Titel: Heim, Messungen an gebräuchlichen Lichtquellen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1887, Band 266 (S. 37–44)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj266/ar266013

Lichtstärke und Materialverbrauch, der gebräuchlichen Lichtquellen.

C. Heim in Hannover stellte im elektrotechnischen Institut der dortigen Hochschule Messungen an über die Leuchtkraft und den Materialverbrauch der verbreitetsten Lichtquellen. Zu den Versuchen diente das Photometer des Instituts mit einer Banklänge von zweimal 6m, so daſs für jede Helligkeit die passende Entfernung der Vergleichsflamme hergestellt werden konnte. Hierdurch wurde der Fehler, der durch die räumliche Ausdehnung der Flammen entsteht, bis unter 1 Proc. gebracht. Als Lichteinheit diente die englische Normal-(Parlaments-)Kerze bei |38| 45mm Flammenhöhe.1) Als Vergleichslichtquellen wurden nach dem Vorgange von H. Krüss (vgl. 1884 252 * 465) Erdöllampen von verschiedener Stärke benutzt, deren Gleichmäſsigkeit in der Helligkeit bei richtiger Behandlung nichts zu wünschen übrig lieſs. Schraubt man einen gewöhnlichen Rundbrenner nach dem Anzünden so langsam in die Höhe, daſs nach einer Viertelstunde die normale Lichtstärke erreicht ist und läſst nun eine Viertelstunde voll brennen, so ändert sich in der folgenden Stunde die Lichtstärke um höchstens 2 Procent. Alle Lichtquellen wurden in horizontaler Richtung sowie unter 45° nach abwärts gemessen. Zu letzteren Messungen diente ein Krüss'scher Spiegel (vgl. 1886 260 73). Bei gröſseren Lichtquellen reichte die Spiegelfläche nicht aus; es wurde daher ein gröſserer, von 30cm Durchmesser, auf dem ersten befestigt. Die Absorption des Lichtes durch beide Spiegel ergab sich zu 10,1 bezieh. 31,0 Procent.

Aus den angestellten Messungen ging hervor, daſs die Absorptionscoefficienten der Spiegel für so verschiedenfarbiges Licht als die untersuchten Lichtquellen geben, nicht wesentlich von einander abweichen; die Werthe schwankten nicht mehr als die mittels einfachen Petroleumlichtes ohne Spiegel erhaltenen. Danach konnte bei der Untersuchung von Bogen- wie auch von Petroleumlicht und von anderen Flammen die gleiche Absorption durch die Spiegel angenommen werden.

Gemessen wurde die Helligkeit folgender Lichtquellen: Erdöllampen, Gasbrenner, elektrische Bogenlampen, Glühlampen, Magnesiumlampen. Jede Lichtquelle wurde mehrmals, gewöhnlich dreimal, an verschiedenen Tagen geprüft und aus den erhaltenen Zahlen das Mittel genommen. Dabei lag zu Grunde, daſs innerhalb der Grenzen der erhaltenen Einzelwerthe die Lichtstärke sich proportional dem Materialverbrauche ändere. Die Messungen wurden in groſser Anzahl stets durch zwei Beobachter angestellt, bei sehr schwankender Lichtstärke deren 40 bis 50. Die Vergleichslampen wurden zu Anfang und Schluſs jedes Versuches mit der Normalkerze gemessen, bei Anwendung von 2 Vergleichslampen auch diese viertelstündlich unter einander verglichen. Für die Erhaltung reiner Luft im Photometerraume war ebenfalls Sorge getragen.

Erdöllampen.

Als Brennmaterial diente das sogen. Kaiseröl, ein raffinirtes Erdöl vom spec. Gew. 0,796 bei 18°. Der Oelverbrauch wurde durch Wägen der Lampe vor und nach dem Versuche festgestellt. Für die |39| Leistung der einzelnen Lampen ist die vorletzte Columne der nachstehenden Tabelle charakteristisch, welche das Verhältniſs des stündlichen Verbrauches zur Lichtstärke angibt.

Tabelle I.




Name der Lampe
Durch-
messer
des
Brenners
Winkel
mit der Ho-
rizontalen
Lichtstärke
in Normal-
kerzen
Oelver-
brauch
pro
Stunde
Verbrauch
in der
Stunde zur Lichtstärke



Bemerkungen
mm g
Gewöhnl. Rundbrenner 25 16,1 54,2 3,37 Kaiseröl
„ „ 45° 12,3 53,6 4,36
Rundbr. mit Platte, klein. 30 19,2 63,4 3,30
„ „ „ „ 45° 11,1 61,1 5,51
Rundbr. mit Platte, gross. 62 67,3 229 3,40
„ „ „ „ 45° 33,9 228 6,72
Kosmos-Vulkanbrenner
„ „
30

45°
22,9
17,8
84,9
85,5
3,70
4,80
Amerikan.
Erdöl
„ „ 22,8 81,7 3,58 Kaiseröl

Die Zahlen der Tabelle berechtigen zu folgenden Schlüssen: Trotz der Verschiedenheit in den Lampenconstructionen ist die Leistung sämmtlicher untersuchter Lampen, in horizontaler Richtung gemessen, ungefähr die gleiche. Durch Vergröſserung des Lampenmodells wird die Leistung nicht erhöht. Unter 45° gemessen nimmt die Lichtstärke um so mehr ab, je gröſser der Brennerdurchmesser, dies rührt hauptsächlich daher, daſs bei den kleineren Lampen die Flamme mehr hoch als breit ist, während die gröſseren eine breite, aber weniger hohe Flamme besitzen. Die günstigste Leistung zeigt der gewöhnliche Rundbrenner mit langgestreckter Flamme von 70 bis 80mm Flammenhöhe, wenn man berücksichtigt, daſs bei 45° der Oelverbrauch in der Stunde und Kerzenstärke nur um 29 Proc. gröſser ist als in horizontaler Richtung, während z.B. der gröſste der gemessenen Brenner unter 45° den doppelten Verbrauch für die Stundenkerze erfordert als in horizontaler Richtung. Nach dem gewöhnlichen Rundbrenner ergibt der Kosmos-Vulkanbrenner die beste Lichtvertheilung vermöge der scheibenförmig ausgebreiteten Form seiner Flamme.

Wie sehr der Nutzeffect einer Erdöllampe abnimmt, wenn man die Flamme nicht bis zur vollen Höhe einstellt, ergibt sich aus folgender Tabelle. Die Versuche sind mit dem gewöhnlichen Rundbrenner ausgeführt.

Tabelle I a.


Winkel

Lichtstärke
Verbrauch für
1 Stunde
Verbrauch für
1 Kerze u. Stunde
0 18,9 58,4 3,09
0 16,8 56,0 3,33
0 15,0 54,8 3,65
0 12,7 50,7 3,99

Durch Anwendung von Reflectoren kann selbstverständlich die Wirkung der Erdölbrenner, wie die jeder Lichtquelle, nach bestimmten Richtungen bedeutend erhöht werden.

|40|

Gasbrenner.

Die Messung des Gasverbrauchs geschah viertelstündlich mittels geaichter Gasmesser. Die zu untersuchenden Regenerativbrenner brannten stets eine halbe Stunde vor den Messungen, kleinere Brenner reichlich so lange als zur Erwärmung von Cylinder und der anderen Theile nothwendig war. Alle Versuche wurden Vormittags ausgeführt, um keinen plötzlichen Aenderungen des Gasdruckes ausgesetzt zu sein. Argand- und Schnittbrenner brannten mit mittlerer Höhe, Regenerativbrenner mit Flamme von vorgeschriebener Gröſse. Zum Abzüge der Verbrennungsgase befand sich über der Flamme unter der Zimmerdecke ein Ventilationsschacht.

Alle Versuche wurden mit dem Leuchtgase der Gasfabrik Hannover ausgeführt, welches ungefähr das in Deutschland allgemein übliche, dabei ziemlich gleichmäſsig sein soll. Die Ebene des Schnittbrenners stand bei der Messung senkrecht zur Photometerachse. Die Leuchtkraft der Flamme ist unter verschiedenen Winkeln gemessen ziemlich gleichmäſsig, vorausgesetzt, daſs nicht Theile der Flamme durch den Brenner verdeckt werden.

Tabelle II.




Name des Brenners
Winkel mit der
Horizontalen
Lichtstärke in
Normalkerzen
Gasverbrauch
in der Stunde
Gasverbrauch
für 1 Kerzen-
stärke und
Stunde



Bemerkungen
cbm
Schnittbrenner

45°
16,9
17,2
0,251
0,256
14,8
14,9
Mittlere Gröſse, sog.
Sechscubikfuſsbrenn.
Argandbrenner 21,9 0,239 10,9
45° 19,4 0,241 12,4

Auer's Gasglühlicht
„ „


45°

14,41)
10,5

0,0951
0,1037

6,60
9,88
Ende Dec. v. J. von
J. Pintsch in Berlin
als das neueste Mo-
dell bezogen.
Siemens' Regenerativbrenner Nr. 3 65,3 0,460 7,05
„ „ „ 3 45° 46,9 0,456 9,75
„ „ „ 1 222 1,621 7,30
„ „ „ 1 30° 162 1,614 9,96
„ „ „ 1 45° 132 1,604 12,2
Wenhambrenner Nr. 2 28,4 0,249 8,77
„ „ 2 45° 44,5 0,257 5,77
„ „ 2 90° 45,8 0,256 5,58
„ „ 4 99 0,685 6,92
„ „ 4 25° 152 0,686 4,51
„ „ 4 45° 170 0,677 3,98
„ „ 4 65° 200 0,685 3,42
„ „ 4 90° 202 0,671 3,33

Bekanntlich wird durch Erhöhung der Verbrennungstemperatur wie durch Verbesserung der Brenner die Leuchtkraft bedeutend erhöht; die Zahlen der vorletzten Columne, „Gasverbrauch für 1 Stunde |41| und Kerzenstärke“ zeigt die Leistung des betreffenden Brenners. Der Schnittbrenner wird durch den Argandbrenner übertroffen, letzterer wieder durch den Siemens'schen Regenerativbrenner. Bei letzterem wird wie bei den Erdöllampen durch Vergröſserung des Modells die Leistung nicht erhöht. Unter 45° arbeitet sogar der kleine Brenner vortheilhafter als der gröſsere in Folge der mehr länglichen Form seiner Flamme. Bei dem breiteren Nr. 1 verdeckt bei 45° die Brennerhülse einen groſsen Theil der Flamme. Die ungünstige Vertheilung der Lichtstärke, nämlich das Maximum in horizontaler Richtung, haben Siemens- und Argandbrenner gemeinsam.

Günstiger wirkt die Wenhamlampe, welche unter 90°, also vertikal abwärts, die gröſste Lichtstärke besitzt; bis zu 45° nimmt dieselbe nur unerheblich ab. Deshalb erscheint sie zur Beleuchtung von geschlossenen Räumen besonders geeignet. Auſserdem nutzt unter den gemessenen Brennern die Wenhamlampe das Gas am besten aus, wie die Vergleichung unter 45° ergibt. Bei gleicher Gasmenge wird die 3½fache Lichtstärke als bei Anwendung von Schnittbrennern erreicht. Das gröſsere Modell ergibt auſserdem unter allen Winkeln bessere Leistung als das kleine. Auch durch Gebrauch des Auer'schen Glühkörpers läſst sich der Leuchtwerth des Gases Schnitt- und Argandbrennern gegenüber erheblich steigern.2)

Elektrische Bogenlampen.

Es wurden drei der verbreitetsten Constructionen gemessen. Als Stromquelle wurde eine Compoundmaschine von 100 V benutzt; auſserdem war die Maschine, um sie voll zu beanspruchen, mit entsprechend groſsem Rheostatenwiderstand belastet. Als Strom- bezieh. Spannungsmesser dienten verschiedene Federgalvanometer und ein Torsionsgalvanometer. Die obere Kohle war stets Dochtkohle, die unteren Stifte homogene Kohle.

Beim Photometriren der so verschieden gefärbten Lichtquellen wie Bogenlampe gegen Erdöllampe ergab sich, daſs bei einiger Uebung die Einstellungen genügend sicher waren; damit waren die Vorrichtungen, den Unterschied der Farben theilweise auszugleichen, wie z.B. Krüss' Compensations-Photometer3) unnöthig geworden. Die von beiden Beobachtern erhaltenen Resultate wichen nur um höchstens 5 Proc. von einander ab; wahrscheinlich ist davon noch ein groſser Theil auf die Lichtschwankungen der Lampe zurückzuführen.

Die letzte Columne auf Tabelle S. 42 gibt die Anzahl Kerzenstärken, die man für 1 mechanische Pferdestärke, welche der Riemenscheibe der Dynamomaschine zugeführt wird, erhält. Diese Werthe sind berechnet

|42|

Tabelle III.



Name der Bogenlampe
Durchmesser
der Kohlen
Bogenlänge Winkel mit der
Horizontalen
Lichtstärke in
Normalkerzen
Elektr. Arbeit
in Voltampère
Voltampère
für die
Kerzenstärke
Kerzenstärke
für 1 P. S.
mm mm
Pieper (Nebenschluſslampe) oben 6,7*)
unten 5,0
2 126 160 1,27 433
„ „ 2 45° 377 153 0,405 1360
Piette-Krizik (Schuckert) Differentiall. 10 4 220 414 1,88 293
„ „ „ 4 45° 1420 413 0,291 1890
Siemens und Halske Differentiallampe 14 4–5 575 918 1,60 344
„ „ „ „ 4–5 45° 3830 912 0,238 2310

unter der Annahme eines Güteverhältnisses von 75 Procent auf die Dynamomaschine.

Ueber die Leistungen der betreffenden Lampen geben nur die unter 45° erhaltenen Werthe ein richtiges Urtheil. Die Lichtstärke in horizontaler Richtung schwankt beträchtlich, da sie schon bei jeder kleinen Veränderung in der Lage des Lichtbogens zu- oder abnimmt; die hierfür oben angegebenen Zahlen sind Mittel aus vielen Messungen. Auch bei Bogenlampen wird durch Vergröſserung des Modells bezieh. durch Steigerung der Stromstärke die Leistung der Lampe verbessert, in Folge Erhöhung der Temperatur des leuchtenden Theiles. So zeigt, unter 45° gemessen, die Schuckert'sche Lampe von 8 Ampere eine um 39 Proc., die Siemens-Lampe von 20 Ampère eine um 70 Proc. gröſsere Leistung als die Pieper-Lampe von 4 Ampère. Der Nutzeffect lieſs sich noch etwas steigern durch Vergröſserung der Länge des Lichtbogens, auch wurde die Vertheilung des Lichtes nach verschiedenen Richtungen gleichmäſsiger. Doch nahmen zugleich die Schwankungen in den einzelnen Regulirperioden zu, weshalb, um gleichmäſsiges Brennen zu erzielen, sämmtliche Lampen auf mittlere Bogenlänge eingestellt wurden.

Glühlampen.

Es wurden Versuche angestellt mit den zur Zeit in Deutschland -üblichen Arten und nur mit 16 kerzigen Lampen von etwa 100 V. Die Spannungsmessung geschah mittels eines geaichten Spiegelgalvanometers; es war dafür Sorge getragen, daſs die Spannung an den Klemmen der Lampe während der Messung nur unmerklich schwanken konnte. Alle Lampen wurden nur in horizontaler Richtung photometrirt, so daſs die Achse des Photometers senkrecht zur Ebene des Kohlenfadens stand, ausgenommen die älteren Edison-Lampen, die in der sogen. Maximalstellung gemessen wurden. Von jeder Lampensorte sind mindestens 3 Exemplare untersucht worden. Den erhaltenen Zahlenwerthen ist |43| wie vorher die von der mechanischen Pferdekraft zu erzielende Lichtstärke beigefügt, wobei ebenfalls für die Dynamomaschine ein Güteverhältniſs von 75 Proc. angenommen wurde. Diese Leistung wird schon von kleinen Compoundmaschinen erreicht, während gröſsere Modelle der besseren Constructionen bis zu 90 Proc. zu liefern im Stande sind.

Tabelle IV.


Name der Glühlampe
Lichtstärke Elektrische
Arbeit in
Voltampère
Volltampère
für
1 Kerzen-
stärke
Kerzen
für 1 P. S.
Lampen
für 1 P. S.
Edison (älteres Modell) 16 72 4,50 122 7,6
Edison (neueres Modell, Deutsche Edison-
Gesellschaft)

16

60

3,75

147

9,2
Swan (älteres Modell) 16 66 4,13 133 8,3
Swan (neueres Modell) 16 56 3,50 157 9,8
Siemens und Halske 16 52 3,25 169 10,6
Bernstein (Elektrotechnische Fabrik Cannstatt) 16 56 3,50 157 9,8

Magnesiumlampe.

Eine Magnesiumlampe, von A. Grätzel in Hannover stammend, wurde photometrirt und auf den Materialverbrauch untersucht. In der Lampe konnten bis zu 8 Magnesiumbänder von 2mm,5 Breite und 0mm,13 Dicke gebrannt werden. Die Schwankungen der Lichtstärke verlaufen allmählicher als bei einer gut regulirten Bogenlampe, sind aber gut nur am Photometerschirm, dem bloſsen Auge jedoch kaum sichtbar. Der weiſse Rauch von Magnesiumoxyd, der bei der Verbrennung entsteht, zieht durch eine Ventilationsöffnung ab. Das Abzugsrohr ist mit dem Reflector fest verbunden, so daſs die Lampe ohne Reflector nicht benutzt werden kann. Um die Lichtstärke ohne Refleetor zu erhalten, wurde derselbe mit mattem schwarzem Papiere verklebt. Zuletzt wurde die Lichtstärke auch mit Reflector geprüft, in beiden Fällen mit 1 bis 8 Magnesiumbändern. Die Oeffnung des parabolischen Reflectors hat 39cm Durchmesser.

Die Lichtstärke wurde in horizontaler Richtung gemessen; unter 33° angestellte Messungen ergaben eine Abnahme der Lichtstärke von etwa 25 Proc.

Tabelle V.



Zahl der
Bänder
Lichtstärke in Normalkerzen Ohne Reflector


Ohne Reflector


Mit Reflector

Kerzenstärken
für 1 Band
Magnesium-
Verbrauch
für 1 Stunde
und Band
Magnesium-
Verbrauch
für 1 Stunde
und 100 Nor-
malkerzen
1 150 3200 150 16,7 11,14
2 237 5880 118,7 16,7 14,10
4 450 8000 112,5 16,7 14,80
6 700 11300 117 16,7 14,15
8 950 17000 119 16,7 14,03
|44|

Die Lichtstärke für 1 Band ist demnach am gröſsten, wenn nur ein solches brennt; sie sinkt von 150 auf 118,7, sobald ein zweites Band hinzukommt; mit mehr Bändern bleibt sie aber ziemlich constant. Der Verbrauch an Magnesium beträgt bei 8 brennenden Lampen für 1 Stunde 0k,134. 1k kostet zur Zeit 45 M., die Stunde Brennzeit kommt in Folge dessen auf etwa 6 M. zu stehen. Die untersuchte Lampe schiebt in der Stunde 32m von jedem Bande vor; diese Geschwindigkeit kann jedoch beträchtlich vermindert werden, ohne daſs die Lichtstärke merklich abnimmt. Neuere Lampenconstructionen schieben nur 24m vor.

Der Preis ist selbst bei den besten Constructionen und bei noch billigerem Preise des Magnesiums als dem augenblicklichen noch viel zu hoch, so daſs an eine Concurrenz des Magnesiumlichtes mit Gas- oder elektrischer Beleuchtung vorläufig nicht zu denken ist. Dagegen ist dasselbe zur Herstellung einer intensiven Beleuchtung auf kurze Zeit vorzüglich geeignet; die Lampe ist leicht transportabel, zum Entzünden genügt ein gewöhnliches Streichhölzchen und auch das Auslöschen ist rasch vorgenommen. Das Magnesiumlicht eignet sich daher zu nächtlichen Signalzwecken, zum Photographiren in dunklen Räumen, zu manchen auf den Effect berechneten Beleuchtungszwecken in Theatern ausgezeichnet. (Nach dem Journal für Gasbeleuchtung 1887 Bd. 30 S. 671.)

W. Leybold.

|38|

Verfasser ist wohl im Irrthum, wenn er sagt: „Es wurde nur bei dieser Höhe verglichen, da die bei Gasanstalten vielfach gebräuchliche Methode, während 10 bis 15 Minuten eine gröſsere Anzahl von Einstellungen bei verschieden groſser Flamme vorzunehmen und das Mittel aus diesen Einzelwerthen zu benutzen, ein etwas abweichendes Resultat ergibt.“ Unseres Wissens wird diese Methode in Gasanstalten nirgends benutzt, da sie falsche Resultate liefert (vgl. die Schwankungen der Kerze. Krüss, Journal für Gasbeleuchtung 1883 S. 513).

|40|

* Jedenfalls wurde ein neuer Leuchtkörper verwendet, da die Leuchtkraft desselben schon nach einigen Tagen beträchtlich abnimmt.

|41|

Wenigstens mit neuen Glühkörpern.

|41|

Vgl. 1886 260 * 73.

|42|

Es wurden dünnere Kohlenstifte verwandt, als sie gewöhnlich in den Pieper-Lampen im Gebrauche sind. Letztere sind im Verhältnisse zur normalen Bogenlänge der Lampe zu dick und vermindern so die Leistung.

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