Schon im 19. Jahrhundert entwickelten der Glasbläser Heinrich Geissler und der Arzt Julius Plücker die sogenannte Geissler-Röhre: Sie erzeugten Licht, indem sie fast die gesamte Luft aus einer langen Glasröhre entfernten und einen elektrischen Strom durch diese Röhre leiteten. Die Entladungslampen wurden erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts populär und bildeten die Grundlage vieler Beleuchtungstechnologien wie Neonröhren, Niederdruck-Natriumdampflampen und Leuchtstoffröhren. Daniel McFarlan Moore brachte seine Leuchtstoffröhre um 1904 auf den Markt. Die frühen Leuchtstofflampen benötigten eine hohe Spannung und nicht genormte Anschlüsse, der Wirkungsgrad war aber wesentlich höher als jener der Glühlampen.
Peter Cooper Hewitt erzeugte Licht, indem er einen elektrischen Strom durch Quecksilberdampf leitete und ein Vorschaltgerät einbaute. Seine Quecksilberdampflampen waren zwar effizienter als die Glühbirnen, konnten aber wegen der blaugrünen Lichtfarbe kaum eingesetzt werden.
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In den 1920er bis 30er Jahren experimentierten europäische Forscher mit Phosphor beschichteten Neonröhren. Phosphor absorbiert das ultraviolette Licht und wandelt das unsichtbare Licht in nützliches weißes Licht um. Diese Lampen hielten wesentlich länger und waren fast dreimal effizienter als die Glühbirnen. Der Bedarf an energieeffizienter Beleuchtung in amerikanischen Kriegsbetrieben führte zu einer raschen Verbreitung von Leuchtstofflampen und 1951 wurde in den USA bereits mehr Licht mit linearen Leuchtstofflampen erzeugt als mit Glühbirnen.
Die Industriehallen des 20. Jahrhunderts wurden von Hochdruck-Entladungslampen (HID, high intensity discharge) beleuchtet. Zu den Hochdruck-Entladungslampen gehören neben den erwähnten Leuchtstofflampen und Quecksilberdampflampen auch die Natriumdampf-Hochdrucklampen und Halogen-Metalldampflampen. Bei den HID-Leuchten handelt es sich um dieselbe Technologie: Elektrischer Strom wird zwischen zwei Metallelektroden durch eine mit Inertgas gefüllte Glasröhre geleitet.
Nach der Ölkrise von 1973 begann die Entwicklung der Leuchtstofflampen, die auch für Wohnräume geeignet waren. Eine zentrale Herausforderung war die Größe des Vorschaltgeräts, die unbedingt reduziert werden musste, damit man es in die Lampe einbauen konnte.
Edward Hammer von General Electric entwickelte 1976 die erste Kompaktleuchtstofflampe (CFL) – ein in spiralform gebogenes Leuchtstoffrohr. Die Herstellung der CFL war allerdings auch noch in den 1980er Jahren sehr kostenintensiv (damals kostete eine ziemlich große und sperrige CFL-Lampe in den USA um die 30 Dollar) und viele der CFLs hatten eine geringe Lichtausbeute und eine unbeständige Leistung. Preis und Effizienz der CFL-Lampen haben sich in den 1990er Jahren stark verbessert (sie verbrauchen etwa 75 Prozent weniger Energie als Glühlampen).
Leuchtstoff- und Kompaktleuchtstofflampen dürfen ab 2023 (der geänderten RoHS-Richtlinie entsprechend) in der Europäischen Union nicht mehr in den Verkehr gebracht werden.
Die LEDs (Light Emitting Diodes oder lichtemittierende Dioden) wurden, ähnlich wie andere Lichttechnologien, ebenfalls von mehreren Forschern entwickelt. Das Prinzip wurde schon im Jahr 1907 von Henry J. Runde beobachtet, als er die Elektrolumineszenz eines siliziumkarbiden Anschlusses feststellte. Die erste LED wurde 1962 von Nick Holonyak bei General Electric erstellt. Diese LED emittierte sichtbares rotes Licht, war aber deutlich zu teuer für die Massenproduktion. In den 1970er Jahren sanken die Kosten der Herstellung von LEDs dramatisch. Die gelbe LED wurde 1972 von M. George Craford, einem ehemaligen Mitarbeiter Holonyaks, entwickelt. Rot- und Gelblicht sind allerdings nur in begrenzten Anwendungen von Vorteil. Nach jahrzehntelanger Forschung entwickelten japanische Forscher im Jahre 1989 die glänzende blaue LED. Dies öffnete die Tür zur Produktion von weißen Licht-LEDs und die drei Forscher erhielten 2014 für diese Entdeckung den Nobelpreis für Physik.
LEDs sind eine Art Festkörperbeleuchtung oder Festkörperlicht (SSL), die Elektrizität mithilfe eines Halbleiters in Licht umwandeln. Hier wird kein Glasgehäuse benötigt, wie zum Beispiel bei den herkömmlichen Glühbirnen. Die oft sehr kleine Größe (weniger als 1 Quadratmillimeter) ermöglicht vielfältige Anwendungen. Heutzutage sind LED-Leuchtmittel in Kohlefaden-Optik sehr beliebt.
LEDs strahlen das Licht in eine bestimmte Richtung ab, wodurch Reflektoren und Diffusoren, die das Licht einfangen können, überflüssig sind. Der größte Vorteil der LEDs ist ihre Effizienz. Die Effizienz einer Glühbirne wird auch als Lichtausbeute bezeichnet und ist ein Maß für das abgegebene Licht (Lumen) geteilt durch die aufgenommene Leistung (Watt). Eine Glühbirne, die Energie (rein theoretisch) zu 100 Prozent effizient in Licht umwandelt, hat eine Effizienz von 683 lm/W. Eine 60- bis 100-Watt-Glühbirne hat einen Wirkungsgrad von 15 lm/W, eine entsprechende CFL-Glühbirne hat einen Wirkungsgrad von 73 lm/W, und die derzeit auf dem Markt befindlichen LED-Ersatzlampen haben einen Wirkungsgrad von 70-120 lm/W mit einem durchschnittlichen Wirkungsgrad von 85 lm/W. LEDs sind also im Schnitt rund sechsmal energieeffizienter als Glühbirnen. Die vielversprechendsten Leuchtmittel für das 21. Jahrhundert scheinen bisher die LEDs zu sein. Moderne LEDs haben eine 2- bis 4-mal längere Lebensdauer als ihre durchschnittlichen Konkurrenten und erzeugen gleichzeitig qualitativ hochwertiges Licht mit hoher Effizienz. LEDs haben mittlerweile unsere Wohnungen, die Straßen und auch die Industriehallen erobert.
Publiziert am: 01.02.2024