MKL1888:Elektrisches Licht

Elektrisches Licht, jede durch den elektrischen Strom hervorgebrachte Lichterscheinung. Der elektrische Strom erzeugt in den von ihm durchflossenen Leitern Wärme und zwar bei ungleichem Widerstand in den einzelnen Teilen des Leiters die größere Wärmemenge dort, wo er den größern Widerstand zu überwinden findet. Schaltet man in den Stromkreis eines kräftigen Elements, z. B. eines Bunsenschen, einen kurzen, möglichst dünnen Eisendraht ein, so wird derselbe heiß, und wenn er genügend fein ist, gerät er ins Glühen und schmilzt ab. Das Licht, welches der glühende Draht hierbei ausstrahlt, heißt mit Rücksicht auf die Art seiner Erzeugung elektrisches Glühlicht. Statt des Metalldrahts läßt sich jeder beliebige Körper von passender Leitungsfähigkeit mit gleicher Wirkung einschalten, z. B. Kohle in Form eines dünnen Stabes oder Bandes. Auch diese wird von einem starken Strom ins Glühen versetzt und verbrennt an offener Luft. Schließt man dagegen die Kohle in einen luftleeren Glasballon ein, so verbrennt sie wegen Mangels an Sauerstoff nicht und kann längere Zeit im Glühen erhalten werden. Hierauf gründet sich das System der elektrischen Glühlampen.

Eine andre durch den elektrischen Strom bewirkte Lichterscheinung ist der sogen. Davysche Lichtbogen, welchen Davy 1813 zuerst beobachtete. Davy leitete den Strom einer Voltaschen Säule von 2000 Plattenpaaren durch zwei einander berührende Kohlenstifte und entfernte dann die Kohlen allmählich voneinander, wobei er eine glänzende Lichterscheinung in Gestalt eines ununterbrochenen Funkenstroms zwischen den beiden Kohlen erhielt. Die genauere Untersuchung des Davyschen Lichtbogens hat ergeben, daß der Funkenstrom die Richtung vom positiven zum negativen Pol verfolgt, indem glühende Kohlenteilchen von der positiven Kohlenspitze zur negativen übergeführt werden. Die positive Kohle stumpft sich infolgedessen ab und nimmt eine kraterförmige Aushöhlung an, während die negative ihre zugespitzte Form behält. Zugleich verbrennen beide Kohlenpole durch den Sauerstoff der Luft. Der positive wird dabei rascher aufgezehrt als der negative und zwar erfahrungsgemäß bei mittlerer Stromstärke etwa doppelt so schnell als dieser.

Der Flammenbogen, welcher die Leitung des Stroms zwischen den beiden Polen vermittelt, setzt derselben einen Widerstand entgegen, der um so beträchtlicher wird, je mehr sich der Abstand der Kohlenspitzen infolge ihrer Aufzehrung vergrößert; im gleichen Maß vermindert sich die Stärke des Stroms, bis derselbe nicht mehr im stande ist, den Flammenbogen zu bilden, und mithin das Licht erlischt. Will man daher das elektrische Bogenlicht zur Beleuchtung praktisch verwerten, so sind die Kohlenspitzen stets in der richtigen Entfernung voneinander zu erhalten. Hierzu dienen die elektrischen Lampen, von denen die ältesten mit der Hand gestellt werden mußten. Derartige Lampen findet man noch jetzt in Theatern, bei öffentlichen Festlichkeiten u. dgl., überhaupt da, wo man das e. L. nur auf kürzere Zeit erstrahlen lassen will. Für dauernde Beleuchtungseinrichtungen benutzt man Lampen mit mechanischer Regulierung der Kohlenstellung, die sogen. Kohlenlichtregulatoren, von Foucault-Dubosq, Serrin und Hefner-Alteneck (Siemens).

Fig. 1.

Elektrische Lampe von Dubosq.

Bei der elektrischen Lampe von Dubosq (Fig. 1) wird die positive (untere) Kohle von dem Metallstab O, die negative (obere) von dem Stab D, welcher in dem Metallrohr B mit sanfter Reibung verschiebbar ist, getragen. Beide Stäbe laufen nach unten in Zahnstangen aus, deren erstere J beiderseits, die letztere F nur auf der einwärts gekehrten Seite Zähne trägt. Eine in einem Gehäuse eingeschlossene Uhrfeder sucht die auf der nämlichen Achse befestigten Räder G und H, von denen das erstere in die Zahnstange F, das letztere von doppelt so großem Durchmesser in die Zahnstange J eingreift, in der Richtung des Pfeils zudrehen. Dadurch werden die beiden Kohlenspitzen gegeneinander geschoben, und zwar wird die untere (positive) nach Maßgabe ihrer stärkern Abnutzung doppelt so rasch gehoben, als die obere (negative) gesenkt wird. Mit ihrer andern Seite greift die Zahnstang J in einen Trieb des Rades K ein, welches seinerseits mittels eines Triebes das Rad L in Bewegung setzt. Dieses versetzt durch Vermittelung der endlosen Schraube M eine vertikale Achse in Umdrehung, auf welcher ein Windflügel und das horizontale Rad N sitzen. Dieses Rad N kann von außen her durch einen Stift arretiert und somit die Bewegung der Zahnstangen gehemmt werden. Wenn aber das Rad nicht von außen arretiert ist, so bewirkt der Elektromagnet P die Hemmung, indem er den ringförmigen eisernen Anker Q anzieht, der an dem einen Ende eines um R drehbaren Winkelhebels QRST sitzt, dessen andres Ende beim Niedergehen des Ankers einen Hebel U in die Zähne des Rades N schiebt. Der positive Strom tritt bei der Klemmschraube V ein, umkreist den Elektromagnet P, geht durch J und O zur untern, von da zur obern Kohlenspitze und kehrt durch die Klemme C wieder zum negativen Pol der Batterie zurück.

Fig. 2

Elektrische Lampe von Hefner-Alteneck.

Solange die Kohlenspitzen die richtige Entfernung haben, um bei hinreichender Stromstärke starkes Licht zu geben, ist auch der Elektromagnet stark genug, um seinen Anker anzuziehen und das Gangwerk zu hemmen; sobald aber die Stromstärke infolge der Abnutzung der Kohlen abnimmt, wird der Anker losgelassen, das Rad N wird frei, und die Kohlenspitzen nähern sich einander, bis der Strom wieder stark genug ist, worauf der Elektromagnet, ebenfalls wieder erstarkt, von neuem die Hemmung vollzieht.

Die elektrische Lampe von v. Hefner-Alteneck (Siemens u. Halske), Fig. 2, ist ausgezeichnet durch einfachere Konstruktion und hohe Präzision der Regulierung. Die Kohlenspitzen, welche sich unter dem Einfluß des Übergewichts des obern (positiven) Kohlenhalters einander nähern, werden durch die Thätigkeit eines kleinen elektromagnetischen Motors wieder voneinander entfernt. Derselbe besteht aus einem Elektromagnet E, dessen Anker A, welcher von dem um a drehbaren Hebel H getragen wird, eine mittels der Schraube r regulierbare Feder f von dem Elektromagnet weg- und gegen den Ruheanschlag b zu ziehen bestrebt ist. Wird aber der Anker vom Elektromagnet angezogen, so wird durch den Hebel der Kontakt bei c geschlossen, welcher dem elektrischen Strom einen Weg von geringerm Widerstand an den Windungen des Elektromagnets gestattet. Infolgedessen fällt der Anker wieder ab, der Kontakt c wird geöffnet, der Anker wieder angezogen etc. Der Ankerhebel H gerät demnach, sobald die Stromstärke so groß geworden ist, daß der Elektromagnet die Spannung der Feder zu überwinden vermag, in oszillierende Bewegung, welche so lange anhält, bis die Stromstärke unter die angegebene Grenze gesunken ist. Indem der Ankerhebel H hin- und hergeht, greift die an seinem Ende angebrachte Sperrklinke s in die schräg gestellten Zähne des Sperrrades t, welches, indem es sich umdreht, durch Vermittelung einer Reihe von Zahnrädern und Zahnstangen die beiden Kohlenhalter langsam voneinander entfernt, bis der Strom so schwach geworden ist, daß der Anker zu oszillieren aufhört und an seinem Ruheanschlag b liegen bleibt. In dieser Stellung wird die Sperrklinke durch einen Stift u gänzlich aus den Zähnen des Sperrrades gehoben, das Übergewicht des obern Kohlenhalters kommt wieder zur Geltung und nähert unter Rückwärtsdrehung des Räderwerks die Kohlenspitzen einander wieder, bis infolge des damit verbundenen Anwachsens der Stromstärke die Schwingungen des Ankers wieder beginnen, etc. Bei Anwendung von Wechselströmen, wie sie unter Umständen von magnetelektrischen und dynamoelektrischen Maschinen hervorgebracht werden, werden beide Kohlen gleichmäßig abgenutzt und müssen daher durch die elektrische Lampe auch mit gleicher Geschwindigkeit geschoben werden.

Fig. 3.

Schematische Darstellung der elektrischen Differentiallampe von Hefner-Alteneck.

Die Siemenssche Lampe ist sowohl für gleichgerichtete als für Wechselströme anwendbar; sie besitzt nämlich die Einrichtung, daß durch Drehen eines nach außen vorragenden Knopfes die beiden Zahnstangen entweder zum Eingriff in einen und denselben Trieb (bei Wechselstrom) oder in zwei verschiedene, auf gleicher Achse sitzende Triebe (bei gleichgerichtetem Strom), deren Durchmesser sich wie 1 : 2 verhalten, gebracht werden können. Alle diese Lampen stellen nicht sowohl eine bestimmte Bogenlänge als vielmehr unter Veränderung des Widerstandes im Lichtbogen eine bestimmte Stromstärke her. Eine sich gleichbleibende Länge des Lichtbogens, wie sie zur Erzeugung eines brauchbaren elektrischen Lichts nötig ist, wird dabei nur insoweit erzielt, als die betreffende Stromstärke immer bei dem gleichen Widerstand des Lichtbogens eintritt, d. h. wenn die elektromotorische Kraft und der Widerstand im ganzen Stromkreis unveränderlich sind. Aus diesem Grund können solche Lampen nur als Einzellichter Verwendung finden, die Einschaltung mehrerer derselben in einen gemeinsamen Stromkreis ist nicht möglich, weil jede einzelne Lampe Veränderungen in den Widerstandsverhältnissen hervorruft, welche eine selbstthätige Regulierung der übrigen Lampen verhindern. Mit andern Worten: die Teilbarkeit des elektrischen Lichts läßt sich unter Anwendung der bis jetzt beschriebenen Lampen nicht erreichen.

Die erste Lampe, welche eine Teilung des elektrischen Lichts in dem angedeuteten Sinn zuließ, war die von v. Hefner-Alteneck (Siemens u. Halske) angegebene Differentiallampe (1879). Das Prinzip dieser Lampe ist aus der schematischen Darstellung (Fig. 3) ersichtlich.

Fig. 4.

Differentiallampe von Hefner-Alteneck. Durchschnitt.

An dem einen Arm a eines um c drehbaren Hebels ist die obere Kohle K₁, an dem andern Arm b ein lotrechter Eisenstab S befestigt, dessen unteres Ende in eine aus dickem Draht gewundene Spule, das obere Ende dagegen in eine Spule aus sehr feinem Draht hineinragt; letztere Rolle ist bei d und e als Nebenschließung von großem Widerstand dem Hauptschließungskreis L₁dR₁caK₁K₂L₂ angefügt. Findet nun z. B. der eintretende Strom die Kohlenstäbe weit getrennt, so geht er ganz durch die dünndrähtige Spule R₂, da die Leitung durch die dickdrähtige Spule an der Trennungsstelle der Kohlenstäbe unterbrochen ist. Die Spule R₁ zieht daher den Stab S in sich hinein, der Arm b des Hebels steigt, der Arm a läßt die obere Kohle herabsinken, bis die Kohlenspitzen sich treffen. In diesem Augenblick wird die Nebenschließung, in welcher sich die Spule R₂ befindet, wegen ihres großen Widerstandes fast stromlos, während in der Spule R₁ jetzt ein kräftiger Strom fließt; diese zieht den Eisenstab wieder herab, hebt dadurch die obere Kohle, und der Lichtbogen stellt sich her. Infolge des Widerstandes des Lichtbogens wird der Strom in R₁ wieder schwächer und wächst dafür wieder in R₂, bis bei einem bestimmten Widerstand, d. h. bei einer bestimmten Länge des Bogens, die von R₁ und R₂ auf den Stab S ausgeübten Anziehungen sich das Gleichgewicht halten. Es brennen darauf die Kohlenstäbe langsam ab, aber stets erhält sich die gleiche Bogenlänge, indem die Gleichgewichtslage bei einer entsprechend immer höhern Stellung des Eisenstabes eintritt.

Fig. 4 stellt einen Durchschnitt der v. Hefner-Alteneckschen Differentiallampe dar. Der den obern Kohlenstab k₁ tragende Halter a ist an einer Zahnstange Z befestigt. Letztere findet ihre Führung in einem Teil A, welcher, an dem in der Figur nach rechts hin liegenden Ende c₁ des Hebels c₁c₂ angehängt, durch eine Gelenkstange e an seinem untern Ende so geführt ist, daß er sich bei den Schwingungen von c₁c₂ nur senkrecht auf und ab bewegen kann. Die Zahnstange Z kann nun an dem Teil A nur langsam abwärts gleiten, weil sie beim Niedergang zugleich das Steigrad S und die kleine Auslösung E in Bewegung und dadurch das Pendel P in Schwingung versetzen muß. Alle diese Teile sind an dem Stück A gelagert und gehen deshalb mit ihm auf und ab. Die Pendelstange setzt sich nach oben über die Achse hinaus in einen Arm n fort, welcher in einer gehobenen Lage des Stücks A durch eine Kerbe in dem kleinen, bei x gleichfalls an dem Stück A gelagerten Hebel y festgehalten wird; damit ist dann die Auslösung festgehalten und die Zahnstange mit dem Stück A verkuppelt. Wenn dagegen das Stück A und damit der Hebel y sich seiner untersten Stellung nähert, so wird der letztere durch den am Gestänge sitzenden Stift v ausgehoben und die Auslösung und damit die Zahnstange Z vom Stück A frei, worauf in der oben beschriebenen Weise die Nachschiebung der obern Kohle k₁ sich bewerkstelligt.

Die Differentiallampe von Brush unterscheidet sich von der Siemensschen dadurch, daß die beiden in dem Haupt- und Nebenzweig der Stromleitung liegenden Windungen nicht auf verschiedenen, sondern auf derselben Spule angebracht sind, sowie durch die Einrichtung der selbstthätigen Kuppelung. Brush wendet nämlich einen einfachen beweglichen Metallring an, welcher um den Kohlenhalter gelegt und am Eisenkern einseitig befestigt ist. Wird dieser Ring durch den Eisenkern seitlich angehoben, so legt er sich an den Kohlenhalter an und nimmt diesen mit in die Höhe; senkt er sich dagegen mit dem Eisenkern, so kommt er in horizontaler Stellung auf einen Anschlag zu liegen und läßt nun den Kohlenhalter durchgleiten. Die Lampen sind mit einem oder mehreren Kohlenpaaren versehen, je nach der beabsichtigten Brenndauer. Der Regulierungsmechanismus ist bei allen gleich, doch werden bei den Lampen mit mehrfachen Kohlenpaaren die verschiedenen Klemmringe nicht gleichzeitig, sondern einer nach dem andern angehoben, dergestalt, daß der zweite erst in Thätigkeit tritt, wenn die erste Kohle abgebrannt ist, u. s. f. Damit sich die Kohlen beim Nachrücken nicht zu schnell bewegen, sind die Kohlenhalter röhrenförmig konstruiert und mit Glycerin gefüllt, in welches am obern Teil des Lampengehäuses befestigte Kolben ragen. Ist das letzte Kohlenpaar abgebrannt, so bewirkt eine selbstthätige Ausschaltevorrichtung die Kurzschließung der Lampe.

Bei der Lampe von Krizik und Piette hat der in beide Spulen hineinragende Eisenkern die Gestalt eines Doppelkegels erhalten, um die Größe der anziehenden Kraft von der Stellung des Kerns zu den Spulen unabhängig zu machen und lediglich die Differenzwirkung der Stromstärken in den letztern zur Geltung kommen zu lassen. Der Eisenkern ist ferner in die Verlängerung des Kohlenhalters verlegt, wodurch eine selbstthätige Kuppelung beider Teile erspart und die Regulierung der Lampe vereinfacht wird. Da keinerlei mechanische Auslösung od. dgl. in derselben zur Anwendung kommt und auch die Schwerkraft nie zur Bewegung irgend eines Teils benutzt wird, so kann die Lampe auch in horizontaler Lage angebracht werden, was für manche Zwecke von Vorteil ist. Bei den neuern Lampen sind die beiden Drahtspulen nicht über-, sondern nebeneinander angeordnet und ist dem entsprechend der Eisenkern in zwei kegelförmige Hälften zerlegt.

Die elektrische Lampe von Gülcher ist durch ganz besondere Einfachheit ausgezeichnet. Ein um eine horizontale Achse oszillierender Elektromagnet, dessen eines Ende die Anziehung eines feststehenden Eisenstücks erfährt, bremst die Bewegung der obern Kohle, indem sein andres Ende auf eine diese Kohle tragende Eisenstange wirkt. Der obere und untere Kohlenhalter sind durch Schnüre miteinander verbunden. Diese Lampe eignet sich, ohne eine Differentiallampe zu sein, unmittelbar zur Herstellung mehrerer Lichter mittels einer einzigen Stromquelle. Man erreicht dies, indem man die Lampen nebeneinander (parallel) schaltet und dafür Sorge trägt, daß in jedem eine Lampe enthaltenden Zweig des Gesamtstroms bei überall gleicher Länge des Lichtbogens der nämliche Widerstand herrscht. Da bei dieser Schaltungsweise der von den Lampen samt Zuleitungsdrähten geleistete oder der äußere Widerstand verhältnismäßig gering ist, muß auch der innere Widerstand der Stromquelle gering sein, was bei der Gülcherschen dynamoelektrischen Maschine, die der Erfinder zum Betrieb der Lampen konstruiert hat, in der That der Fall ist.

Fig. 5.	Fig. 6.
Elektrische Lampe von Sedlaczek und Wikulill.	Jablochkowsche Kerze.

Sedlaczek und Wikulill haben eine elektrische Lampe für Eisenbahn- und Schiffsbeleuchtung konstruiert, welche heftige Erschütterungen ertragen kann, ohne eine Einbuße in der Stärke und Gleichmäßigkeit des von ihr gespendeten Lichts zu erleiden. Die Erfinder verwenden kommunizierende, mit Öl oder Glycerin gefüllte Röhren als Träger für die Kohlenstäbe und bewirken die Regulierung des Kohlenabstandes entweder durch einen Elektromagnet oder, wie in obenstehender Fig. 5, durch einen Zentrifugalregulator.

Die Absicht, eine elektrische Lampe ohne Räderwerk herzustellen, führte Jablochkow bereits 1876 auf die Erfindung einer elektrischen Kerze (Fig. 6). In dieser sind die Kohlenstäbe nicht einander gegenübergestellt, sondern parallel nebeneinander befestigt und voneinander durch eine den Raum zwischen ihnen ausfüllende Masse isoliert, welche aus gleichen Teilen Gips und Schwerspat besteht. Zwischen den obern freien Enden der Kohlenstäbchen, welche in einen die Zuleitung vermittelnden Leuchter aus zwei voneinander isolierten Metallstücken geklemmt werden, entsteht der Flammenbogen; in dem Maß, in welchem die Kohlen sich abnutzen, schmilzt die isolierende Substanz, verflüchtigt sich und entweicht als Rauch. Behufs der Entzündung des Lichts bringt man die beiden Kerzen durch ein Kohlenstäbchen in leitende Verbindung. Dies Stäbchen wird durch den elektrischen Strom glühend, und sobald es verbrannt ist, entsteht der elektrische Flammenbogen. Gleiche Abnutzung beider Kohlenstäbe erreicht man durch Anwendung von Wechselströmen. Erlischt eine Kerze durch irgend eine Störung während des Betriebes, so kann sie nicht wieder entzündet werden. Die Brennzeit einer Kerze beträgt 11/4–11/2 Stunde, und um für den ganzen Abend Licht zu haben, sind immer vier Kerzen in einer Milchglaskugel vorhanden, welche der Reihe nach in den Strom eingeschaltet werden. Die Kerze hat eine Lichtstärke von 350 Normalkerzen oder 40–50 Straßenbrennern.

In der Kerze von Jamin ist die erdige Zwischenschicht fortgelassen und die eine Kohle um einen festen Punkt drehbar gemacht. Damit der Lichtbogen stets am freien Ende der Kohlen bleibe, leitet Jamin den Strom mittels einiger Drahtwindungen der Länge nach um die Kohlenstäbe.

Im Prinzip der Jablochkowschen Kerze verwandt ist die von Clerc und Bureau konstruierte äußerst einfache Sonnenlampe (lampe soleil). Sie besteht wesentlich aus einem aus mehreren Stücken zusammengesetzten Marmorblock, in welchem zwei schief nach unten verlaufende Bohrungen angebracht sind, die zur Aufnahme der Kohlenstäbe dienen; die letztern sinken in dem Maß, wie sie an den freien Enden abbrennen, durch ihr eignes Gewicht herab. Die untere Fläche des Marmorblocks ist mit einer Aushöhlung versehen, in welche die Bohrungen münden. Entsteht zwischen den beiden Kohlenspitzen der Lichtbogen, so wird die zwischen ihnen befindliche Fläche des Marmorblocks zum Weißglühen gebracht. Die Lampe kann natürlich nur nach unten leuchten.

Verwandt mit den oben beschriebenen elektrischen Kerzen sind die sogen. Kontaktglühlampen, in welchen ein Kohlenstab gegen ein Stück Kohle oder Metall gepreßt und durch den Strom an der Berührungsstelle ins Glühen versetzt wird.

Fig. 7a.	Fig. 7b.
Kontaktglühlampe.

Reynier in Paris und später Marcus in Wien versuchten das glühende und allmählich verbrennende dünne Kohlenstäbchen a (Fig. 7a) beständig entsprechend nachzuschieben und durch Gewichte oder Federkraft mit seinem obern Ende zwischen Rollen oder andern Führungsstücken bb hindurch gegen ein Kohlenstück f oder gegen den Umfang einer Kohlenscheibe r (Fig. 7b) zu drücken. Der elektrische Strom geht von der Führung aus nach dem festen Kohlenstück oder der Scheibe durch den obern Teil des Stäbchens hindurch und erhitzt dies an seinem obersten gegen das Kohlenstück gedrückten Ende bis zu heller Weißglut. Marcus in Wien (dessen bezügliches deutsches Patent die Firma Siemens u. Halske erworben hat) fand, daß die drehbare Kohlenscheibe r, gegen deren Umfang das Kohlenstäbchen, unter einem gewissen Winkel geneigt, drückt, bei der langsamen Verbrennung des Stäbchens in Rotation versetzt wird, wodurch das Einbrennen von Löchern in dieselbe vermieden wird, während Reynier diese Drehung ursprünglich mittels Zahnstangenübertragung bewerkstelligt hatte.

Fig. 8

Kontaktglühlampe von Werdermann.

Bei der Lampe von Werdermann in London (Fig. 8) wird die Kohle gegen einen massiven Kupferklotz gedrückt. Der Kohlenstab ist an Schnüren aufgehängt, die über Rollen laufen und ein Gegengewicht tragen.

Die Glühlampen im engern Sinn besitzen als leuchtenden Teil einen in den Stromkreis eingeschalteten Bügel aus Kohle oder Metall, welcher im luftleeren Raum durch den elektrischen Strom bis zur Weißglut erwärmt wird. Die erste derartige Lampe ist 1845 von Starr angegeben worden; sie bestand aus einem bis zur äußersten Dünne abgeschliffenen Stäbchen von Retortenkohle, welches in einem luftleer gemachten Glasballon durch den Strom einer Batterie oder einer magnetelektrischen Maschine zum Glühen gebracht wurde. 1858 trat Changy mit einer ähnlichen Konstruktion hervor, nur benutzte er statt des Kohlenstäbchens einen Platindraht. Diese Lampen sind jedoch zu keiner praktischen Verwendung gekommen und waren vergessen, als 1873 Lodyguine der Petersburger Akademie eine Vakuumlampe vorlegte, die als völlig neue Erfindung angesehen wurde. Lodyguine wandte ebenso wie Starr zur Erzeugung des Glühlichts Kohlenstäbchen in luftleeren Glasballons an. Aber auch er vermochte mit seiner Lampe keinen dauernden Erfolg zu erzielen, und die Glühlampen blieben ohne jede technische Bedeutung, bis Edison mit einer neuen Konstruktion derselben hervortrat, welche für die weitere Entwickelung des elektrischen Glühlichts epochemachend wurde.

Fig. 9.

Edisons Glühlampe.

Edisons erste Glühlampe bestand im wesentlichen aus einer Platinspirale in einem luftleer gemachten Glasballon; später benutzte Edison verkohltes Papier an Stelle des Platindrahts und endlich verkohlte Pflanzenfaser. Bei der jetzt allgemein verbreiteten Form der Edisonschen Glühlampe (Fig. 9) besteht der leuchtende Bügel aus einer hufeisenförmig gebogenen verkohlten Bambusfaser A von 1 qmm Querschnitt, die im Innern eines luftleeren Glasballons B von Form und Größe einer Birne eingeschlossen und an ihren Enden mit zwei durch den Boden des Ballons hindurchgeführten Platindrähten PP verbunden ist. Der Lampenhals wird durch einen in denselben hineinragenden Glasstöpsel luftdicht abgeschlossen; letzterer bildet ein Rohr, welches an dem obern Ende durch einen Glasboden verschlossen, an dem untern dagegen zu einem Wulst ausgebaucht ist. Mit diesem ist der cylindrische Teil des Lampenhalses verschmolzen. Die Platindrähte gehen luftdicht durch den Stöpselboden hindurch und sind im Innern des Glasballons mit den Enden der Kohlenfaser durch galvanische Verkupferung verbunden.

Fig. 10.

Sockel und Fassung von Edisons Lampe.

Fig. 10 veranschaulicht Sockel und Fassung der Lampe im Längsschnitt. Letztere ist mit den Messinggarnituren f und c ausgestattet, von denen f das Muttergewinde zur Schraube e und c den auf d passenden Boden bildet. Beide sind mit Drahtzuleitungen versehen und durch eine isolierende Schicht von einander getrennt. Beim Einschrauben der Lampe in die Fassung entsteht mithin leitende Berührung zwischen f und e, bez. d und c. Innerhalb der zweiteiligen, mit Messingblech bekleideten Holzfassung wird die Leitung durch zwei aufeinander geschraubte Plattenpaare bi und ak vermittelt. An ersteres sind die von den Garnituren c und f ausgehenden Drähte gelötet, bei letzterm werden die Leitungsdrähte mit Schrauben gegen die Platten a und k gepreßt.

Das von der Lampe ausgestrahlte Licht gleicht an Farbe und Leuchtkraft einigermaßen der Gasflamme, zeichnet sich aber vor letzterer durch völlige Beständigkeit und Ruhe aus. Während die in der Glaskugel herrschende Luftleere der Lampe eine sieben- bis achtmonatige Brennzeit sichert, würde Berührung mit der atmosphärischen Luft die Kohlenfaser sofort zerstören und die Lampe unbrauchbar machen. Zugleich verleiht aber das Vakuum dem Lichte die goldene, dem Auge wohlthuende Farbe, welche das Glühlicht im allgemeinen von dem weißen oder bläulichen Bogenlicht oder den in freier Luft glühenden Lampen vorteilhaft unterscheidet.

Nach dem Vorgang von Edison haben sich viele Erfinder mit der Herstellung von Glühlampen beschäftigt, ohne jedoch an der von Edison gewählten Grundform etwas zu ändern. So unterscheiden sich die Lampen von Swan, Maxim und Lane-Fox von der Edisonschen Konstruktion fast nur durch Form und Material der Kohlenbügel sowie durch die Verbindung der letztern mit den Zuleitungsdrähten. Swan stellt seine Kohlenbügel aus dünnen Baumwollfäden her und gibt denselben die Form einer einfachen Schlinge (Fig. 11). Vor der Verkohlung werden die Fäden einer Behandlung mit Schwefelsäure unterworfen und erhalten dadurch eine zähe Beschaffenheit. Die Verbindung der Kohlenenden mit den in den Boden der Glaskugel eingeschmolzenen Platindrähten bewerkstelligt Swan, indem er die Kohlenbügel mit den Drähten zusammenlegt und die Berührungsstellen mit Baumwollfäden umwickelt. Letztere machen dann den Karbonisierungsprozeß des Kohlenbügels in einem mit Kohlenpulver gefüllten Schmelztiegel ebenfalls durch. Um eine möglichst vollständige Luftleere in dem Glasballon zu erzielen, was als Vorbedingung für die lange Gebrauchsdauer der Lampen gilt, läßt Swan während der Evakuierung Strom durch die Kohlenbügel gehen, damit diese erwärmt und etwa in ihren Poren enthaltene Luftteilchen ausgetrieben werden. Die Lampe ist ganz von Glas. Am untern Teil des Halses treten zwei kleine Platinschlingen hervor, welche die Enden der Zuleitungsdrähte zur Kohlenfaser bilden. Die Anschlußteile, durch welche die Lampen mit den Trägern verbunden werden, bestehen aus einem durch eine Schraube S am Träger befestigten cylindrischen Hartgummiknopf E, an dessen oberm Teil zwei Platinhaken angebracht sind, die mit zwei seitlichen Klemmschrauben M N in leitender Verbindung stehen. In diese Haken werden beim Anbringen der Lampen die erwähnten Platinschlingen gelegt, während eine gegen den Hals des Ballons sich anlegende Spiralfeder F dafür sorgt, daß beide Teile in leitender Verbindung bleiben.

Fig. 11.	Fig. 12.
Swans Lampe.	Maxims Lampe.

Die Glühlampe von Maxim (Fig. 12) besitzt als leuchtenden Bestandteil einen in Form eines lateinischen M ausgestanzten Bügel aus verkohltem feinen Bristolpapier. Die Enden des Kohlenbügels sind verbreitert und mittels durchgehender Schrauben und Muttern a b mit den an den Enden ebenfalls abgeflachten Platindrähten verbunden, an welche sich die äußern Leitungsdrähte in einer Vorrichtung H anschließen, mittels deren jede Lampe nach Belieben ein- oder ausgeschaltet werden kann. Nach der ersten Evakuierung der Glaskugel werden Gasolindämpfe in dieselbe eingelassen, hierauf wird wieder evakuiert und so fort, bis alle Luft aus dem Glasballon verschwunden ist und die Gasolindämpfe nur noch einen Druck von 0,00001 Atmosphäre anzeigen. Während dieses Prozesses läßt Maxim einen Strom durch die Lampe gehen, welcher aus den verdünnten Gasolindämpfen Kohlenstoff in äußerst fein zerteilter Form auf dem Kohlenbügel niederschlagen und so eine Verstärkung des letztern herbeiführen soll.

Lane-Fox benutzt zur Herstellung seiner Kohlenbügel die Fasern oder Wurzeln verschiedener Gräser, die zuerst in starker alkalischer Lösung und dann in Wasser gekocht werden, worauf die Karbonisierung durch Einbetten in Graphit und Erhitzen unter Luftabschluß erfolgt. Die Verbindung des Kohlenbügels mit den Zuführungsdrähten aus Platin bewirkt Lane-Fox unter Verwendung mit Quecksilber gefüllter Röhrchen gg (Fig. 13), welche einen vollkommenen Abschluß der atmosphärischen Luft gewähren.

Kurz nach der Pariser Ausstellung trat in Deutschland Müller aus Hamburg mit verschiedenen Formen von Glühlampen auf, die rasch bekannt geworden sind; in denselben besteht der Kohlenbügel, wie bei Swan, aus karbonisierten Baumwollfäden, die jedoch keine einfache Schlinge, sondern eine in sich zurückkehrende Schraubenlinie bilden (Fig. 14).

Fig. 13.	Fig. 14.
Lampe von Lane-Fox.	Müllers Lampe.

Die Verbindung der eingeschmolzenen Platindrähte mit dem Kohlenbügel erfolgt durch Kupferhülsen, in welchen der Kohlenfaden galvanoplastisch befestigt wird. Einer ähnlichen Befestigungsweise bedienen sich die Gebrüder Siemens in Charlottenburg in ihren Glühlampen (Fig. 15). Auch in diesen besteht der Kohlenfaden aus einer verkohlten Baumwollfaser, deren Enden in die Blechhülsen ab eingeschoben und festgeklemmt werden.

Fig. 15.	Fig. 16.
Fig. 15. Lampe von Gebrüder Siemens. Fig. 16. Lampe von Siemens u. Halske.

Fig. 16 stellt eine Glühlampe von Siemens u. Halske in Berlin dar. ab sind kupferne Hülsen, in welchen die gleichfalls verkupferten Enden des Kohlenbügels festgeklemmt werden. Der Raum fg ist mit einem schlechten Wärmeleiter, Glimmerpulver, gefüllt; darunter befindet sich Gips. Diese Einrichtung hat den Zweck, die in der Lampe erzeugte Hitze von den außerhalb befindlichen Lötstellen der Zuleitungsdrähte abzuhalten.

Einen wesentlichen Unterschied gegenüber den bis jetzt erwähnten Glühlampen zeigt die sogen. Bostonlampe (Fig. 17), eine aus Amerika zu uns herübergekommene Erfindung eines Deutschen, Alexander Bernstein. Um der Kohle eine große leuchtende Oberfläche zu geben, ohne ihre Leitungsfähigkeit allzusehr zu erhöhen, verwendet Bernstein dünnwandige, hohle Kohlencylinder, welche er durch Verkohlen von gewebten seidenen Röhrchen erhält. Entsprechend lange Stücke dieser hohlen Schnüre werden auf Dorne aufgeschoben und mit einem verkohlbaren Klebmittel, wie Gummi oder Kleister, bestrichen. Nachdem der Klebstoff etwas eingetrocknet ist, zieht man die Röhrchen von den Dornen ab und bringt sie in die gewünschte Bogenform, um sie dann vollständig erhärten zu lassen. Hierauf wird die Verkohlung in eisernen, mit Graphit oder Kohlenpulver gefüllten Kästchen vorgenommen. Die Verbindung des Kohlenbügels mit den in den Glasballon einzuschmelzenden Zuleitungsdrähten geschieht durch einen kohlehaltigen Kitt. Die große Oberfläche des Kohlenbügels verleiht der Bostonlampe eine Leuchtkraft, welche diejenige der bisher erwähnten Glühlampen bedeutend übertrifft; doch bedarf anderseits die Bostonlampe zur Erzielung solcher Resultate eines verhältnismäßig starken Stroms, wodurch ihre allgemeine Verwendbarkeit beeinträchtigt wird.

Das elektrische Licht bietet gegenüber allen andern Beleuchtungsarten große Vorteile dar. Seine Lichtstärke ist sehr viel größer, und seine Farbe ist eine ungleich schönere als z. B. die des Gaslichts, welches neben elektrischem Licht rötlich trüb erscheint. Die größte Ähnlichkeit hat der Beleuchtungseffekt, welchen e. L. hervorbringt, mit dem eines recht hellen Mondlichts. Da das elektrische Licht sehr weiß ist, so erscheinen auch alle Farben unverändert wie bei Tageslicht; selbst das zarteste Blau erleidet keine Nüancierung.

Fig. 17.

Bostonlampe.

In geschlossenen Räumen zeichnet sich das elektrische Licht vor jeder andern Beleuchtung dadurch vorteilhaft aus, daß es die Luft nicht erhitzt und verdirbt. Es ist also für größere Arbeitsräume äußerst wertvoll. In der letzten Zeit hat sich das elektrische Licht denn auch in der Praxis sehr schnell verbreitet; namentlich ist es auf Leuchttürmen, zu Straßenbeleuchtung, auf Bahnhöfen, in Fabriken, Theatern, Verkaufslokalen, in der Photographie als Ersatz des Sonnenlichts, bei der Schiffahrt, im Eisenbahnbetrieb und in der Landwirtschaft angewendet worden, und ohne Zweifel wird es sich bei weitern Fortschritten in der Herstellung noch ein großes Terrain erobern. So hat man in der Gärtnerei versucht, das Wachstum der Pflanzen dadurch zu beschleunigen, daß man sie nachts elektrisch beleuchtet, und für die Medizin verspricht das elektrische Licht große Erfolge durch die Konstruktion von Beleuchtungsapparaten, welche in Körperhöhlen bequem eingeführt werden können und sie so hell beleuchten, daß der Arzt von krankhaften Veränderungen ein deutliches Bild erhält. Eine ganz neue Situation ist aber für die elektrische Beleuchtung durch die Glühlampen geschaffen worden, welche ein milderes rötliches Licht als dasjenige, an welches wir gewöhnt sind, liefern, und nun erscheint dieselbe auch für kleinere Räume und in Privatverhältnissen verwendbar. Unter gewissen Bedingungen konkurriert e. L. schon jetzt siegreich mit Gaslicht, und es ist z. B. nicht unvorteilhaft, im Privathaus einen kleinen Motor aufzustellen, welcher eine dynamoelektrische Maschine zur Erzeugung des elektrischen Lichts betreibt.

Vgl. Fontaine, Die elektrische Beleuchtung (deutsch, 2. Aufl., Wien 1878); Ferrini, Technologie der Elektrizität und des Magnetismus (deutsch, Braunschweig 1879); Jablochkow, Note sur les procédés d’éclairage électrique (Par. 1878); Bernstein, Die elektrische Beleuchtung (Berl. 1879); Schellen, Die neuesten Fortschritte auf dem Gebiet der elektrischen Beleuchtung (Braunschw. 1880); Urbanitzky, Die elektrische Beleuchtung (Wien 1882); Uhland, Das elektrische Licht (Leipz. 1883); Alglave und Boulard, La lumière électrique (Par. 1882); Hagen, Die elektrische Beleuchtung (Berl. 1884).

Elektrisches Licht, für militärische Zwecke. Soviel bekannt, wurde für Kriegszwecke zuerst im Oktober 1855 bei der Beschießung der taurischen Festung Kinburn von der französischen Flotte e. L. verwendet, um die nächtliche Wiederherstellung der am Tage beschossenen Festungswerke zu verhindern. Die Franzosen bedienten sich seiner wieder bei den Belagerungen von Paris und Belfort 1870/71. Auf dem Montmartre und in Double Couronne vor St.-Denis waren Scheinwerfer aufgestellt, aber das elektrische Licht wurde noch von großen galvanischen Batterien erzeugt. Der Erfolg war zwar gering, teils wegen Unvollkommenheit der Beleuchtungsapparate, teils wegen Vorsicht der deutschen Truppen, die sich beim Erscheinen des Lichtbündels auf die Erde oder hinter Deckungen legten und ruhig verharrten, bis das Licht fortging, aber man hatte doch die Überzeugung gewonnen, daß e. L. mit verbesserten Apparaten für Kriegszwecke von Nutzen sein könnte. 1873 waren denn auch auf der Wiener Ausstellung von Siemens u. Halske in Berlin und Sautter-Lemonnier in Paris Apparate von bedeutend gesteigerter Leistungsfähigkeit aufgestellt, welche nach weiterer Entwickelung von 1877 an in den Kriegsmarinen wie in Küstenbefestigungen Verwendung fanden, zunächst auf den Panzerschiffen, um die nächtliche Annäherung feindlicher Torpedoboote, deren Einführung damals begonnen hatte, zu entdecken; aber diese Apparate waren feststehend oder doch nur sehr wenig für Ortswechsel geeignet, und für den Festungskrieg forderte man die Fahrbarkeit. Sautter-Lemonnier wie Siemens u. Halske, später Schuckert in Nürnberg und Fein in Stuttgart haben sodann in der Herstellung fahrbarer Apparate gewetteifert. Nachdem Versuche mit Sautter-Lemonnierschen Festungsapparaten in Deutschland nicht befriedigt hatten, gelangten die von Schuckert zur Einführung. Sie bestehen aus zwei mit 2 Pferden bespannten Wagen, von denen der eine die Dampfmaschine von 14 Pferdekräften zum Betrieb der Dynamomaschine, welche bei etwa 700 Umdrehungen in der Minute eine Lichtstarke von 30,000 Normalkerzen entwickelt, trägt; auf dem andern Wagen steht die elektrische Bogenlampe mit Scheinwerfer von 90 cm Öffnungsweite. Beide Wagen sind durch ein 100 m langes Leitungskabel verbunden. Man erzielt eine genügende Erleuchtung bis auf etwa 4 km und wird hier ein Streifen von 50–60 m belichtet. Durch Einschieben eines Zerstreuers (konvexe Cylinderlinsen) kann eine 8–10malige Verbreiterung des erleuchteten Gesichtsfeldes erzielt werden, wobei die Intensität des Lichtes entsprechend abnimmt. Der Scheinwerfer ist derart aufgehängt, daß er nach allen Seiten gerichtet werden kann, wie es das Absuchen des Vorfeldes erfordert. Für die Beobachtung ist ein Standpunkt 300–400 m oder weiter seitwärts und vorwärts des Scheinwerfers zweckmäßig, beide Standpunkte werden zur gegenseitigen Verständigung durch Fernsprecher (Feldtelegraphenkabel) verbunden.

Die Einführung weittragender kleinkalibriger Gewehre mit rauchschwachem Pulver kann es unter Umständen schwierig oder unmöglich machen, eine vom feindlichen Feuer beherrschte Fläche zu durchschreiten und dazu auffordern, die Dunkelheit zur Annäherung zu benutzen. Glaubt eine Truppe solchen nächtlichen Angriffen ausgesetzt zu sein, so ist sie genötigt, ihre Sicherheitslinien zu verstärken und womöglich weiter hinaus zu schieben. Zur Entlastung und Unterstützung des aufreibenden Sicherheitsdienstes hat man in neuer Zeit auch die Ausrüstung der Feldarmeen mit fahrbaren elektrischen Scheinwerfern in Aussicht genommen, wozu der vorbeschriebene von Schuckert mit Erfolg versucht wurde. Man verspricht sich namentlich dann Nutzen von seiner Anwendung, wenn man den Angriff des Feindes in einer vorbereiteten Stellung erwartet, zu welcher bestimmte Annäherungswege führen. In französischen Militärzeitschriften wird sogar die Ausrüstung von zur Nacht ausgesendeten Erkundungsabteilungen der Kavallerie mit kleinen fahrbaren Scheinwerfern besprochen. Täuschungen, zu denen das Orientieren nach dem elektrischen Scheinwerfer und das Erkennen ferner feststehender Gegenstände im elektrischen Licht Veranlassung gibt, sucht man durch genaue Orientierung am Tage vorher zu vermeiden. In Küstenwerken und auf Schiffen fallen diese Täuschungen zwar fort, aber auch hier erfordert das Erkennen feindlicher, grauschwarz angestrichener Schiffe ebenso große Übung wie die Beobachtungen zu Lande. Auf der Weltausstellung in Paris 1889 befanden sich fahrbare elektrische Festungsapparate von 35,000 Normalkerzen, aus einem Maschinen- und einem Projektorwagen (Sautter-Lemonnier) bestehend; ersterer trägt eine Parsensche Dampfturbine mit direkt gekuppelter Dynamomaschine (turbo-moteur électrique), die Turbinen machen 9000–10,000 Touren in der Minute. Jedes Armeekorps in Frankreich soll mit einem solchen Apparat M/88 ausgerüstet sein. Die Schweiz führt gleiche Apparate, aber mit Brotherhoodmaschinen. Ein Küstenapparat hatte einen aplanatischen Glasspiegel nach Mangin von 1,50 m Durchmesser mit einem Beleuchtungseffekt von 80–99,000 Normalkerzen. Auf Schiffen sind die Scheinwerfer in der Regel in den Marsen aufgestellt, die Innenräume, namentlich die Munitionskammern, sind durch Glühlampen erhellt. Kleinere fahrbare Scheinwerfer dienen auch zum Absuchen der Schlachtfelder nach Verwundeten. Um das Absuchen von Gebüschen, Gehöften etc. zu ermöglichen, hat man in England tragbare Glühlampen durch 50 m lange Lichtkabel mit der fahrbaren Dynamomaschine verbunden. Noch zweckmäßiger sind die auf Anregung des Roten Kreuz von Trouvé konstruierten selbständigen elektrischen Handlampen von 6 Normalkerzen und 3–4 Stunden Glühdauer, weil sie den Träger unabhängig vom Gelände machen und ihm das Absuchen von Wäldern gestatten. Fein in Stuttgart hat einen elektrischen Beleuchtungswagen in zwei Größen, sowohl für Fernbeleuchtung wie Teilungslicht zur Verwendung bei den Eisenbahntruppen gebaut. Sie gestatten den Betrieb von 6–8 Bogenlampen von je 500–1000 Normalkerzen und einiger Glühlampen, oder eines Einzellichts mit Scheinwerfer. Die Bogenlampen, durch Lichtkabel mit der Dynamomaschine verbunden, werden an mitgeführten eisernen Tragestangen aufgehängt, um nächtliche Arbeiten an Eisenbahnen, Straßen, Brücken etc. zu beleuchten. Es ist außerordentlich schwer, auf unbekannte Entfernungen aufgestellte Scheinwerfer durch Mitrailleusen- oder Gewehrfeuer zu treffen, weil selbst annähernd richtiges Abschätzen der Entfernung kaum möglich ist.