahlt sie als Wärme und nicht als sichtbares Licht ab. Ein amerikanisches Forscherteam hat nun offenbar einen Weg gefunden, diesen Wärmeverlust drastisch zu verringern und die Glühbirne in einem neuen Licht erscheinen zu lassen.

Die Wärmeenergie wird reflektiert und recycelt

Die Physiker vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge und der Purdue University in West Lafayette haben ihre möglicherweise bahnbrechende Erfindung im Journal Nature Nanotechnology vorgestellt. Und Nanotechnologie ist der Schlüssel für die neue Methode, mit der die Glühbirne ein Revival erleben könnte. Der herkömmliche Glühdraht, der auf bis zu 2700 °C aufgeheizt wird, bleibt dabei im Prinzip wie gehabt und wurde nur in seiner Form verändert. Aber nun wird die Wärmeenergie, die von dort in Form von Infrarotstrahlung ausgesendet wird und größtenteils verloren geht, zurückgeführt und wieder nutzbar gemacht. Die Forscher sprechen von einem „Recycling“.

Prototyp einer neuen Glühbirne, bei der die Nanotechnologie eingesetzt wurde. Die Lichtausbeute ist vergleichbar mit der einiger Energiespar- und LED-Lampen. 

Prototyp einer neuen Glühbirne, bei der die Nanotechnologie eingesetzt wurde. Die Lichtausbeute ist vergleichbar mit der einiger Energiespar- und LED-Lampen. 

Foto: Ognjen Ilic/MIT

Dafür haben sie den Glühdraht mit einer Nanostruktur umgeben, die das sichtbare Licht durchlässt, nicht aber die Infrarotstrahlung. Bis zu 90 % dieser Wärmestrahlung werden zurückgeworfen, vom Glühdraht absorbiert und als sichtbares Licht ausgestrahlt. Die Nanostruktur besteht aus photonischen Kristallen in vielen Schichten, die sichtbares Licht durchlassen, aber die Infrarotstrahlung in verschiedenen Winkeln reflektieren. Um die Wiederaufnahme der Wärmestrahlung zusätzlich zu verbessern, haben die Forscher statt eines Glühdrahtes ein flaches Wolframblech verwendet.

Lichtausbeute ist zwei bis drei Mal so groß wie früher

Im ersten Prototyp erreichte die neuartige Glühbirne eine Lichtausbeute von 6,6 %. Die Lichtausbeute stellt den Lichtstrom einer Lampe im Verhältnis zur aufgenommenen Leistung dar. Je größer die Zahl, desto größer ist der für das Auge nutzbare Lichtstrom. Bei einer Glühbirne der alten Bauart liegt diese Lichtausbeute bei 2 bis 3 %, bei Energiesparlampen zwischen 7 und 15 % und bei LEDs zwischen 5 und 15 %. Die Nanostruktur-Methode wäre von der Lichtausbeute also bereits jetzt vergleichbar mit modernen Leuchtmitteln, wobei die Wissenschaftler davon ausgehen, dass sich der Wirkungsgrad der neuen Glühbirne noch wesentlich steigern lässt.

Mit der deutlich höheren Effizienz der Glühbirne gehe deren warmer Schein dennoch nicht verloren, berichten die Forscher. Außerdem sei das Leuchtmittel recht preiswert herzustellen, weil die Materialien dafür reichlich vorhanden und billig seien. Überdies sei die Technologie nicht nur auf Glühbirnen anwendbar, sondern zum Beispiel auch in der Thermophotovoltaik, in der Strom- und Wärmeerzeugung kombiniert wird. 

Kleinste Glühlampe der Welt

Forscher aus New York haben ebenfalls mit Nanotechnologie experimentiert: Sie haben Graphen mithilfe von Strom erhitzt und gehofft, dass die nur eine Atomlage dicke Gitterstruktur zu leuchten beginnt.

Kleinste Glühlampe der Welt: Sie besteht aus einem Graphenfilament zwischen zwei Elektroden. Das Material hält Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius aus.

Kleinste Glühlampe der Welt: Sie besteht aus einem Graphenfilament zwischen zwei Elektroden. Das Material hält Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius aus.

Foto: Young Duck Kim/ Columbia Engineering

Und es ward Licht. Schon jetzt wird die simple Konstruktion als die kleinste Glühlampe der Welt bezeichnet.

Von Gurdrun von Schoenebeck Tags:
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