Glühlampe. Geschichte der Erfindung und Produktion

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Eine Glühlampe ist eine künstliche Lichtquelle, bei der Licht von einem Glühkörper emittiert wird, der durch elektrischen Strom auf eine hohe Temperatur erhitzt wird.

Als Heizkörper wird am häufigsten eine Spirale aus feuerfestem Metall (meistens Wolfram) oder ein Kohlenstofffaden verwendet. Um eine Oxidation des Heizkörpers bei Kontakt mit Luft zu verhindern, wird dieser in einen evakuierten oder mit Inertgasen oder Halogendämpfen gefüllten Kolben gegeben.

Glühlampe
Das Design einer modernen Lampe. Im Diagramm: 1 - Kolben; 2 - der Hohlraum des Kolbens (Vakuum oder mit Gas gefüllt); 3 - Glühkörper; 4, 5 - Elektroden (Stromeingänge); 6 - Hakenhalter des Wärmekörpers; 7 - Lampenbein; 8 - externe Verbindung der Stromleitung, Sicherung; 9 – Basisfall; 10 - Basisisolator (Glas); 11 - Kontakt der Unterseite der Basis.

Die Glühlampe ist fast jedem modernen Menschen bekannt. Sein Hauptelement ist ein Wolframfaden, der sich bei Erwärmung durch Strom erwärmt und zu leuchten beginnt und den umgebenden Raum mit sanftem, warmem Licht durchflutet. Das war nicht immer so. Edisons Glühbirne war zum Zeitpunkt ihrer Erfindung (1878) alles andere als perfekt. Verkohlte Papierfäden brannten oft durch, und 1882 patentierte Lewis Latimer ein Verfahren zur Herstellung von Glühfäden aus verkohlten Baumwollfäden, was die Lebensdauer der Lampe verlängerte. Aber das war nicht genug.

Die Idee, die Energieeffizienz mithilfe eines Fadens aus hochschmelzenden Metallen zu steigern, wurde von unserem Landsmann Alexander Lodygin vorgebracht. In einer 1892 beim US-Patentamt eingereichten Anmeldung beschrieb er ausführlich, wie man ein Filament aus Platin und Chrom herstellt, und erwähnte auch Wolfram als das am besten geeignete Material, obwohl er auf die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung hinwies. Daher fand Wolfram trotz seiner geringen Duktilität immer noch seinen Platz in Lampen. Wolframpulver wurde mit einer organischen Paste (normalerweise Stärke) gemischt, die resultierende Masse durch eine Spinndüse gepresst und anschließend ein dünner Faden kalziniert, wodurch das organische Bindemittel entfernt wurde.

Allerdings führten organische Rückstände dazu, dass sich an den Wänden des Kolbens eine Kohlenstoffschicht bildete und die Lampe schnell „verdunkelte“. Im Jahr 1905 wurde dieses Problem von einem neuen Mitarbeiter des General Electric-Forschungslabors in der Stadt Schenectady, New York, angegangen: William Coolidge, Absolvent des Massachusetts Institute of Technology, der 1899 an der Universität Leipzig promovierte. Ihm wurde die scheinbar unmögliche Aufgabe gestellt, ein kohlenstofffreies Bindemittel zu entwickeln.

Die Entscheidung kam unerwartet. Coolidge saß auf dem Zahnarztstuhl und sah zu, wie der Arzt Silber mit Quecksilber vermischte und so eine plastische Masse herstellte – Silberamalgam, die dann mit erkrankten Zähnen gefüllt wurde. Nach Angaben des Physikers war er erstaunt über die Plastizität der resultierenden Masse: „Ich habe sofort darüber nachgedacht, ob es möglich ist, ein Amalgam aus irgendeinem Metall als temporären Binder für Wolfram zu verwenden.“

Nach vielen Experimenten mit verschiedenen Metallen wurde eine Lösung gefunden: Wolfram wurde mit Cadmiumamalgam gemischt, aus der resultierenden Kunststoffmasse wurde ein Draht hergestellt, und beim Kalzinieren im Vakuum verdampften zunächst Cadmium und dann Quecksilber vollständig, sodass ein dünner Faden zurückblieb aus gesintertem reinem Wolfram, das zudem weiterverarbeitet werden kann. Das Verfahren wurde bald geändert, um Quecksilber zu vermeiden, aber Coolidge selbst erinnerte sich in den 1960er Jahren: „Ohne den ersten Schritt gäbe es keinen zweiten.“

Dadurch erhielt Coolidge Anerkennung (er stieg später zum Vizepräsidenten von GE auf) und die Welt – billige und energieeffiziente elektrische Beleuchtung.

Autor: S.Apresov

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