Glühstrumpf

Glühstrumpf in einer Gaslaterne, kalt

Ein Glühstrumpf oder Gasstrumpf (auch Glühkörper genannt) ist ein kuppel- oder birnenförmiges feinmaschiges Gebilde aus Oxiden, das in gasbetriebenen Leuchten (Gaslampen und solchen, die Petroleum – siehe Petromax – oder andere flüssige Brennstoffe verdampfen) die Lichtquelle bildet, indem es durch die Flamme zum Leuchten angeregt wird. Er wird aus einem mit speziellen Salzen seltener Erden präparierten Gewebe aus Baumwolle, Seide oder Kunstseide hergestellt, das durch Aufheizen in einer Gasflamme verbrennt und die Salze als Oxide in Form eines feinen Gerüstes hinterlässt.

Beschreibung

Glühstrümpfe in einer Gaslaterne, heiß

Glühstrumpf, links vor dem ersten Gebrauch, rechts nach vorsichtigem Abbrennen des Gewebes und Inbetriebnahme der Lampe.

Nach dem Kirchhoffschen Strahlungsgesetz leuchten Gasflammen kaum, da sie im sichtbaren Licht einen Emissionsgrad nahe null besitzen. Um Gaslampen für Leuchtzwecke einzusetzen, wurden sie daher früher mit rußenden Gasen betrieben, die wie eine Kerze ein gelbliches Licht durch glühende Kohlenstoff-Teilchen erzeugen.

Weißeres helleres Licht erhielt man durch Aufheizen bestimmter temperatur- und sauerstoffbeständiger Materialien. Carl Auer von Welsbach tränkte ein gestricktes Netz aus Baumwolle mit einer Lösung von Seltene-Erden-Salzen, verbrannte vorsichtig die Baumwolle und erhielt als Rückstand ein filigranes selbsttragendes Gerüst der Baumwollasche mit den entsprechenden Oxiden. Das Verfahren patentierte er am 23. September 1885 in Deutschland unter dem Namen Auer-Glühstrumpf.

Herstellung

Früher stellte man Glühstrümpfe her, indem man Stoffgewebe mit einer Salzlösung von 99 % leicht radioaktiven Thoriumnitrat und 1 % Cernitrat tränkte, trocknete und dann anzündete. In der Hitze zerfällt das Thoriumnitrat in Thoriumdioxid und nitrose Gase. Hierbei bleibt eine zerbrechliche Struktur zurück, die in der Gasflamme ein weißes Licht abgibt. Dieses Leuchten hat nichts mit der sehr schwachen Radioaktivität des Thoriums zu tun, sondern ist ein gewöhnliches Glühen durch die Hitze der Gasflamme.

Zunächst benutzte Carl Auer von Welsbach Magnesium-Oxide, Zirconiumdioxid, dann Lanthan, Yttrium und Praseodym-Verbindungen. Sie alle weisen ein mäßiges Emissionsvermögen im sichtbaren Bereich auf und produzieren nur ein braunweißes Leuchten. Der Durchbruch gelang ihm mit Cer(IV)-oxid, zusammen mit Thoriumdioxid zur Stabilitätsverbesserung. Die Zusammensetzung von 1 % CeO₂ und 99 % ThO₂ wurde erst vor wenigen Jahrzehnten durch eine Mischung aus Yttriumoxid und Ceroxid abgelöst, um auf das leicht radioaktive Element Thorium verzichten zu können.

Emissions­spektrum eines CeO₂/ThO₂-Glüh­strumpfs (schwarz) im Ver­gleich zum Schwarz­körper­spektrum (sichtbarer Bereich grau hinterlegt)

Verschiedene Formen des Glühstrumpfes

Glühkörper gibt es in vielen Ausführungen, am bekanntesten ist wahrscheinlich der säckchenförmige Glühstrumpf zum Anbinden bei Petromax- und ähnlichen Starklichtlampen, den der Benutzer selbst abflammen muss, um ihn in Betrieb zu nehmen. Nicht mehr so gebräuchlich sind Glühkörper für hängendes oder stehendes Gaslicht, die werkseitig bereits abgebrannt und mit einem Nitrolack getränkt sind, damit sie eine höhere Festigkeit für den Transport bekommen. Diese Lackschicht brennt bei der ersten Inbetriebnahme sehr schnell ab. Die hängenden Glühkörper sind meist kugel- oder birnenförmig; stehende Glühkörper schlauch- oder bienenkorbförmig. Zur Aufhängung des Gewebes und zur Befestigung am Brenner der Lampe dienen oft Formteile aus Sintermagnesia.

Die thermische Emission eines Auer-Glühstrumpfs (punktierte Linie im Diagramm), ist deutlich geringer als diejenige eines Schwarzen Strahlers (blaue Linie). Dafür konzentriert sich die Strahlung auf den kurzwelligen Bereich im sichtbaren Spektrum. Hierdurch nimmt der Glühstrumpf eine höhere Temperatur an, als es ein kontinuierlich strahlender Stoff täte. Der Rotanteil ist vermindert, das Licht erscheint weißer.

Zu der im Vergleich zu einer offenen Flamme hohen Lichtausbeute von Glühstrümpfen trägt jedoch hauptsächlich der direkte Energieübergang von den teilweise hochenergetischen chemischen Reaktionspartnern der Flamme auf Elektronenniveaus des Cer-dotierten Leuchtstoffes im Glühstrumpf bei; im Ofen erhitzte Glühstrümpfe leuchten nicht annähernd so hell wie in der Flamme.

Durch seine Leuchtkraft ist der Glühstrumpf bis heute gegenüber dem elektrischen Licht konkurrenzfähig, wenn kein Anschluss an das Stromnetz vorhanden ist. Allerdings ist der effektive Wirkungsgrad von etwa 5 Lm/W nur halb so groß wie der einer Glühlampe oder nur etwa ein Zehntel einer modernen Gasentladungslampe oder auch LED. Aus diesem Grunde haben Leuchtstrümpfe für die Straßenbeleuchtung stark an Bedeutung verloren.

Glühstrümpfe einer Berliner Gas-Reihenleuchte Modell BAMAG U13H bei Tag und bei Nacht

Seitdem die städtischen Gasanstalten in den 1970er Jahren abgeschafft wurden und Erdgas durch die Gasleitungen strömte, ging die Anzahl der Gaslaternen stark zurück. Statt sie auf Erdgas umzustellen, ersetzte man sie häufig durch die wartungsärmeren und effektiveren, elektrisch betriebenen Gasentladungslampen.

Im Jahr 2004 wurde die letzte in Deutschland verbliebene Glühstrumpfproduktion der Berliner Firma MSA AUER GmbH an die indische Firma Indo, eine Tochter des Konsortiums Prabhat Udyog Limited, verkauft und die Produktion nach Indien verlagert. Indo bietet sowohl radioaktive als auch nicht-radioaktive Glühstrümpfe an.

Da das zum Teil noch verwendete Thoriumnitrat schwach radioaktiv ist, dürfen solche Gasglühstrümpfe nur mit Sondergenehmigung nach Deutschland importiert werden. Hierdurch entstand zum Beispiel in Berlin ein Versorgungsproblem, das jedoch inzwischen behoben wurde. Nach dem Willen der Betreiberfirma (früher Stadtlicht GmbH - heute Vattenfall) und dem Bezirksamt Mitte, das für die übrig gebliebenen 43.908 öffentlichen Gaslaternen in Berlin zuständig war, sollen diese in den nächsten Jahren abgeschafft werden – auch um 50 Kilogramm schwach radioaktiven Sondermüll und 43.000 Tonnen Kohlenstoffdioxid zu vermeiden, sowie um 700.000 Kubikmeter ansonsten ungenutzt entweichendes Gas einzusparen.

Verwendet werden Gasglühstrümpfe außer in Gaslaternen auch in Campingleuchten, die ähnlich wie Campingkocher mit Gas aus Kartuschen oder mit Benzin versorgt werden. Es gab auch mit Spiritus betriebene Lampen, deren Leuchtkraft mit der Höhe des vertikal verschiebbaren Brennstofftanks reguliert werden konnte.

Weblinks

 Commons: Glühstrumpf – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

• „Vom Zauber des rauschenden Lichtes“ von Dirk Frieborg
• Über Continental-Licht- und Apparatebaugesellschaft von Erik Leger
• Petroleumlampen und andere Geräte von Torsten Scherning
• Die Petromax-Seite von T. Baumgartner
• www.hasag.info mit Bilder, Berichten und Informatives rund um Starklichtlampen ab ca. 1910
• Beleuchtungstechnik von Hermann Auer-Welsbach (PDF-Datei; 75 kB)