HANDBUCH DER LICHTTECHNIK

HANDBUCH DER

LICHTTECHNIK

BEARBEITET VON

E. ALBERTS · W. ARNDT· A. BECKMANN · E. BESSER · F. BORN · A. DRFBLER

W. DZIOBEK · H. EWEST · W. GANZ · W. HAGF,MANN · E. HIEPE · G. JAECKEL R.KELL-H.KORTE-F.KRAUTSCHNEIDER-H.KREFFT-J.KURTH·K.LACKNER K. LARCHE · G. LAUE · E. LAX · H. LOSSAGK · H. LUX · G. MEYER · A. P AHL W. PETZOLD · R. PFLEIDERER · 0. REEB · M. REGER· M. RICHTER· H. RIEDEL R. ROMPE · A. ROTTENAUER · H. SCHERING · H. SCHÖNBORN · R. SEWIG

R. STEPPACHER · M. WERNER · K. WIEGAND · E. WITTIG , E. ZEISS

HERAUSGEGEBEN VON

RUDOLF SEWIG

MIT l'.!04 ABBILDUNGEN UND 59 TABELLEN IM ANHANG

ERSTER TEIL

GRUNDLAGEN. LICHTQUELLEN LICHTMESSUNG . BAUSTOFFE

BERLIN

VERLAG VON JULIUS SPRINGER

1938

Inhaltsverzeichnis.

Erster Teil.

A. Einleitung.

1. Geschichte der Leuchttechnik und Beleuchtungstechnik. Von Dr.-Ing. H. Lux- Berlin . . . .

a) Die Leuchtt~hnik bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts . . . . b) Die Leuchttechnik in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts. c) Die Leuchttechnik in den letzten 40 Jahren . . . . d) Die Beleuchtungstechnik . . . .

Seite

1 1 3 6 10

2. Der wissenschaftliche Unterbau der Lichttechnik. Von Dr.-Ing. H. Lux-Berlin 12

a) Die Strahlungsgesetze und der schwarze Körper . . . 12

b) Die Temperaturstrahlung der nichtschwarzen Körper . . . 15

c) l,'hysiologische und psychologische Grundlagen der Lichttechnik 16 d) Physiologische Wirkungen des Lichtes e) Chemische Wirkungen des Lichtes f) Biologische Wirkungen des Lichtes . . . . . g) Licht und Arbeit . . . . 22 24 25 26 3. Lichttechnische Gesellschaften und ihre Organe. Von Dr.-Ing. H. Lux-Berlin 27 a) Die Deutsche Lichttechnische Gesellschaft . . . 27

b) The Illuminating Engineering Society (USA.) 32 c) The llluminating Engineering Society (Großbritannien) . . . 34

d) Die Internationale Beleuchtungskommission (IBK.) . . . 36

4. Lichttechnische Grundgrößen und Einheiten. Von Dr. phil. 0. REEB-Berlin. Mit 6 Abbildungen . . . . a) Allgemeines . . . . b) Einige physikalische und geometrische Beziehungen c) Physiologische Beziehungen d) Die lichttechnischen Grundgrößen . . . . e) Einheiten . . . . f) Die Verbindungsgrößen zwischen Lichttechnik und Physik der Strahlung.

B. Lichtquellen.

b) Dauer der Sonne1_1bestrahlung auf der Erde; Beleuchtungsstärke . 56 c) Künstliches Tageslicht . . . 56

2. Physikalische Grundlagen der Lichterzeugung. Von Dr. phil. E. LAX und Dr. phil. R. RoMPE-Berlin. Mit 34 Abbildungen . . . 60

a) Einleitung. Grundbegriffe . . . . • . . . 60

b) Gesetze für die Strahlung im thermodynamischen Gleichgewicht 62 c) Quantenhypothese und elektromagnetische Wellentheorie . . 67

d) Optische Eigenschaften isolierter Atome . . . 69

e) Optische Eigenschaften von Molekülen . . . 74

f) Berücksichtigung der gegenseitigen Wechselwirkung der leuchtfähigen Gebilde . . . 75

g) Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften eines Gases 77 h) Energiezufuhr bei Gasen . . . 79

i) Die Ausstrahlung der Gase . . . 79

k) Optische Eigenschaften fester und flüssiger Körper . . . 80

1) Optische Eigenschaften der Leuchtstoffe . . . 85

m) Leistungszufuhr und Lichterzeugung bei den einzelnen Lichtquellen 88 n) Übersicht über die Möglichkeiten der Lichterzeugung . . . 91

Inhaltsverzeichnis. IX Seite 3. Physikalische Grundlagen der Gasentladung. Von Dr. phil. E .. LAX und

Dr. phil. R. RoMPE-Berlin. Mit 13 Abbildungen. 95

a) Erklärung einiger Grundbegriffe . . . 95

b) Das Zustandekommen der Leitfähigkeit . . 97

c) Der Mechanismus der Entladung an den Elektroden . 99 d) Der Ladungstransport durch das Volumen der Gasentladung. Der Aufbau der Entladung bei der Zündung . . . 101

e) Einige Sonderfälle . . . 108

4. Glühlampen (Eigenschaften, Herstellung). Von Dr. phil. E. LAX-Berlin. Mit 11 Abbildungen . . . 108

a) Geschichtlicher Rückblick . . . 108

b) Strahlung und Lichtausbeute fester Körper in Abhängigkeit von der Tem- peratur . . . 110

c) Entwicklung der Wolframglühlampe 111 d) Bestandteile der Wolframglühlampe . . . 111

e) Wolframdrahtherstellung . . . 112

f) Kristallgefüge des Wolframglühkörpers 112 g) Verdampfungsvorgang des Leuchtkörpers im Vakuum und in einer Gas- atmosphäre . . . 11 3 h) Herstellung der Wolframlampe . . 115

i) Prüfung der Lampen . . . 116

k) Lebensdauer und Lichtausbeute 11 7 1) Die wirtschaftlichste Lebensdauer . 119 m) Betriebsdaten der Wolframlampen 119 n) Brennen der Lampen mit Wechselstrom. 120 o) Strahlung der Glühlampen . . . 120

p) Energiebilanz bei der Wolframglilhlampe 121 5. Glühlampen für Sonderzwecke. Von Dr. phil. 0. REEB-Berlin. Mit 27 Abbildungen . . . 122

a) Allgemeines . . . 122

b) Lampen mit zeitlich konstanter Strahlung . . . 123

c) Lampen mit gleichmäßiger Leuchtdichte 124 d) Lampen besonders hoher lichttechnischer Werte 125 e) Lampen mit bestimmten Leuchtkörperformen . 126 f) Lampen bestimmter spektraler Emission. . . . 127

g) Lampen mit geringer bzw. großer Trägheit der Lichtemission 128 h) Lampen mit mehreren Leuchtdrähten . . . 129

i) Lampen, die besonderer thermischer Beanspruchung ausgesetzt sind . 131 k) Lampen, die starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt sind. 131 1) Lampen mit genau festgelegtem Leuchtkörperabstand 131 m) Lampen mit ungewöhnlichen Abmessungen . . . 132

n) Lampen für Reihenschaltungen . . . 133

6. Der offen brennende Kohlenlichtbogen. Von Dr. phil. H. ScHERING-Dresden. Mit 32 Abbildungen . . . 134

a) Allgemeine Charakterisierung . . . 134

b) Die Elektroden . . . 135

c) Die elektrischen Eigenschaften . . . 139

d) Die thermischen Verhältnisse des Lichtbogens . . 143

e) Die Strahlungseigenschaften des positiven Kraters 144 7. Glimmlampen. Von Dr. phil. H. EwEsT-Berlin. Mit 27 Abbildungen . 149 a) Beschreibung der Glimmentladung . . . 149

b) Physikalische Eigenschaften der Glimmentladung . . . 1 SO c) Entwicklung der Glimmlampen für allgemeine Beleuchtung . . . 1 SO d) Elektrische und lichttechnische Daten der handelsüblichen Glimmlampen 151 e) Sonderausführungen der Glimmlampe für Strahlungszwecke . . . 152

f) Glimmlampen in der Schalttechnik . . . 153

8. Gas- und Metalldampf-Entladungslampen. Von Dr. phil. H. KREFFT, Dr. phil. K. LARCBE und Pr. phil. M. REGER-Berlin. Mit 57 Abbildungen 155 a) Allgemeiner Überblick über die Entladungsl;impen 155 b) Strahlungseigenschaften und Gradient . 156 c) Reklameleuchtröhren 165 d) Natriumlampen . . 171

e) Quecksilberlampen 177

X Inhaltsverzeichnis.

Seite 9. Entladungslampen für Sonderzwecke. Von Dr. phil. H. EwEsT und Dr. phil.

K. LARCHE-Berlin. Mit 19 Abbildungen. . . 191 a) Entladungslampen für spektroskopische Zwecke . . . 192 b) Entladungslampen als Licht- und Strahlungsnormale . . . . 198 c) Entladungslampen für Fernseh- und Tonfilmzwecke 200 d) Entladungslampen hoher ,Leuchtdichte für Projektionszwecke 202 e) Technische Bestrahlungslampen . . . 205 10. Strahlungswnwandlung durch Luminophore. Von Dr. phil. A. ROTTENAUER-

Berlin. Mit 3 Abbildungen . . . : . . . 208 a) Einteilung der Luminophore . . . 208 b) Übersicht über die Verwendung der Luminophore in der Lichttechnik 208 c) Anbringung der Luminophore . . . 209 d) Strahlungsumwandlung in der positiven Säule der Neonentladung 210

e) Strahlungsumwandlung in der positiven Säule der Hg-Entladung 211

f) Strahlungsumwandlung im negativen Glimmlicht . . . 212 g) Lichtausbeute von Luminophorröhren (Niederdruck) . . . 212 h) Künftige Ausgestaltung der Luminophorlampen (Niederdruck) . . 213 i) Lichtausbeute von Quecksilber-Hochdrucklampen mit Luminophoren . 213 11. Gasglühlicht. Von Direktor Oberingenieur E. ALBERTS-Berlin.

Mit 20 Abbildungen . . . 213

a) Gasglühlicht ohne und mit Glühkörper 213

b) Chemie und Physik der Leuchtgase . 214

c) Herstellung der Glül;ikörper 215

d) Prüfung der Glühkörper 216

e) Aufbau der Brenner . 21 7

f) Gas-Straßenleuchten . . 224

g) Andere Leuchtgase 226

12. Lampen für flüssige Brennstoffe. Von Direktor Oberingenieur E. ALBERTS-Berlin.

Mit 1 7 Abbildungen . . . 228

a) Bedeutung der flüssigen Brennstoffe 228

b) Chemie und Physik der flüssigen Brennstoffe 229

c) Brenner mit leuchtender Dochtflamme 230

d) Brenner mit entleuchteter Dochtflamme und Glühkörper 232 e) Bunsenbrenner mit Glühkörper . . . 234 f) Glühkörper . . . 241 13. Lichtquellen für photographische Zwecke. Von Dr.-Ing. A. DRESLER-Berlin.

Mit 2 Abbildungen . . . 241 a) Die photographische Wirksamkeit einer Lichtquelle. 241 b) Glühlampen . . . 243 c) Blitzlichter . . . 244 d) Meßverfahren zur Kennzeichnung der Eigenschaften von Blitzlichtern 246 e) Dunkelkammerlampen . . . .. . . 24 7

C. Lichtmessung.

1. Bau und Wirkungsweise des menschlichen Auges. Von Dozent Dr. med. habil.

E. ZE1ss-Würzburg. Mit 13 Abbildungen a) Dioptrischer Apparat .

b) Netzhaut und Sehnerv . . . c) Funktionen des Auges . . . .

2. Verfahren der visuellen Photometrie. Von Oberregierungsrat W. DzIOBEK- Berlin-Charlottenburg. Mit 36 Abbildungen . . . .

a) Allgemeines . . . . b) Die beiden Hauptmethoden der visuellen Photometrie c) Methoden der Lichtschwächung in der Photometrie d) Das photometrische Feld . . . .

e) Messung der Leuchtdichte und der Beleuchtungsstärke f) Messung der Lichtstärke . . . .

g) Messung des Lichtstromes . . . .

3. Verfahren der heterochromen Photometrie. Von Dr.-Ing. ~-DRESLER-Berlin.

Mit 1 Abbildung . . . . a) Grundsätzliches . . . . . b) Subjektive Verfahren . .

c) Übereinstimmung der Verfahren d) Normalbeobachter . . . .

249 249 253 256 262 262 263 266 276 279 280 281 286 286 287 289 291

Inhaltsverzeichnis. XI

Seite

e) Filter zur Messung von Gasentladungslampen nach dem Filterverfahren . 292

f) Objektive Verfahren . . . . 293

4. Lichttechnische Farbenlehre und Farbmessung. Von Dr.-Ing. M. RrcHTER- Berlin. Mit 9 Abbildungen . . . . . . . . 294

aJ Einteilung der Farbenerscheinungen . . . 295

b) Farbwahmehmuflg . . . : . . . 295

c) Additive Farbmischung und Farbmessung 297 d) Meßbedingungen . . . 298

e) Farbgleichung und Farbtafel 299 f) Spektrumseichung . . 300

g) Gleichheitsverfahren . . 301

h) Spektralverfahren . . . 304

i) Helligkeitsverfahren . . . . 305

k) Abgeleitete Kennzahlen . . 306

1) Empfindungsgemäße Farbordnung 307 m) Theorien des physiologischen Farbwahrnehmungsvorganges 309 n) Farbensinn-Prüfung . . . 310

o) Farbwirkung von Lichtquellen . . . 312

5. Visuelle Photometer. Von Dr. phil. H. KoRTE-Berlin-Charlottenburg. Mit 46 Abbildungen . . . 312

a) Ältere Photometer . . . 313

b) Photometeraufsätze für den Direktvergleich 313 c) Flimmerphotometer . . . 316

d) Apparate zur Messung der- Lichtverteilung 318 e) Die Ulbrichtsche Kugel . . . 320

f) Photometer mit eingebauten Schwächungseinrichtungen (transportable Photometer) . . . 321

g) Einiges über den Gebrauch visueller Photometer . . . 337

6. Objektive Photometrie. Von Dozent Dr. phil. habil. R. SEWIG-Dresden. Mit 10 Abbildungen . . . 338

a) Photozellen . . . 338

b) Photoelemente . . . 340

c) Thermoelemente, Bolometer . . . 342

d) Meßgeräte und Schaltungen für Photozellen 342 e) Meßgeräte und Schaltungen für Photoelemente 342 f) Anpassung an gegebene spektrale Kennlinien 343 g) cos-Abhängigkeit . . . 345

h) Lichttechnische Meßinstrumente mit Photoelementen 345 i) Objektive Photometer für Sonderzwecke . . . 347

7. Sondergeräte zur Messung lichttechnischer Materialeigenschaften. Von Dr.-Ing. A. DRESLER-Berlin. Mit 7 Abbildungen . . . 348

a) Grundsätzliches . . . 348

b) Bestimmung von T,

e

c) Bestimmung von r urid

e

e) Messung der spektralen Durchlässigkeit, Reflexion oder Absorption 355 8. Photometer für photographische Zwecke, Schwärzungs- und Belichtungs- messer. Von Dipl.-Ing. W. PETZOLD-Braunschweig. Mit 16 Abbildungen. 356 a) Schwärzungsmessung . . . 356

b) Schwärzungsmesser . . . . _. 359 c) Belichtungsmessung, ,.optische" Belichtungsmesser 366 d) Belichtungsmesser auf lichtelektrischer Grundlage 370 e) Photographische Photometrie . . . 374

9. Hilfsmittel für die zeichnerische und rechnerische Auswertung photometrischer Messungen. Von Dipl.-Ing. W. PETZ0LD-Braunschweig. Mit 10Abbildungen 375 a) Allgemeine Lichtmessung. . . 37 5 b) Integration, Lichtstromermittlung . . . 377

c) Ermittlung der Beleuchtungsstärke . . . 381 D. Lichttechnische

Baustoffe.

Von Dr. phil. H. SCHÖNBORN-Jena. Mit 18 Abbildungen . 1. Allgemeine lichttechnische Eigenschaften . . .

at Durchlässigkeit, Reflexion und Absorption . b) Streuvermögen . . . . c) Einteilung· der lichttechnischen Baustoffe .

384 384 384 386 388

XII Inhaltsverzeichnis.

Seite

z.

a) Trübgläser . . . 389

b) Mattgläser . . . 400

3. Lichtdurchlässige Kunststoffe 407

•· Gewebe . . . . . . . . . . . . . . 409 S. Die Kennzeichnung lichtstreuender Hohlkörper . . . . . . . 411 6. Vorwiegend reflektierende und lichtrichtende Baustoffe . . . . . . 413 7. Besondere Strahlen absorbierende oder durchlassende sowie lumineszierende

Baustoffe . . . . . . . . . . . . . 417 8. Baustoffe ohne bestimmte lichttechnische Aufgaben 423