|
|
|
Eine funktionstüchtige Bogenlampe wurde bereits 1809 durch Humphry Davy vorgestellt. Bogenlampen sind zwar vom Prinzip her Gasentladungslampen, erzeugen jedoch einen hohen Lichtanteil durch die glühenden Graphitelektroden. In den 1840er Jahren stellte William Edwards Staite mehrere verbesserte Bogenlampen vor. Quellen belegen eine frühe Glühlampe mit Platinfaden unter einer evakuierten (luftleeren) Glasglocke aus der Zeit um 1820. Herkunft und Datierung der als „De-la-Rue-Lampe“ oder auch „De-la-Rive-Lampe“ bezeichneten Lampe sind unklar. Später benutzte man wegen des höheren Schmelzpunktes und besserer Lichtausbeute Kohlefäden, wobei von Edison 1881 patentierte verkohlte Bambusfäden besonders gut geeignet waren. Am 25. Juli 1835 führte der Schotte James Bowman Lindsay ein konstantes elektrisches Licht bei einem öffentlichen Meeting in Dundee vor. Er gab an, dass er „ein Buch in einem Abstand von eineinhalb Fuß lesen“ könne. Lindsay vervollkommnete die Vorrichtung zu seiner eigenen Zufriedenheit, wandte sich danach jedoch von seiner Erfindung ab und dem Problem drahtloser Telegraphie zu. Frederick de Moleyns erhielt 1841 das erste bekannte Patent auf eine Glühlampe. Er verwendete Kohlepulver zwischen Platindrähten unter einem luftleeren Glaskolben. Der Amerikaner John Wellington Starr erhielt 1845 durch Edward Augustin King in London ebenfalls ein Patent auf eine Glühlampe. In diesem Patent werden Karbonstifte als geeignetes Glühmaterial für helles Licht genannt. Heinrich Göbel gab 1893 in Patentprozessen zwischen amerikanischen Industrieunternehmen an, bereits ab den frühen 1850er Jahren mit Kohlefadenglühlampen experimentiert zu haben, konnte seine Behauptung aber vor Gericht nicht beweisen. Er galt dennoch im 20. Jahrhundert in Deutschland als Erfinder der Kohlefadenglühlampe. 1872 erhielt Alexander Nikolayevich Lodygin ein Patent auf eine Glühlampe mit einem dünnen Kohlefaden in einem mit Stickstoff gefüllten Glaskolben. In den 1890er Jahren experimentierte er mit verschiedenen Metallfäden; einige betrachten ihn als den Erfinder der Lampe mit Wolframglühfaden. 1906 verkaufte Lodygin ein diesbezügliches Patent an General Electric, wo dieser auch heute noch gebräuchliche Lampentyp fortan industriell hergestellt wurde. Der britische Physiker und Chemiker Joseph Wilson Swan entwickelte 1860 ebenfalls eine Glühlampe, bei der er als Glühfaden verkohltes Papier in einem luftleeren Glaskolben benutzte. Erst 1878 gelang ihm die Herstellung einer praktisch brauchbaren elektrischen Glühlampe. Er erwarb sein Patent in England 1878 mithin zwei Jahre früher als Edison sein vergleichbares Patent in den USA. Er stattete seine Glühlampen mit einer speziellen Fassung, der Swanfassung aus, die sich im Gegensatz zu den Schraubgewinden der Edisonglühlampen bei Erschütterung, zum Beispiel in Fahrzeugen, nicht lösten. Nach anfänglichen Patentrechtsstreitigkeiten einigten sich Edison und Swan und gründeten schließlich 1883 in London eine gemeinsam betriebene Firma. Thomas Alva Edison verbesserte die Glühlampe und erhielt am 27. Januar 1880 das Basispatent Nummer 223898 für seine Entwicklungen in den USA. Seine Glühlampe bestand aus einem evakuierten Glaskolben mit einem Kohleglühfaden aus verkohlten Bambusfasern. Zahlreiche Verbesserungen insbesondere bei der Präzisionsherstellung des Glühfadens führten zu Glühlampen, mit denen Edison den Wettbewerb gegen die damals üblichen Gaslampen erfolgreich aufnahm. Haltbarkeit, Lichtausbeute und Energiekosten spielten dabei eine Rolle. Die Benutzung von Kohlefadenglühlampen in privaten Haushalten in den 1880er Jahren ging einher mit dem Aufbau von Versorgungsnetzen für elektrische Energie. Diese Produkte markieren mithin den Beginn der durchdringenden Elektrifizierung in der kulturellen Entwicklung. Die erste deutsche Glühlampe soll 1883 in Stützerbach (Thüringen) hergestellt worden sein. Diesbezügliche Quellen stehen allerdings im Widerspruch zur älteren oben abgebildeten Glühlampe vom C. H. F. Müller Die Eignung von Osmium, Tantal oder Wolfram für Glühfäden war wegen des hohen Schmelzpunktes dieser Metalle bekannt. Aber erst technische Entwicklungen in der Pulvermetallurgie wie die Sintertechnik ermöglichten deren wirtschaftliche Verarbeitbarkeit. Osmium und Tantal sind seltene und mithin teure Rohstoffe. Bei dem sehr harten und spröden Wolfram waren die zu lösenden Verarbeitungsprobleme am größten. Der österreichische Chemiker und Gründer von OSRAM Carl Auer von Welsbach leistete einen wichtigen Beitrag zu der Erfindung der Glühlampe, in dem er ein Verfahren zur Herstellung von Drähten aus Osmium (Patent 1890) und Wolfram entwickelte, die damals als Metalle mit den höchsten Schmelzpunkten galten. 1897 erfand der Physikochemiker Walther Nernst in Göttingen die nach ihm benannte Nernstlampe, die von der AEG und von Westinghouse (Nernst Lamp Company) produziert wurde. Bei dieser Glühlampe dient ein dünnes Stäbchen (Nernststift) aus einem Festkörper-Elektrolyt (überwiegend Zirconiumoxid mit Zusätzen) statt eines Kohle- oder Metallfadens als Glühkörper. Der Nernststift benötigt kein Schutzgas, sondern kann in normaler Umgebungsluft betrieben werden. Im Jahre 1903 erfand Willis Whitnew einen Glühfaden, der die Innenseite einer Glühlampe nicht schwärzte. Es war ein metallummantelter Kohlefaden. Bereits ein Jahr zuvor (1902) erkannte der deutsche Chemiker Werner von Bolton mit dem Schweizer Physiker Otto Feuerlein das chemische Element Tantal (Ta) als geeignetes Material zur Herstellung von metallischen Glühfäden. 1905 wurden die ersten Glühlampen mit Tantalfäden ausgeliefert und ersetzten allmählich die bisherigen Kohlefadenlampen. Die Tantallampe war zwar eine kurze Episode in der Geschichte der Glühlampe im Vorfeld der Entwicklungen zur heute verwendeten Wolframlampe, aber bis zum Ausbruch des Ersten Weltkriegs konnten weltweit über 50 Millionen Tantallampen nach Bolton und Feuerleins Verfahren hergestellt und verkauft werden. Im Jahre 1906 wurde von der General Electric Company das Patent für eine Methode zur Herstellung von Wolframglühfäden in Glühlampen angemeldet. Im selben Jahr experimentierte auch der Kroate Franjo Hannaman aus Zagreb mit einer Wolframlampe. Wolframglühfäden waren teuer, aber im Jahre 1910 gelang William David Coolidge eine verbesserte Methode der Herstellung. Coolidge bekam auch die Kosten der Herstellung für den Wolframglühfaden so in der Griff, dass er schließlich alle anderen Glühfaden-Typen überdauerte. Im Jahre 1911 entdeckte Irving Langmuir, dass durch die Verwendung eines Argon-Stickstoff-Gemischs in einer Glühlampe die Lebensdauer des Wolfram-Glühfadens verlängert wird. Seit 1936 wird Krypton als Füllgas benutzt, seit 1958 erstmals auch Xenon für Hochleistungslampen. Der Berliner Erfinder Dieter Binninger entwickelte für seine Mengenlehreuhr eine langlebige (150.000 h) „Ewigkeitsglühbirne“, die, wie auch die sogenannten SIG-Lampen (6000h) besonders für Anwendungen gedacht war, bei denen ständig hohe Auswechselkosten entstehen, wie etwa bei Verkehrsampeln oder seiner Mengenlehreuhr. Seine zwischen 1980 und 1982 eingereichten Patente zur „Verlängerung der Lebensdauer von Allgebrauchsglühlampen“ beruhen jedoch im Wesentlichen auf einer veränderten Wendelgeometrie und dem Betrieb mit Unterspannung mittels einer vorgeschalteten Diode. Das Centennial Light (englisch hundertjähriges Licht) leuchtet seit 1901 fast ununterbrochen in der Feuerwache von Livermore im US-Bundesstaat Kalifornien. Die 4-Watt-Kohlefadenlampe gilt damit als dienstälteste Glühbirne der Welt. Seit ca. 2005 wird der Verkauf von Glühlampen in einigen Ländern verboten oder solche Verbote geplant, um Energie zu sparen. In der Regel ist beabsichtigt dass Glühlampen durch Kompaktleuchtstofflampen („Energiesparlampen“) ersetzt werden.
Die von Edison entwickelten, praktisch nutzbaren und mit dem Gaslicht wettbewerbsfähigen Glühlampen waren die ersten elektrischen Produkte, die Anfang der 1880er Jahre eine verbreitete Anwendung in Büros, Hotels und wohlhabenden Privathaushalten fanden. Gleichzeitig mussten elektrische Energieversorgungsnetze für ihren Einsatz aufgebaut werden. Die Leistung von Edison bei der Elektrifizierung New Yorks und der Einführung von Elektrolicht markiert den Beginn der umfassenden Elektrifizierung der kulturellen Entwicklung. Diese epochale Veränderung ist mit seinem Namen verbunden. Edison wurde klar, dass eine Verbreitung von elektrischen Konsumprodukten elektrische Energieversorgungsnetze erforderte. Als Schlüsselprodukt für deren Finanzierung und die Bereitschaft von Hauseigentümern zur Verlegung von Kabeln wurde elektrisches Licht angesehen. Das Geschäftsmodell der Gasindustrie mit zentraler Versorgung, Gaszählern und Gaslampen sowie der Verbindung von einmaligem Verkauf von Lampen und nachhaltigem Verdienst an regelmäßigen Energielieferungen war das Vorbild. Zur Umsetzung seiner Vision der Elektrifizierung der Städte arbeitete Edison mit seinen Mitarbeitern verstärkt an allen notwendigen Komponenten; insbesondere an der Glühlampe, an Komponenten wie Schaltern und an dem Stromzähler. Eine besondere Herausforderung war die Konstruktion geeigneter Generatoren. Die von Edison für den Eigenbedarf konstruierten Dynamos konnten nur für 60 Glühlampen Strom liefern. Alle Komponenten der Stromversorgungsinfrastruktur mussten konstruiert und selbst oder von Partnerfirmen gefertigt werden. Vorherigen Erfindern war es nicht gelungen, Glühlampen dauerhaft funktionstüchtig zu halten und ihren Energieverbrauch mit Gaslampen wettbewerbsfähig zu machen. Die Vorteile wie Flackerfreiheit, Geruchsfreiheit, geringere Wärmeabgabe und einfachere Handhabung des Ein- und Ausschaltens konnten nicht in praktische Produkte umgesetzt werden. Auch Edison scheiterte zunächst mit seinen Versuchen der Verbesserung der bekannten Glühlampen mit Platinglühfaden. 1879 hatte er jedoch erste Erfolge mit Glühlampen mit hochohmigem Kohlefaden und perfekter Vakuumversiegelung, mit denen er zirka 40 Stunden Leuchtdauer erreichte. Die Verbesserung auf bis zu 1000 Stunden Leuchtdauer nahm weitere drei Jahre Entwicklungszeit in Anspruch. Präsentationsveranstaltungen in Menlo Park am 21. Oktober 1879 und am 31. Dezember 1879 beeindruckten jedoch bereits die Zeitungen und die Öffentlichkeit. Es entstand ein öffentliches Bewusstsein für das beginnende Elektrozeitalter. Edison konnte Unterstützer gewinnen und sein Projekt der Elektrifizierung New Yorks angehen. Das Basispatent der Lampenentwicklung von Thomas Alva Edison Nr. 223.898 „Electric Lamp“ wurde am 1. November 1879 beantragt und am 27. Januar 1880 ausgestellt. In den folgenden Jahren verlagerte sich der Schwerpunkt der persönlichen Arbeit von Thomas Alva Edison von Entwicklung auf Vermarktung und auf die Umsetzung von Elektrifizierungsprojekten. Zeitweise verlegte er seinen Wohnsitz und Teile seines Entwicklungsteams aus Menlo Park nach New York. Während bisherige Fertigungen den Charakter von Werkstätten hatten, erforderten die Fertigung von Glühlampen und Komponenten für das Massengeschäft mit Licht und Strom den Aufbau von Fabriken und Entwicklungsarbeiten für einen rationellen Fertigungsprozess. Edisons erste Lampenfabrik, die Edison Lamp Co., befand sich zunächst in Menlo Park und dann in Harrison, New Jersey. Von Gründung bis April 1882 wurden dort bereits 132.000 Glühlampen produziert. Die Edison Electric Light Co. wurde bereits am 15. November 1878 gegründet. Die Edison Electric Light Co. hatte das Recht der Verwertung der in Menlo Park erarbeiteten Patente und finanzierte im Gegenzug die Arbeit des Entwicklungslabors. Dieses Unternehmen gründete in den USA und im Ausland Tochterunternehmen und Kooperationsunternehmen und versorgte diese Unternehmen und Partnerunternehmen mit den notwendigen Patentrechten. Das Unternehmen kann als Kern des entstehenden Elektrokonzerns gesehen werden. Die Edison Electric Light Company of Europe entstand im Dezember 1880. Im Jahr 1883 entstand durch eine Kooperation mit Emil Rathenau die Deutsche Edison-Gesellschaft für angewandte Elektrizität, später AEG. Ende 1886 gehörten die Unternehmen von Edison mit zirka 3000 Mitarbeitern und zirka 10 Millionen Dollar Kapital zu den großen Konzernen dieser Zeit. Bis 1881 wurden unterirdische Kabel in New York verlegt und das Dreileitersystem eingeführt; außerdem erfand er elektrische Sicherungen, Messgeräte und verbesserte Dampfmaschinendynamos. Am 4. September 1882 wurde das erste Zentralkraftwerk der USA in New York, Pearl Street eröffnet, das Werk war in Gleichstromtechnik errichtet worden. Die konstruierten sechs Dampfmaschinendynamos wogen je 27 t und lieferten je 100 kW Leistung, ausreichend für zirka 1100 Lampen. Am 3. September 1882 begann der Betrieb und bereits am 1. Oktober 1882 wurden 59 Kunden versorgt. Ein Jahr später waren es 513 Kunden. Eine besondere Schwierigkeit der ersten Elektrifizierungsprojekte war das Fehlen von Fachkräften für die Verkabelung. Für deren notwendige Ausbildung standen nur wenige Ausbilder mit den entsprechenden Kenntnissen zur Verfügung. Die 1880 für das Projekt gegründete Edison Electric Illuminating Company of New York (ab 1901 New York Edison Company) war der Prototyp für weitere lokale Elektrifizierungsgesellschaften. Im Jahr 1911 betrieb das Unternehmen 33 Kraftwerke, die für 4,6 Millionen Lampen von 108.500 Kunden Strom lieferten. Dieses Wachstum vollzog sich in anderen Städten der Welt analog und musste technisch und administrativ bewältigt werden. Noch 1881 waren die Edison-Büros die einzigen elektrisch beleuchteten Gebäude in den USA und zogen jeden Abend Schaulustige an. Das von Edison entwickelte Dreileitersystem der elektrischen Energieversorgung erlaubt kleinere Querschnitte der Kabel und sparte mithin erhebliche Mengen an Kupfer. Edison dachte in Systemen und hatte ökonomische Faktoren wie die Kupferpreise stets im Blick, da der Erfolg seines Projektes von der Unterschreitung der Kosten von Gasbeleuchtungen abhing. Das Schlüsselprodukt Glühlampe wurde kontinuierlich weiterentwickelt; allein im Jahr 1882 wurden 32 Patente im Zusammenhang mit Glühlampen, deren Herstellung und der Herstellung von Glühfäden angemeldet.
Text: Wikipedia (Der Text steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation.) |