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StartseiteForschung aktuellComeback der Glühlampe?28.01.2016

US-ForschungComeback der Glühlampe?

Eine jahrzehntelange Erfolgsgeschichte ist vorbei. Zahlreiche Staaten haben sie bereits verboten: Die Glühlampe ist nicht effizient genug. Nicht einmal fünf Prozent ihrer Energie wandelt sie in Licht um. Der Rest geht als Wärme verloren. Forscher in den USA könnten dies jetzt ändern.

Von Piotr Heller

Eine Reihe senkrecht stehender Glühbirnen auf blauer Fläche, eine der Glühbirnen leuchtet (imago / imagebroker)
Zahreiche Staaten haben die klassische Glühbirne als Energiefresser verboten. (imago / imagebroker)

"Unsere Frage war: Kann man die Eigenschaften von Wärmestrahlung fundamental verändern?"

Es klingt erst mal kompliziert, wenn Peter Bermel die Arbeit seines Teams vom Massachusetts Institute of Technology beschreibt. Doch gerade diese Forschung könnte der Glühlampe zu einem Comeback verhelfen.

"Der Hauptgrund, warum die Glühlampe so ineffizient ist, ist die ganze Infrarotstrahlung."

Eine klassische Glühlampe leuchtet, indem Strom einen dünnen Draht erhitzt. Der fängt an zu glühen und gibt Licht ab. Das Gute an diesem Licht: Es strahlt in allen Farben und wirkt angenehm warm. Der Nachteil: Es strahlt auch im infraroten Bereich. Genau das ist die Wärmestrahlung. Sie verschwendet über 95 Prozent der Energie einer Glühlampe.

"Wenn man diese Strahlung jetzt recycelt, indem man sie auf den Glühdraht zurückwirft, dann wird der Glühdraht weiter erhitzt. Die Lampe wärmt dann nicht den Raum, sondern sich selbst. Und so braucht sie viel weniger Strom, um das Licht zu erzeugen."

Dafür entwickelten die Forscher einen Filter, der sichtbares Licht passieren lässt, die Infrarotstrahlung aber reflektiert.

"Unser Material besteht es aus Siliciumdioxid. Wenn man es sieht, wirkt es wie Glas. Und aus einem Material Namens Tantalumoxid, das ebenfalls transparent ist. Wenn man diese Materialen in Schichten anordnet, führt das zu Interferenzen, die im Grunde Infrarotstrahlung reflektieren und sichtbares Licht durchlassen."

 Sparsame Glühlampen-Alternative

Wie man diese Schichten genau anordnen muss, berechneten die Forscher mit einem aufwendigen Algorithmus. Dann bauten sie den Filter und umhüllten damit einen flachen Glühdraht. Und tatsächlich: Mit dieser Art von Glühlampe erreichten sie eine Effizienz, die vergleichbar mit der von Leuchtdioden ist, die als sparsame Glühlampen-Alternative gelten.

Und die Berechnungen der Wissenschaftler zeigen, dass man die Filter noch viel effizienter gestalten könnte. Doch die Schönheit der alten Glühlampe geht nicht alleine auf ihr angenehmes Licht zurück. Sie liegt auch in ihrer Einfachheit. Anders als Energiesparlampen braucht sie kein giftiges Quecksilber. Und anders als Leuchtdioden braucht sie keine elektrischen Schaltungen. Wie sieht es also mit der Einfachheit der neuartigen Glühlampe mit ihrem Filter aus?

"Der Filter ist ein passives Element. Er funktioniert einfach, wenn man ihn mit Licht bestrahlt. Die Lampe braucht keine Elektronik. Sie funktioniert im Grunde so wie eine klassische Glühlampe."

Außerdem lässt sich der Filter aus gängigen Materialen in Standard-Verfahren produzieren. Ob es wirklich ein Comeback der Glühlampe geben wird, hängt aber auch etwa davon ab, wie robust der Filter sein wird. Und man darf nicht vergessen: Was die Wissenschaftler tun, ist Grundlagenforschung. Keine Produktentwicklung. Das Gute daran ist, dass sie so verschiedene Anwendungen ins Auge fassen können. Zum Beispiel die sogenannte Thermo-Photovoltaik. Dabei wandeln Solarzellen das Licht, das von einer heißen Oberfläche abgestrahlt wird, in Strom um. Mit dem neuartigen Filter könnte man auch die Effizienz solcher Systeme verbessern. Und so könnte dieser Filter nicht nur eine alte Erfindung revolutionieren, sondern auch einer modernen Art der Stromerzeugung zum Durchbruch verhelfen.

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