Superluminova oder warum Uhren im Dunkeln leuchten

Leuchtmittel für Uhren

 Redaktion
von Redaktion
am 19. Juli 2017

Bei völliger Dunkelheit die Zeit auf dem Zifferblatt ablesen zu können, ist der Traum eines jeden Uhrenfreundes. Um diesen zu erfüllen, muss man Zeigern, Indexen oder gar ganzen Zifferblättern das Leuchten lehren. Mit welchen Mitteln und Ergebnissen das passiert, beleuchten wir im folgenden Artikel einmal näher.

Superluminova: Beschichtete Zeiger und Zifferblätter
Superluminova: Beschichtete Zeiger und Zifferblätter

Leuchtmittel für Uhren

Grundsätzlich lässt sich jeder Stoff zum Leuchten bringen, wenn man ihn stark genug erhitzt. Doch nur bestimmte Substanzen zeigen eine „kalte“ Lichtemission. Das heißt, sie haben die Eigenschaft, Energie in verschiedener Form aufzunehmen und in sichtbares Licht umzuwandeln, ohne dass man sie auf eine hohe Temperatur bringt. Diese Erscheinung nennt man Lumineszenz. Lumineszenzen werden zum Beispiel durch chemische, elektrische oder mechanische Vorgänge hervorgerufen. Dabei werden Atome oder Moleküle aktiviert. Bei der Rückkehr in ihren Grundzustand wird die Energiedifferenz in Form von Licht abgestrahlt. Erfolgt dieses Return nahezu verzögerungsfrei, so spricht man von Fluoreszenz. Diese Erscheinung kennen wir von Verkehrsschildern oder reflektierenden Streifen auf Kleidungsstücken. Die verzögerte Rückkehr in den Grundzustand heißt Phosphoreszenz. Sie basiert auf der Speicherung angeregter Elektronen in so genannten Fallen: In ein Kristallgitter eingebaute Fremdatome oder Fehlstellen dienen als Anregungs-, Speicher- und Leuchtzentrum.

Scott Cassell Deep Dive Special 1520 von Luminox, Nachtansicht
Scott Cassell Deep Dive Special 1520 von Luminox, Nachtansicht

Diese Phosphoreszenz, also die Abgabe von Licht über einen längeren Zeitraum, ist für die Uhrenherstellung interessant. Das kann auf zweierlei Weise erfolgen: Erstens gibt es selbstleuchtende Indexe, Zeiger oder gar ganze Zifferblätter und zweitens solche, die nach einer Anregung inaktiv nachleuchten.
Als Leuchtstoffe werden häufig Zinksulfid sowie andere Salze der Erdalkalimetalle und ihrer Nebengruppenelemente verwendet. Schon früh entdeckten Wissenschaftler, dass mit Kupfer, Kobalt oder anderen Schwermetallen angereicherte Sulfide der Erdalkalimetalle und vor allem des Zinks eine breite Palette von Lumineszenz-Erscheinungen bieten.

Zinksulfid – der universelle lumineszierende Stoff

Zinksulfid ist heute noch das universelle lumineszierende Material, das sich durch Bestrahlen mit Licht oder Ultraviolettstrahlung zum Leuchten anregen lässt. Die Leuchtkraft von Zinksulfid-Pigmenten erschöpft sich allerdings schnell. Wesentlich bessere Effekte lassen sich erzielen, wenn geringe Mengen schwach radioaktiver Stoffe eingebaut werden, durch die das Zinksulfid selbstleuchtend wird. Das bedeutet, dass die Substanz aus sich selbst heraus leuchtet – ohne Aufladung durch eine externe Lichtquelle oder eine Batterie. Dieses Leuchten erfolgt ununterbrochen und dauert jahrelang.

Mit Superluminova beschichtete Zeiger, Zifferblätter und Skalen von Uhren und anderen Instrumenten
Mit Superluminova beschichtete Zeiger, Zifferblätter und Skalen von Uhren und anderen Instrumenten

Mit der Entdeckung des Radiums 1902 von Marie und Pierre Curie kamen selbstleuchtende Beschichtungen auf Zeiger und Zifferblätter. Bis Mitte der 1960er-Jahre wurden vor allem Militäruhren und Instrumente mit nicht unerheblichen Mengen Radium belegt. Von solchen Uhren geht auch heute noch eine nicht zu unterschätzende Strahlung aus, denn die Halbwertzeit liegt bei 1.622 Jahren. Ob dies die Gesundheit gefährdet, ist umstritten. Als Ende der 1950er-Jahre schwach radioaktive Isotope wie Tritium und Promethium verfügbar wurden, verdrängten diese das Radium. Tritium ist ein radioaktives Isotop, das nur schwache Beta-Strahlen abgibt, die nicht in der Lage sind, Metallgehäuse oder Gläser von Uhren zu durchdringen. Tritium zerfällt in einer Halbwertzeit von 12,3 Jahren zu Helium. Moderne Armbanduhren, die mit Tritium-Dauerleuchtziffern oder -zeigern versehen sind, geben keine Strahlung außerhalb des Gehäuses ab und stellen daher für den Träger auch kein radioaktives Risiko dar.

Trigalight: Im Inneren der luftdicht verschlossenen Glasröhrchen bringen winzige Mengen Tritium das Zinksulfid zum Leuchten
Trigalight: Im Inneren der luftdicht verschlossenen Glasröhrchen bringen winzige Mengen Tritium das Zinksulfid zum Leuchten

Die Anregung von Zinksulfid durch Tritium geschieht auch in Tritium-Gaslichtquellen, den so genannten „GTLS“ (Gaseous Tritium Light Sources). Dieses Leuchtsystem wird unter der Bezeichnung Trigalight von der Schweizer Firma mb-microtec ag in Niederwangen bei Bern angeboten, die diese Technologie entwickelt hat. Die Leuchteinsätze sind luftdicht verschlossene Röhrchen aus Mineralglas, die auf der Innenseite mit einem Leuchtstoff beschichtet und mit gasförmigem Tritium gefüllt sind. Die vom Tritiumgas emittierten Elektronen aktivieren den Leuchtstoff permanent, Trigalight ist also selbstleuchtend. Trigalight leuchtet zum Beispiel auf den Uhren, die von mb-microteg ag unter dem Markennamen „traser H3“ vertrieben werden.

Größenvergleich: Ein Trigalight für einen Sekundenzeiger
Größenvergleich: Ein Trigalight für einen Sekundenzeigerr

Die Leuchtkraft der Röhrchen wird vom Hersteller für zehn Jahre garantiert. Aus Erfahrung weiß man jedoch, dass das Leuchten über 20 Jahre anhält. Dabei strahlen „GTLS“ nahezu hundertmal stärker als herkömmliche Tritium-Leuchtfarben.

Die Classic Automatic-Master von Traser H3 mit selbstleuchtenden Trigalight-Einlagen
Die Classic Automatic-Master von Traser H3 mit selbstleuchtenden Trigalight-Einlagen

Superluminova – der beliebteste Leuchtstoff für Uhren

Wenngleich die radioaktive Strahlung des „trigalight“ keine Gefahr für den Träger darstellt, verwenden die meisten Uhrenhersteller heutzutage inaktiv nachleuchtende Stoffe für die Leuchtmasse. Der bekannteste unter ihnen ist Superluminova. Aufgrund einer verbesserten Lichtspeicherkapazität kann dieser Stoff als Leuchtmarkierung auf Zifferblättern, Indizes, Ziffern und Zeigern mit guten Ergebnissen eingesetzt werden. Entdeckt wurde er schon in den 1960er-Jahren, als neue, durch elektrische Entladungen angeregte Leuchtstoffe für den Einsatz in Fluoreszenzröhren, Energiesparlampen und Bildschirmröhren erforscht wurden. Das Patent dieser Nachleuchtpigmente liegt seit 1994 bei dem japanischen Unternehmen Nemoto & Co. Ltd.

Superluminova gibt es in zahlreichen Farben
Superluminova gibt es in zahlreichen Farben

Da die Schweizer Firma RC Tritec Ltd. aber bereits vor der Patentanmeldung diesen Leuchtstoff unter dem Namen „SuperLite“ fertigte, der unter anderem in Uhren der Marke Swatch eingesetzt wurde, gründeten die beiden Unternehmen 1998 die Joint-Venture-Firma LumiNova AG Switzerland. Diese bezog ihr Rohmaterial von Nemoto und veredelte es in der Schweiz.
Nach einigen Jahren erhielt RC Tritec Ltd. von Nemoto die Lizenz, die Superluminova-Leuchtstoffe komplett in der Schweiz zu fabrizieren. Seit 2007 ist die bei europäischen Uhrenherstellern verwendete Leuchtmasse Superluminova somit ein zu 100 Prozent nach Swiss-made-Bestimmungen hergestelltes Produkt.

Die Eigenschaften von Superluminova

Superluminova ist ein reiner Phosphoreszenzleuchtstoff auf Erdalkali-Aluminat-Basis und frei von radioaktiven Zusatzstoffen. Gegenüber bisherigen inaktiven Nachleuchtpigmenten zeichnet sich Superluminova durch eine etwa hundertfach größere Leuchtdichte aus. Das Funktionsprinzip dieses Leuchtstoffs ist mit dem einer Batterie zu vergleichen. Nur wenn die Leuchtpigmente durch Tages- oder Kunstlicht angeregt werden, können sie im Dunkeln die aufgenommene Lichtenergie über mehrere Stunden wieder abgeben.

Pigmente auf der Basis von Erdalkali-Aluminaten
Pigmente auf der Basis von Erdalkali-Aluminaten

Das gespeicherte Licht wird dabei mit abfallender Intensität emittiert – zuerst sehr intensiv und dann immer schwächer. Die Pigmente der Superluminova haben also nur eine beschränkte Nachleuchtdauer. Ihre Leuchtkraft hängt einerseits von der Anregungssättigung, das heißt der Anzahl der Länge und Intensität ihrer Aufladung, ab und andererseits von der Anzahl der aufladbaren Leuchtkristalle. Hier gilt, je größer die Fläche, desto länger hält die Leuchtkraft an. Der Ladungs- und Entladungsprozess ist beliebig oft wiederholbar und hat keine Abnutzungserscheinung zur Folge.

Die Taucheruhr T1 von Sinn Spezialuhren ist mit unterschiedlichen Nachleuchtfarben ausgestattet
Die Taucheruhr T1 von Sinn Spezialuhren ist mit unterschiedlichen Nachleuchtfarben ausgestattet

Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Superluminova gegenüber herkömmlichen nachleuchtenden Stoffen auf Zinksulfid-Basis ist deren Lichtechtheit. Selbst intensivste Sonnenlichtbestrahlung bewirkt keine Vergrauung oder Schwärzung der Pigmente. Bei der Farbe sind kaum Grenzen gesetzt. Am geeignetsten ist jedoch Grün, da das menschliche Auge in diesem Wellenlängenbereich die höchste Empfindlichkeit aufweist. Auch orangefarbene Leuchtmasse ist für das Auge gut zu erkennen, und unter Wasser – für Taucheruhren – werden Blautöne bevorzugt.

Fortlaufend aktualisierter Artikel, ursprünglich online gestellt im September 2016.

[1426]

Bestellen Sie unseren Newsletter

Was gibt's Neues auf Watchtime.net?

Damit Sie stets rund um das Thema mechanische Uhr informiert sind, gibt Ihnen der Watchtime.net-Newsletter mehrmals wöchentlich den Überblick.

Zusätzlich und nur für kurze Zeit:
Ihr 5-EUR-Gutschein!*

Datenschutzbestimmungen habe ich gelesen und akzeptiert.**
*Mindestbestellwert 20 Euro
**Pflichtfeld
Special: Schweizer Geheimtipps

Premium-Modelle aus
unserer Uhren-Datenbank

Uhren-Datenbank

In der weltweit größten Datenbank finden Sie aktuell 32201 Modelle von 793 Herstellern.

Datenbank-Suche

[type='text']
[type='text']
[type='submit']
[type='submit']
[type='text']
[type='text']
[type='submit']
[type='submit']
[type='submit']
[type='submit']