Superluminova oder warum Uhren im Dunkeln leuchten

Leuchtmittel für Uhren

von Redaktion
am 31. August 2022

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.

Inhalt:

• Welche Leuchtmittel für Uhren gibt es?
• Zinksulfid – der universelle lumineszierende Stoff
• Welche ist die hellste, selbstleuchtende Uhr der Welt?
• Superluminova – der beliebteste Leuchtstoff für Uhren
• Welche Eigenschaften besitzt Superluminova?
• Leuchtmasse für Band und Gehäuse

Welche Leuchtmittel für Uhren gibt es?

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 fluoriszierender Kleidung. 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.

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 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.

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.

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 hellste, selbstleuchtende Uhr der Welt

Auf der Baselworld 2019 stellte Traser mit der Konzeptuhr T1000, die bisher hellste selbstleuchtende Uhr der Welt vor. Sie ist mit 318 Tritiumgasröhrchen ausgestattet und ihr Lichtstrom wurde vom Eidgenössischen Institut für Metrologie METAS geprüft und zertifiziert. die Konzeptuhr leuchtet 50 Mal stärker als die herkömmlichen Traser-Modelle mit der H3-Technologie, die durch die Verbindung von Zinksulfid und Tritiumgas Licht erzeugt. Die T1000 ist ein Sondermodell zum 50-jährigen Bestehen der mb-microtec.

Inhalt:

• Welche Leuchtmittel für Uhren gibt es?
• Zinksulfid – der universelle lumineszierende Stoff
• Welche ist die hellste, selbstleuchtende Uhr der Welt?
• Superluminova – der beliebteste Leuchtstoff für Uhren
• Welche Eigenschaften besitzt Superluminova?
• Leuchtmasse für Band und Gehäuse

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.

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.

Welche Eigenschaften besitzt 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.

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.

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.

Leuchtmasse für Band und Gehäuse

Bell & Ross geht bei der BR 03-92 Full Lum noch einen Schritt weiter. Nicht die Zeiger, Ziffern oder Indexe sind hier nachtleuchtend, sondern das komplette Zifferblatt ist bei der Dreizeigeruhr mit der kräftigen Superluminova C3 überzogen. Und nicht nur das: auch das Kautschukband leuchtet. Hier wurden dem Material vor dem Erhitzen, Pressen und Formen Leuchtpigmente hinzugefügt. Im Hellen erscheinen Zifferblatt und Band in einem cremefarbenen Farbton mit leichtem Gelb-Grünstich.

Mit der Luminor Marina 44 mm PAM 01117 erinnert Panerai an die Bedeutung von Leuchtmasse für die Marke. Vor 70 Jahren setzte Panerai die Leuchtmasse Luminor auf Tritiumbasis zum ersten Mal ein. Beim aktuellen Modell befindet sich das leuchtende Material nicht nur auf Zeigern, Ziffern und Indexen, sondern auch auf dem Rehaut, dem Gehäuse und sogar bei den Nähten des Armbandes. Zudem verwendet Panerai eine weiterentwickeltes Superluminova X1, das heller und länger leuchten soll, als das bisherige Superluminova.

Auch Roger Dubuis verwendet das leuchtende Material bei der Excalibur Twofold nicht nur auf dem Zifferblatt, sondern auch das Armband. Dafür sorgt eine besondere Leuchtmasse namens LumiSuperBiwiNova (die zusammen mit der Biwi AG im schweizerischen Glovelier entwickelt wurde). Sie wird nicht etwa auf das Armband aufgetragen, sondern sitzt unterhalb der äußersten Schicht des Kautschukbands und behält so auch bei Abnutzung des Armbands seine Leuchtkraft. Auch Werkteile wie die sternförmige Brücke und die Umrandung des Doppeltourbillons sowie Stundenindexe und Markenschriftzug leuchten in der Nacht.

Ebenfalls großzügig mit Leuchtmasse arbeitet Zenith bei der Defy 21 Carl Cox. Der Schweizer Hersteller integriert bei der auf 200 Stück limitierten Uhr (bereits ausverkauft) Superluminova in die Karbonlünette. Auch die Nähte des Armbands leuchten im Dunkeln, genauso wie die kleine Sekunde, die im Stil einer Vinylscheibe gestaltet ist.

Auf der Watches & Wonders 2021 präsentierte Roger Dubuis die Excalibur Single Flying Tourbillon Glow Me Up. Die Roségolduhr besitzt eine mit 60 Baguette-Diamanten besetzte die Lünette.

Ihre Besonderheit zeigt sich jedoch erst im Dunkeln: Die Diamant-Fassungen wurden mit verschiedenfarbiger Superluminova gefüllt. Damit leuchten die Diamanten im Dunkeln farbig. Zusätzliche Leuchtmasse befindet sich auf den sternförmigen Brücken und Kanten des Uhrwerks. Die leuchtstarke Uhr ist bereits ausverkauft.

TAG Heuer zeigte auf der Watches & Wonders 2022 die Aquaracer Professional 200 Solargraph die ihre Energie von Sonnenstrahlen erhält, die durch ein lichtdurchlässiges Zifferblatt auf eine dahinter liegende Solarzelle fallen. Die Sonne lädt außerdem die Leuchtmasse auf Zifferblatt und Lünette auf. Als spannendes Gestaltungsdetail wird der Drehring aus einer Carbon-Superluminova-Mischung ähnlich wie bei der Zenith-Uhr gefertigt, was bei Dunkelheit grünliche Strukturen zum Vorschein bringt.

Nachtansicht aktueller Uhrenmodelle:

Fortlaufend aktualisierter Artikel, ursprünglich online gestellt im September 2016.

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