Gluehlampen - Wirkungsgrad und UV-Belastung

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Hallo,
ich hörte kürzlich die Behauptung, der vermehrte Einsatz von Halogenglühlampen würde die Hautkrebsinzidenz erhöhen. Die Begründung
dafür sollte deren erhöhte UV-C-Emission sein.
Das erschien mir ziemlich absurd, deswegen habe ich mal ein bißchen gerechnet:
Annahmen: - Die Glühfäden von Metallfadenglühlampen emittieren wie Schwarze Strahler, d. h. das Emissionsspektrum kann durch das Plancksche Strahlungsgesetz beschrieben werden. - Die Emissionstemperaturen werden zu 2700 K für normale Glühlampen und zu 3000 K für Halogenlampen angenommen. - Als sichtbares Licht wird der Wellenlängenbereich von 380-780 nm angesehen, als UV-C der Wellenlängenbereich von 200-280 nm (der kurzwelligere Vakuum-UV-Bereich von 100-200 nm wird nicht betrachtet, weil dort erstens kaum emittiert wird und zweitens diese extrem kurzen Wellenlängen nicht wirksam werden können, weil sie bereits im Lampenglas und der umgebenden Luft stark absorbiert werden).
Man erhält im Wellenlängenbereich maximale spektrale Emissionsdichten für 2700 K bei 1073 nm und für 3000 K bei 966 nm (in der Frequenzbereichsdarstellung liegen die Maxima um den Faktor 1,76 in den langwelligeren Bereich verschoben). Das fand ich zunächst einmal schon ziemlich verblüffend: Für Glühlampen werden Wirkungsgrade von 3 % (Normalglühlampen) und 4-5 % bei Halogenlampen angegeben - bei 2700 K liegen aber schon 8,7 % der Strahllungsleistung im Sichtbaren, bei 3000 K sogar 13,1 % (ca. 51 % mehr). Die Diskrepanz ist wohl dadurch zu erklären, daß die Lichtstrahlung noch mit der spektralen Empfindlichkeitskurve des Ausges bewertet werden muß, wobei die Referenzwellenlänge im Bereich der höchsten Empfindlichkeit bei 555 nm liegt - im Grünen liegen die spektralen Emissionsdichten der Glühlampen aber schon wieder deutlich niedriger, zudem wird wohl auch nicht die maxiaml mögliche Abstrahlung erreicht, sondern ein Teil des Lichts bereits in der Lampe wieder absorbiert.
Interessiert hatte mich aber die UV-C-Emission: Nach der Strahlungsformel kann der UV-C-Anteil bei 2700 K höchstens 8,9e-6 der Gesamtleistung (ca. 0,10 Promille der Lichtleistung) und bei 3000 K höchstens 4,3e-5 der Gesamtleistung (ca. 0,33 Promille der Lichtleistung) betragen. Halogenlampen emittieren, bezogen auf die elektrische Leistung, also möglicherweise die 4,8-fache UV-C-Menge gegenüber Normalglühlampen und bezogen auf die Lichtleistung die 3,2-fache Intensität.
Der Punkt ist aber: Bezogen auf die winzigen Gesamtintensitäten kann ich mir schlicht nicht vorstellen, daß die Exposition mit Glühlampenlicht ein Krebsinduktion bewirken könnte. Also ist das wohl ein Märchen (kennt jemand die Quelle?), oder gibt es andere Emissionsmechanismen (z. B. eine Art Röntgenstrahlung durch freie Elektronen im Kolben, die einige 10 oder 100 eV Quantenenergie erzeugen könnten)?
Gruß aus Bremen Ralf
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On 18.02.2010 14:12, Ralf . K u s m i e r z wrote:

....
Es ist schlicht Unsinn. Es war richtig, dass früher insbesondere die Niedervolt-Halogenlampen deutlich UV bis in UVB abgegeben haben. Ich konnte damit gut OH-Absorptionsmessungen bei 310nm durchführen, allerdings auf der Basis von Photon Counting. Dass es sich dabei um irgendwie medizinisch signifikanten Mengen handelt, hatte ich schon damals bezweifelt. Da müsste man dann auch Gasherde wegen UV-Emissionen verbieten ;-].
Wie dem auch sei, alles Schnee von gestern. Seit Jahren sind die Quarzgläser mit Cer oder dergleichen dotiert, welche das UV absorbieren. Steht dann ja auch fett "UV-Stop" oder so was drauf. Seither funktionieren meine Messungen auch nicht mehr, gewisse Spektrometerhersteller sind da jetzt ganz schön am Rotieren ;-).
Geheimnisvolle Vorgänge, die zu Röntgenstrahlen führen könnten, kann ich mir nicht vorstellen. Die Lampe ist mit vergleichsweise hohem Druck an Inertgas, Argon oder Krypton, bei 230V plus Stickstoff, gefüllt. Die von dir genannten Energien kämen eh nicht durch Quarz hindurch.
--
mfg Rolf Bombach

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Rolf Bombach schrieb:

Immerhin könnte ein Elektron, bei sqrt(2)*230 V Potentialdifferenz im Vakuum beschleunigt, beim Aufschlag maximal Licht der Wellenlänge 0.6*10^-10 m erzeugen.
Anders ausgedrückt sind eben 230 eV ein paar hundert eVolt mehr als die potentielle Energie der Bindung pro Atom in organischen Verbindungen.
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Roland Franzius

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Roland Franzius schrieb:

Besonders bei der Gattung Rntgenrhre ist das bei Bremsung der Elektronen durch Cu-Block signifikant. ;-)
-- mfg hdw
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Kennst du eine Röntgenröhre die mit 230V funktioniert? Nur her damit, es winken dir enorme Geldpreise zu.

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Selber denken macht klug.

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Roland Franzius schrieb:

Im Vakuum. Hamwer aber nicht. Die Halogenlampe lebt nicht wegen irgendwelcher Halogentricks so lange, sondern wegen des hohen Drucks an Inertgas. Die mittlere freie Weglänge von Elektronen in 1 bar Krypton soll ja nicht so dolle sein.
Die 325eV sind der theoretische Maximalwert. Allfälliges Maximum wäre eh darunter. Der Wirkungsgrad dürfte allenfalls um epsilon von Null verschieden sein.
X-rays dieser Wellenlänge werden allerdings nicht aus dem Glas rauskommen. Auch in Luft gebe ich denen allenfalls ein paar Millimeter.

Ja. Saach ich doch. Ganze Generationen, welche den grössten Teil des Lebens an Röhrenradios verbracht haben, wurden dahingerafft!!!11! Viele davon starben an Krebs. Das hat erst mit der Einführung der Transistorradios aufgehört!! Verbietet Radioröhren!!!1!!! SIE haben jetzt aber mit Gehirnwellenübertragung den Wahn in die Köpfe harmloser Musikfreunde gesetzt, man müsse wieder Radioröhren in den Anlagen verwenden. Das ist natürlich ein heimtückischer Anschlag auf das Leben der freien Arbeiterklasse!!1 Damit sollen die nicht illuminierten dezimalisiert werden!1!! Ein einfacher Helm, leicht selbst gebaut aus Alufolie, schützt nicht nur gegen die Gedankenmanipulation, sondern auch gegen die Todesstrahlen aus dem Röhrenradio!!13!
--
mfg Rolf Bombach

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Wie funktionieren eigentlich die sog. Schwarzlichtlampen in Glhlampenform? Da muss doch wenigstens ein bisschen UV-Licht rauskommen, um Fluoreszenzen anzuregen. Gruss Harald
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Nach meiner Erfahrung eher gar nicht.

Genau da sehe ich das Problem...
-ras
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Ralph A. Schmid

http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de /
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begin quoting, Harald Wilhelms schrieb:

Sichtbares Licht absorbieren.

Ja, UV-A, knapp 0,1 Promille der el. Leistung, also ca. 1 % der Lichtleistung. (Das Himmelslicht sollte deutlich höhere (harmlose) UV-A-Anteile haben.
Hm, wo kriege ich eine kaputte Schwarzlichtlampe mit heilem Glaskolben her? Ich hätte da eine Idee...
Gruß aus Bremen Ralf
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begin quoting, Ralf . K u s m i e r z schrieb:

Die taugt aber nichts. Inzwischen habe ich nämlich herausgefunden, daß eine Schwarzlichtglühlampe mit 75 W Aufnahmeleistung, die man für ca. 5 E kaufen kann, lediglich knapp 10 % der UV-Strahlung abgibt, die eine UV-LED für 1 E bei einer Leistung von ca. 0,1 W erzeugt. (Ob das LED-Licht UV ist, ist eine Definitionsfrage: Es liegt ganz knapp im Sichtbaren.)
[Follow-UpTo: de.sci.ing.elektrotechnik]
Gruß aus Bremen Ralf
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wrote:
...Schwarzlichtlampe...

Das hatte ich schon vor ca. 30 Jahren herausgefunden. Damals gab es diese kleinen 4W-Leuchstofflampen, die zur "Beleuchtung" eines normalen Wohnzimmers vllig ausreichten. Im Gegensatz zu den 75W Glh- lampen, die eigentlich nur lila aussahen. Warum haben diese UV-Leuchstofflampen eigentlich noch einen Leuchtstoff drinnen? Eigentlich wrde da doch Klarglas reichen?

Hmm, ich habe meine "Geldscheinprfer-LED" mal nachmessen lassen. Der Peak lag bei 320nm. Das ist wohl eigentlich nicht mehr sichtbar, allerdings hat die LED noch einen deutlichen blauen "Schwanz". Was mich nur wundert, warum sehen diese LEDs eigentlich blau und nicht violett aus? Gruss Harald
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begin quoting, Harald Wilhelms schrieb:

Nee, die primäre Strahlung ist die "harte" Quecksilberlinie bei 254 nm - die muß schon noch "runtergemischt" werden, um in den UV-A-Bereich zu kommen. (Mal abgesehen davon, daß die durch Glas gar nicht so gut durchkommt.)

Es gibt offenbar unterschiedliche: Bei einigen Elektronikhändlern habe ich welche mit Emissionen bei 400 nm gesehen.

Sicher nicht, die Grenze liegt bei 380 nm.

Vermutlich Fluoreszenz.

Dafür müßte man spektralreine (nicht-fluoreszierende) Lichtquellen benutzen - der Farbeindruck ist wohl auch subjektiv.
Gruß aus Bremen Ralf
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Ralf . K u s m i e r z schrieb:

Da braucht man nicht lange rechnen. Normal käufliche Halogenlampen sind mit UV-Filter ausgestattet und dürfen meines Wissens gar nicht ohne verkauft werden. Ausnahmen sind nur die Lampfen für die Op-Leuchten der Ärzte. Da ist der UV-Anteil wg. der desinfizierenden Wirkung ja sogar ausdrücklich gewünscht. Die Lampen sind rein optisch kaum voneinander zu unterscheiden. Technisch brauchen die Op-Lampen allerdings eine höhere Betriebsspannung, so dass im Falle der Verwechslung in Normalleuchten die Lampe nur ganz schwach leuchtet und der UV-Anteil deshalb kaum auftreten kann. Außerdem hat das Weglassen des UV-Filters einen deftigen Medizinpreis, der in den meisten Fällen auch schon eine Verwechslung verhindert.

Was sich im UV-Anteil deutlich bemerkbar macht.

Als Lampenglas wird für Halogenlampen i.d.R. Quarzglas verwendet, weil es den hohen Temperaturen standhält. Dieses Glas ist sehr wohl UV-durchlässig. Für Glühlampen braucht man bei weitem keine so hohe Temperaturbeständigkeit. Da tun's auch andere (billigere) Gläser, die deutlich weniger UV durch lassen.

Das kann ich mir auch nicht vorstellen. Glüh- und Halogenlampen sind in diesem Zusammenhang als zwei paar Stiefel zu sehen.
Leuchtstoffröhren sind vom Ansatz her nicht besser. Das SIND ja eigentlich sogar UV-Lampen. Erst die Leuchtschicht sorgt dafür, dass daraus sichtbares Licht wird. Aber UV-Licht lässt sich recht gut mit billigen Gläsern abschirmen, so dass ich mir in punkto UV-Belastung keine Sorgen mache.
--
Servus
Christoph Müller
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Am 18.02.2010 14:12, schrieb Ralf . K u s m i e r z:

Ich denke, dass der Verlust durch simple Wärmeleitung und Konvektion nicht unerheblich ist und den Wirkungsgrad weiter verschlechtert.
Michael
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On Fri, 19 Feb 2010 21:33:44 +0100, Michael Rübig wrote:

Bei einer Glühbirne sind diese beiden Verlustkanäle im Vergleich zur Wärmestrahlung so kein, dass man sie in der Energiebilanz vrnachlässigen kann. Das liegt daran, dass dei Strahlungswärme ungefähr mit der vierten Potenz der Temperatur skaliert. "Ungefähr" deshalb, weil der Draht kein idealer schwarzer Strahler ist.
Wärmeleitung und Konvektion skaliseren dagegen halbwegs linear mit der der Differenz-Temperatur.
---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
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Hallo,
"Ralf . K u s m i e r z" schrieb:

haste also gesunden menschenverstand

htteste dir sparen knnen
wer war der "idiot" der die message verbreitet hat? ein schlauer irgendwelcher glhdirnen-mafiosis?
die degenerierte volksmasse geht doch ziemlich oft in solarien, die oft nicht der vorschrift entsprechen und zuviel uvx emittieren. dazu legen sich viele michels/innen wochenland am malle-strand etc. in die sonne und braten aufgrund ir- und uva uvb uvc einstrahlung.
rechne das mal auf energiesparlampen um. solange kann man mit dem meldungsbrger gar keine tierversuche machen, er krepiert vorher an altersschwche.
--

Viele Gruesse Klaus-Holger Trappe
(E-Mail hierauf verbleibt unbeachtet)
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["Followup-To:" header set to de.sci.medizin.misc]

[...]
Nein, das war schon etliche Jahre bevor irgendwer an die Abschaffung von Glühbirnen gedacht hat. Es gab damals einige Studien, die eine erhöhte Krebsrate im Tierversuch nachgewiesen haben. Allerdings wurden diese Studien auch damals schon kritisiert, weil sie den bei handelsüblichen Halogenglühlampen üblichen (und inzwischen offenbar vorgeschriebenen, wie ich anderen Postings dieses Threads entnehme) UV-Schutz weggelassen hatten.
    hp
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begin quoting, "Ralf . K u s m i e r z" schrieb:

Nachtrag:
Cancer Res. 1994 Oct 1;54(19):5081-5. Potent carcinogenicity of uncovered halogen lamps in hairless mice. D'Agostini F, De Flora S.
Kostenlos unter <http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7923121 .
Ideen?
Gruß aus Bremen Ralf
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"Without renouncing the benefits of this modern illumination system, UV-blocking devices should be compulsory."
Und da wir hier gelesen haben, dass heutige Halogenlampen mit UV-Blocker ausgestattet sind...
Außerdem wirft er "Wolfram-Lampe" und "Halogen-Lampe" munter durcheinander: (gekürzt) "29 mit Halogenlampe mit Filter - kein Krebs" "185 unter Wolfram-Lampe - fast alle Krebs".
Hä? Was ist nun die Aussage? Und: Wir sind keine haarlosen Mäuse...
mfg. Gernot
--
< snipped-for-privacy@gmx.de> (Gernot Zander) *Keine Mailkopien bitte!*
Wenn Gott gewollt hätte, dass wir nackt sind, würden wir so geboren.
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begin quoting, Gernot Zander schrieb:

Vielleicht aufgrund solcher Studien?

Ich fürchte, daß Du da etwas mißverstanden hast: Es gibt im Experiment nur einen einzigen Lampentyp, eine 'tungsten halogen lamp', und zwar eine Niedervoltlampe 12 V/50 W Model M50; Thorn Lighting Ltd. (wird wohl nicht mehr hergestellt, kann man nicht nachmessen). Die wird mal mit und mal ohne Filter verwendet, und mit unterschiedlichen Abständen.

Das ist ein sehr wichtiger Punkt. Erstens sind die Viecher schon genetisch vermurkst (mit normalen Mäusen würde das Experiment wahrscheinlich schon deswegen nicht funktionieren, weil die Haare gar kein Licht durchlassen), und zum anderen sind es nachtaktive Tiere, die sich evolutionär gar keinen Schutz vor Tageslicht-UV zuzulegen brauchten. Der Mensch hingegen ist auf die UV-B-Strahlung für die Cholecalciferol-Synthese angewiesen, weswegen sich in den hohen Breiten Menschen keine starke Pigmentierung leisten können.
(Zwischenfrage: Wie funktioniert das mit dem Vitamin D denn eigentlich bei anderen Tieren? Außerdem trägt unsereins auch oft Kleidung und hält sich nur wenig unter freiem Himmel auf, trotzdem komme ich mir nicht so rachitisch vor.)
Ich verstehe es nur trotzdem nicht: Auch aus ungefilterten Lampen kommt kein UV-C (oder höchstens in homöopathischen Dosen) heraus, also kann es, wenn, nur UV-B (und natürlich UV-A, aber die Autoren heben auf 'far UV' ab) sein. Bloß: Wieso sollte die UV-B-Emission aus Halogenlampen denn so dramatisch höher als die aus normalen Glühlampen sein? Ein bißchen schon, aber rechnerisch erhalte ich keinen so extremen Unterschied, also müßte man auch mit normalem Glühlampenlicht einen entsprechenden Effekt haben.
Ich könnte mir zumindest vorstellen, daß die einen indirekten Effekt beobachtet haben: Abgesehen von der genetischen Prädisposition dieser Krebsmäuse hatten die einfach Streß durch die starke Dauerbeleuchtung und waren deswegen empfindlicher für opportunistische Infektionen, und der UV-Anteil hat dann einfach die empfindliche Mikrobenfauna auf der Haut durcheinandergebracht (Ozon?).
Es fehlt also ein Kontrollversuch, bei dem Mäuse unter nur schwachem Licht gehalten, aber mit äquivalenten UV-Dosen bestrahlt wurden.
An sich könnte man denken, daß der Unterschied mit und ohne Filter eindeutig ist, aber irgendwie sieht mir das Ergebnis "zu gut" aus: Hat das mal jemand nachgekocht, gibt es sonstige Fundamentalkritik?
Dummerweise kennen wir die Spektren des wirksamen Lichts nicht. Es ist natürlich zunächst einmal verblüffend, daß so ein rötlicher Temperaturstrahler wie eine Glühlampe überhaupt relevante Mengen harter UV-Strahlung emittieren soll, wo doch Sonne und Himmel viel "blauer" und zudem auch noch viel heller sind, aber man muß bedenken, daß kurzwelliges UV durch die Atmosphäre schon ziemlich wirksam ausgefiltert wird, da bleibt fast nur UV-A übrig. Aber der Punkt ist: Warum nur bei Halogen, warum nicht auch bei normalen Glühlampen? Vom PLanck-Spektrum her ist der Intensitätsunterschied bei z. B. 300 nm nur ein Faktor 3,9 (bei höheren Wellenlängen noch weniger: der Unterschied macht bei 250 nm einen Faktor 5,5 und bei 350 nm einen Faktor 3,0 aus) - das ist zwar schon was, aber kann kein so drastisch unterschiedliches Risiko erklären. Ist der Quarzglaskolben der Halogenlampe so viel UV-transparenter?
Oder hat sich da aus einem Mißverständnis heraus ein wissenschaftliches Märchen etabliert? (Die Wirkung höherer UV-Dosen ist nicht anzuzweifeln, aber reichen dafür so schwache Glühlampen? Es muß doch auch einen Schwellwert der Dosisleistung geben, also deutliche Nicht-Linearitäten.)
Gruß aus Bremen Ralf
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