Das elektrische Geleucht: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 9. Juli 2012, 14:51 Uhr

Das elektrische Geleucht hat einige Vorteile gegenüber dem Karbidgeleucht. So natürlich in Ex-geschützter Ausführung bei der Befahrung von schlagwettergefährdeten Bauen (explosionsgeschützt, bei Benutzung des Geleuchts werden explosive Gas-Luft-Gemische nicht gezündet). Auch unter einem Wasserfall läuft mit Karbid nichts mehr. Die Fokussierung des Lichts läßt sich verändern, damit wird eine flächige Beleuchtung oder die Ausleuchtung langer Strecken oder von Schächten möglich.

Die üblicherweise verwendeten Grubenleuchten und die in der Höhlenforschung verwendeten elektrischen Geleuchte sind spritzwassergeschützt, zum Tauchen jedoch ungeeignet. Üblich ist die Bestückung mit 2 Lampen (Haupt- und Sicherheitslicht) oder entsprechenden 2-Faden-Lampen.

Es gibt unterschiedliche Leuchtmittel:

• Normale Glühlampe mit Wolframfaden und Schutzgasfüllung: Betriebstemperatur etwa 2500°C. Geringere Lichtleitung als Halogenlampen, aber nicht so stromfressend.
• Halogenlampe: Eine spezielle Gasfüllung des Quarzglaskolbens ermöglicht eine höhere Betriebstemperatur und erhöht Lebensdauer und Lichtausbeute der Lampe. Nachteilig ist der sehr hohe Stromverbrauch. Zum kurzzeitigen oder punktförmigen Ausleuchten aber unschlagbar.
• Leuchtstofflampe: Durch Gasentladungen wird das enthaltene Gas zur Strahlung im UV-Bereich angeregt, die weiße Innenbeschichtung der Leuchtstofflampen wandelt die UV-Strahlung in sichtbares Licht um. Sehr sparsam im Stromverbrauch, oder andersherum: viel mehr Licht bei gleichem Stromverbrauch. Da aber ein sehr räumliches Licht, kein Lichtkegel erzeugt wird, ist dennoch eine hohe Lichtleistung erforderlich, um einen Grubenbau auszuleuchten. Diese Lampen konnten sich trotz Versuchen bisher im Bereich Höhlen- und Altbergbaubefahrung nicht durchsetzen. Schwierigkeiten bereitet die hohe erforderliche Zündspannung (die Isolierung gegen die Grubenfeuchtigkeit ist problematisch) die Helligkeit und mechanische Probleme, da die Lampen sehr stoßempfindlich sind.

LED-Leuchtmittel

Bei LED-Leuchtmitteln erzeugt ein Elektronenfluss durch einen Halbleiter (LED= light-emitting diode, Leuchtdiode) sichtbares Licht. Die eigentlich blaue Lichtfarbe wird durch eine spezielle Floureszenz-Schicht in weißes Licht umgewandelt. LED-Leuchtmittel haben eine hohe Lebensdauer und eine hohe spezifische Lichtausbeute (bis zu 250 lm/W). Deshalb haben sie heute die klassischen Glühlampen in akkubetriebenen Lampen fast völlig verdrängt.

Bauarten elektrischer Geleuchte

Für Befahrungen geeignete Lampen lassen sich in konstruktiv und nach ihrer Anwendung in vier Gruppen einteilen:

Akkukopflampen

Darunter versteht man die bereits weiter oben beschriebenen klassischen elektrischen Geleuchte aus dem Bergbau, der bekannten Hersteller CEAG, Friemann & Wolf oder auch Northern Lights. Sie haben einen seperat am Gürtel zu tragenden schweren Akku, der zwar äußerst robust, aber in Engstellen behindernd ist. Der Vorteil dieser Lampen liegt darin, dass sie heute für kleines Geld erworben werden können und zahlreiche Ersatzteile verfügbar sind. Weiterhin kann man mit etwas handwerklichen Geschick die Glühlampen auf LED-Leuchtmittel umbauen. Durch die hohe Akkukapazität erhält man dann eine sehr lange Leuchtdauer. Anleitungen hierzu finden sich im Forum der GAG.

Kopflampen mit LED-Technik

CEAG & Co. werden im aktiven Bergbau mehr und mehr von kompakten Kopflampen auf LED-Basis verdrängt, die ebenfalls eine Bergbauzulassung (Ex-Schutz) haben. Der Akku ist in den Lampenkopf integriert, das lästige Kabel und der Akkukasten entfallen. Im Unterschied zu den nachfolgenden Stirnlampen aus dem Outdoor-Bereich haben die Bergbaulampen einen Ladestecker für den Einsatz in Mehrfachladestationen und eine Aufnahme für den Helmschuh üblicher Bergbauhelme. Der Anschaffungspreis liegt mit Preisen um 200 € deutlich über den der Stirnlampen, dieses liegt an den Kosten für die Bergbauzulassung. Einige Hersteller bieten günstigere Versionen ohne Ex-Schutz für Höhlenforscher an. Die bekannsten Vertreiber sind: KSE Lights in Gevelsberg, KLT Lichttechnik in Hagen oder Durstmüller in Lambach (A).

Stromquellen

Zum einen sind als Stromquellen für die Beleuchtung Trockenbatterien einsetzbar. Die früher üblichen Kohle-Zink-Batterien sind nicht mehr sinnvoll zur Befahrung einzusetzen, besser sind die unter den Namen Alkaline vertriebenen Alkali-Mangandioxid-Zellen mit einer wesentlich höheren Kapazität. Insgesamt geht aber die Verwendung von Batterien schnell ins Geld, so daß man außer für Not- oder Zusatzgeleuchte zu Akkus (Akkumulatoren) greift. Die speicherbare Strommenge und damit den Energieinhalt von Akkus und auch Batterien (Kapazität) gibt man in Amperestunden (Ah) an; einem Akku von 48 Ah können also 12 Stunden hindurch 4 A entnommen werden, bis er leer ist. Akkus entladen sich prinzipiell selbst, ein Nachladen vor der Befahrung ist daher angebracht, wenn der Akku ein halbes Jahr zuvor das letzte Mal geladen wurde. Die in der Praxis verwendeten Akkus sind der Blei-Akku und der NC-Akku (Nickel-Cadmium).

Im Blei-Akku läuft beim Entladen die folgende Gesamtreaktion ab (beim Laden entsprechend umgekehrt): PbO₂ + Pb + 2H₂SO₄ ==> 2PbSO₄ + 2H₂O [8]. Als Elektrolyt kommt Schwefelsäure zum Einsatz, die bei den üblichen Akkus die Platten frei umspült, in den Bleigelakkus in Gelform gebunden ist, was einmal die Auslauffestigkeit verbessert und zum anderen der Plattenlagerung zugute kommt, die dichter gepackt werden können und so eine höhere Speicherdichte erlauben. Die Zellenspannung beträgt etwa 2 V. Die anwendungsüblichen Spannungen von 6 V und 12 V werden durch Reihenschaltung mehrerer Zellen erreicht. Geladen werden Bleiakkus mit 1,2 facher Nennspannung (ein 6V-Akku also mit 7V), dabei brauchen wartungsfreie Akkus (zum Beispiel Bleigelakkus) nicht geöffnet werden, während übliche Bleiakkus zum Entgasen (Bildung von Wasserstoff) geöffnet sein müssen. In solchen Fällen kann auch ein Nachfüllen erforderlich werden, wenn die Platten nicht mehr mit Elektrolyt überdeckt sind, man verwendet ausschließlich destilliertes Wasser.

Die Grubenlampen im deutschen Bergbau waren bis zur Einführung kompakter LED-Leuchten komplett mit NC-Akkus ausgerüstet, auch viele heute im Einsatz befindliche Gruben- und Höfolampen verwenden noch größtenteils NC-Akkus. Der NC-Akku basiert auf folgender Ladereaktion: Cd + 2NiOOH + 2H₂O ==> Cd(OH)₂ + 2Ni(OH)₂. Als Elektrolyt dient etwa 20%ige Kalilauge, die Entladespannung beträgt etwa 1,3 V je Zelle [8]. Geladen werden NC-Akkus stromgeführt etwa 12 Stunden mit 1/10 der Nennkapazität (also bei 13 Ah 12 Stunden mit 1,3 Ampere). Entgasungen treten bei Überladung auf. Generell müssen Tiefentladungen, erst recht die Lagerung im tiefentladenen Zustand, vermieden werden, die Lebensdauer des NC-Akkus sinkt sonst rapide. Ein Nachfüllen des Elektrolyts kann bei starker Entgasung des Akkus oder zur Regenerierung erforderlich werden, im letzteren Fall wird der Akku mehrmals im ungeladenen Zustand mit Kalilauge gespült, anschließend 5 bis 10 mal ge- und wieder entladen. Ein NC-Akku bricht nicht so schnell zusammen wie ein Bleiakku, das Nachlassen der Akkuladung kündigt sich sehr zeitig an, während ein Bleiakku vom ersten Schwächerwerden bis zu völliger Dunkelheit bisweilen nur eine Stunde braucht.

Kapazitäts- und Lichtstärkenproblemen bei Standardgeleuchten kann man durch Eigenbauten abhelfen. Man verwendet Laptop-Akkus (zum Beispiel erhältlich über Conrad Electronics), in denen die größtmöglichen Speicherdichten realisiert werden. Als Gehäuse dienen entweder Standardgehäuse oder - robust, paßgenau und billig - Einweg-Laminatgehäuse.

Dafür man wickelt die fertig verschalteten Akkus (Kontakte nochmal gut mit Polfett einfetten) zunächst in Plastik ein, um das Laminat später noch einmal abzubekommen. Dann wickelt man das Päckchen in Glasfasermatten (oder Mullbinden) ein und laminiert mehrere Schichten. Das dafür benötigte Material gibt es zum Ausbessern von Fahrzeugen im Baumarkt oder jedem Modellbaubedarf. Die Kabeldurchführungen werden zunächst mit Laminat als Tüllen angeformt und mit Elektriker-Kaltschweißband (auch im Baumarkt) sorgfältig abgedichtet. Die Laschen für den Lampenriemen werden gleich mit einlaminiert. Als Lampenkopf nutzt man am günstigsten einen normalen Grubenlampenkopf, den man im Fernlicht mit einer Halogenlampe bestückt. Man lädt die Lampen zweckmäßig ebenfalls über den Lampenkopf, am günstigsten werden im Kopf, also im wassergeschützten Bereich, Steckbuchsen zum Laden angebracht. So ein Gehäuse bekommt man im Falle eines Defektes nur wieder auf, indem man die Laminatschicht möglichst tief einschneidet (alte Dreikantfeile, Metallsäge oder Flex) und dann stückweise herausbricht.

Ist man mit elektrischem Hauptgeleucht unterwegs, empfiehlt es sich, ein dem Geleucht entsprechendes Ladegerät zuzulegen, mit Ladezustandsüberwachung, Überladeschutz und so weiter. Die Geräte sind nicht billig, und man kann den gleichen Effekt mit einem billigen Ladegerät, Stellwiderständen und einem Universalmeßgerät erreichen - das erfordert aber für ein stets optimal einsatzbereites elektrisches Geleucht erhebliche Sorgfalt und Zeitaufwand beim Laden.