Wärmelampe

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Infrarotlampen im Pferdestall

Infrarotlampen oder Rotlichtlampen strahlen überwiegend Wärme ab. Dazu wird in die Lampe ein zumeist rotes Filter eingebaut, das das restliche (nicht-rote) sichtbare Licht ausfiltert. Auch können die eingesetzten Leuchtmittel diese Filter in ihrer Glasumhüllung direkt enthalten. Die emittierte Strahlung umfasst dann neben dem (noch sichtbaren) roten Lichtanteil hauptsächlich nur noch sogenannte nahe Infrarotstrahlung (NIR).

Infrarotlampen werden zum Beispiel in Kükenaufzuchtstationen und Terrarien eingesetzt. Sie geben Infrarotstrahlung in dem Bereich ab, den viele Lebewesen als angenehm empfinden. Dies lässt sich durch den hohen Anteil an NIR-Strahlung erklären, dem energiereichsten Infrarot mit der zugleich höchsten Eindringtiefe (von trotzdem nur wenigen Millimetern, siehe Eindringtiefen von IR-Strahlung): Die entstehende Wärme wird durch die auftreffende Strahlung also knapp unterhalb der Hautoberfläche erzeugt, und nicht direkt auf der Hautoberfläche, welches zumindest Menschen mitunter als unangenehm empfinden (Hautaustrocknung und Verbrennungsgefühl). Zugleich lösen diese Infrarotlampen trotz ihrer Leistung durch ihre milde und tiefrote Strahlung keinen Fluchtreflex bei Tieren aus, die ansonsten direktes Sonnenlicht meiden.

Die Intensität von modernen Infrarotlampen kann auch gedimmt werden. Die Glühwendel leuchtet dann nicht mehr grell weiß bis hellgelb, sondern nur noch rötlich. Die Intensität des Infrarotlichts wird dadurch – aufgrund der Verschiebung des Strahlungsmaximums (siehe wiensches Verschiebungsgesetz) – nur wenig geringer.

Es gibt auch modifizierte Infrarotlampen, die eher als Infrarotstrahler ausgelegt sind. Bei diesen wird der Anteil an sichtbarer Strahlung weiter reduziert und dafür anteilsmäßig mehr mittleres Infrarot (MIR) emittiert. Lampen auf der Basis von Glühwendeln können so noch einen Wellenlängenbereich von 5-10 µm erreichen. Diese Art der Infrarotlampe wird benutzt, wenn Körper aufgewärmt werden sollen, die für den NIR-Bereich (weitgehend) unsichtbar sind, d.h. die entsprechende Strahlung ungehindert passieren lassen. Ein Beispiel dafür ist Wassereis: Es ist im sichtbaren Bereich und im NIR praktisch durchsichtig und erst im fernen Infrarot (FIR) wird Eis undurchsichtig und nimmt die gesamte Energie der Strahlung auf und wird somit erwärmt. „Eis-Auftau-Infrarotheizungen“ werden also erst wirklich effizient, wenn sie einen hohen Anteil an FIR-Strahlung abgeben würden.

Physik

Grundsätzlich werden Lichtquellen unterteilt nach Art der Emission: Infrarotlampen, wie auch normale Glühlampen und die meisten Lichtquellen gehören zu den thermischen Strahlern, das heißt sie geben Strahlung aufgrund und entsprechend ihrer Temperatur ab. Siehe dazu auch Schwarzer Körper. Schwarz bedeutet in diesem Zusammenhang, dass Strahlung nur aufgrund der körpereigenen Temperatur abgegeben wird und nicht aufgrund von Reflexionen o.ä. „verfälscht“ wird. Umgekehrt gilt, dass jeder Körper mit einer Temperatur über null Kelvin thermische Strahlung abgibt.

Nach dem wienschen Verschiebungsgesetz hängt die „Hauptfarbe“ der Temperaturstrahlung eines (schwarzen) Körpers nur von dessen Temperatur ab: Je kälter er ist, desto niederfrequenter ist das Maximum der von ihm abgegebenen Strahlung. Beispiel: Ein moderat erhitzter Eisendraht glüht dunkelrot (niederfrequent), wenn der Draht weiter erhitzt wird, erhöht sich die Frequenz was mit einer hellroten, orangen, gelben oder gar bläulich-weißen Farbe einhergeht. Besitzt der Draht dagegen beispielsweise nur Zimmertemperatur, so liegt seine Strahlung noch „unter“ dem dunkelsten Rot, was menschliche Augen noch erkennen können, mit anderen Worten: Ein solcher Draht scheint nicht von selbst zu leuchten.

Mit dieser Einleitung ist klar, dass es von der Art der Lampe und damit der Glühtemperatur abhängt, wieviel sichtbares Licht und wieviel infrarotes Licht sie abstrahlt. So betrachtet wären daher relativ kühle Lampen recht effiziente Infrarotlampen, doch aufgrund des Stefan-Boltzmann-Gesetzes sinkt die gesamte Strahlungsleistung eines Körpers mit der vierten Potenz seiner Temperatur.

Zuletzt sei noch auf kurz auf das Plancksche Strahlungsgesetz verwiesen. Es beschreibt die gesamte Frequenzverteilung der Strahlung eines schwarzen Körpers, nicht nur das Maximum.

Eine bekannte Ausnahme von der Gruppe der thermischen Strahler (als Lichtquelle) ist die Leuchtdiode: Die abgegebene Strahlung entsteht aus einem Elektronenübergang, der idealerweise nichts mit der Temperatur im Innern der Diode zu tun hat.

Siehe auch

Infrarotstrahlung