“Helle Köpfe” gibt es bei Jugend forscht in diesem Jahr bereits zum 50. Mal. Foto: www.istockphoto.com
„Es geht wieder los“ – unter diesem Motto feiert der Wettbewerb „Jugend forscht“ dieses Jahr sein 50-jähriges Jubiläum. In die Jahre gekommen ist der Wettbewerb jedoch nicht. Auch in diesem Jahr präsentieren Jungforscher wieder ihre taufrischen Ideen.
Ich bin schon gespannt, welche Projekte mich als Juror am 26. Februar im Gymnasium Bürgerwiese in Dresden erwarten. Bis Ende Januar haben die Schülerinnen und Schüler noch Zeit, ihre schriftliche Arbeit einzureichen.
Stichwort “Helle Köpfe”: Dazu fällt mir eine Arbeit des letzten Jahres aus dem Bereich Physik ein. Jungforscherin Annemarie Hahnewald wählte einen ganz alltäglichen Haushaltsgegenstand für ihre Projektarbeit - die Glühlampe. Aufgrund des EU-Verbots verschwinden diese zunehmend aus den Haushalten.
In ihrem Jugend-forscht-Projekt untersuchte Annemarie Hahnewald verschiedene Alternativen zur herkömmlichen Glühlampe. Foto: Weidner
Zeit, die Alternativen genauer unter die Lupe zu nehmen, dachte sich die damals 17 jährige Forscherin vom Humboldt-Gymnasium in Radeberg. In ihrer Arbeit verglich sie verschiedene Leuchtmittel – und dies nicht nur bezogen auf den Energieverbrauch, sondern auch auf ihre „Ausstrahlung“.
Zunächst stellte sie die Funktionsweise und den Aufbau aller untersuchten Leuchtmittel vor. Sie reichen von der herkömmlichen Glühlampe mit Kohlefaden, über verschiedene Halogen- und Leuchtstofflampen bis hin zu LED-Leuchtmitteln in unterschiedlichen Ausführungen.
Annemarie führte diverse Messreihen durch. Sie verglich zuerst die Beleuchtungsstärke in Lux mit dem Energiebedarf. Dabei normierte sie die Leistung der verschiedenen Leuchtmittel auf eine einheitliche Bezugsleistung von 25 Watt und berücksichtigte, dass die Helligkeit in verschiedenen Entfernungen und Abstrahlwinkeln zum Leuchtmittel unterschiedlich ausfällt.
Sie kam zu dem Ergebnis, dass neue LED-Leuchtmittel selbst in 2,3 Meter Entfernung noch eine bessere Lichtausbeute haben als herkömmliche Glühlampen in 0,2 Meter beziehungsweise Leuchtstoffröhren in 0,4 Meter Entfernung.
In Punkto Gleichmäßigkeit der Lichtausbeute weisen die neuen Glühlampen „ECO Halogen“ und Kompaktleuchtstofflampen die größte Konstanz auf, wobei sie trotzdem deutlich „schlechter“ abschneiden als moderne LED-Leuchten. Diese lassen bei großen Abstrahlwinkeln jedoch stark nach.
Wenn Sie sich noch mehr in dieses Thema vertiefen wollen, empfehle ich Ihnen dieses Video von Watt24. Es gibt einen Überblick über aktuelle Alternativen zur Glühlampe und betrachtet neben den Wirkungsgraden der Leuchtmittel auch deren unterschiedliche Abstrahlwinkel.
In ihrem Projekt maß Annemarie ebenfalls die Temperatur der Leuchtmittel nach unterschiedlichen Betriebszeiten, um genauer über deren Effektivität urteilen zu können. Je mehr Energie das Leuchtmittel in Wärme umwandelt und an die Umgebung abgibt, umso geringer ist seine Lichtausbeute.
Die Jungforscherin kam zu dem Ergebnis, dass sich herkömmliche Glühlampen am stärksten aufheizen. Sie wandeln 95 Prozent der Energie in Wärme um. Bereits nach 60 Minuten erreichen sie eine Temperatur von 155 Grad Celsius. Halogenlampen werden mit bis zu 130 Grad Celsius auch erstaunlich heiß. Bei LED-Leuchtmitteln maß sie nach einer Stunde nur eine Temperatur von 65 Grad Celsius.
Für gemütliche und entspannte Lichtsituationen sollten Sie ein Leuchtmittel mit hohem Rotanteil wählen. Foto: Andreas Hermsdorf / pixelio.de
Darüber hinaus betrachtete Annemarie auch die Farbtemperatur der Leuchtmittel, welche Einfluss auf das menschliche Empfinden hat. Ein gelbliches und somit besonders warmes Licht strahlt die herkömmliche Glühbirne aus.
Das belegte Annemarie durch eine Spektralanalyse. Sie brach das Licht mittels einer Experimentiervorrichtung, die aus Spalt und Streulinse bestand, in die einzelnen Farbbestandteile auf. Das gelbliche Licht der Glühbirne hat ein breites Farbspektrum und ihr Rotanteil ist größer als der Blauanteil. Dadurch wirkt es auf uns warm, gemütlich und entspannend.
Bei der Leuchtstoffröhre ist der Blauanteil deutlich größer. Das weiße Licht wirkt dadurch kälter. Es ist ideal zum konzentrierten Arbeiten.
Einen direkten Bezug zum Energieverbrauch hat die Farbtemperatur übrigens nicht, sie ist aber entscheidend für den Einsatzzweck des Leuchtmittels. Um eine gemütliche Atmosphäre im Wohnzimmer herzustellen, ist eine Leuchtstoffröhre deshalb nicht die geeignete Wahl. 
Einen eindeutigen Sieger unter den Alternativen zur Glühlampe konnte Annemarie nicht ausmachen. Die modernen LED-Leuchtmittel liegen in punkto Energieverbrauch klar vorne, jedoch weisen sie auch Nachteile auf – zum Beispiel im Abstrahlwinkel. So kam die junge Forscherin zu dem Schluss, dass auch immer der Einsatzzweck beachtet werden muss, um das geeignete Leuchtmittel auszuwählen.
Welche Erfahrungen haben Sie mit den verschiedenen Leuchtmitteln gemacht? Setzen Sie konsequent LED-Lampen ein? Oder schlummert in ihren Fassungen noch die ein oder andere herkömmliche Glühbirne? Ich freue mich über Ihre Kommentare.