Superluminova, Tritium, Radium –
Warum Uhren im Dunkeln leuchten

Leuchtzeiger an Uhren sorgen nicht nur für einen besonderen Hingucker, sondern sie erfüllen auch einen praktischen Nutzen: Sofern es sich um eine Nachtleuchtfarbe handelt ist selbst im Dunkeln die Uhrzeit noch abzulesen. Erreicht wird dieser Effekt durch Leuchtfarbe, oder Nachleuchtfarbe, die eine sogenannte Lumineszenz aufweisen.

Warum leuchten Uhren im Dunkeln?

Die Notwendigkeit Uhren auch im Dunklen ohne eine spezielle Energiequelle ablesen zu können, entstand während des ersten Weltkrieges. In der Folgezeit beschäftigten sich viele Uhrenhersteller damit, Ziffernblätter (die sogenannten „Indizes“) und Uhrenzeiger zum Leuchten zu bringen. Dies kann mit den verschiedensten chemischen Elementen und Reaktionen realisiert werden, die eingearbeitet in Leuchtfarben diesen Effekt hervorbringen.

Die als Leuchtpigmente bezeichneten farbgebenden Substanzen sind in der Lage das Licht im sichtbaren Bereich zurückzuwerfen (zu remitieren). Im Gegensatz zu einer einfachen Reflexion – wie zum Beispiel bei Katzenaugen an Fahrrädern – bleibt der Effekt der Leuchtfarbe längerfristig erhalten. Sie strahlt nicht nur in genau dem Moment das Licht zurück, in dem sie von Licht getroffen wird, sondern erzeugt darüber hinaus auch mehr sichtbares Licht, als von außen einfällt.

Grundsätzlich wird zwischen „Tagesleuchtfarbe“, „Nachleuchtfarbe“ und „Radioaktiver Leuchtfarbe“ unterschieden. Über die verschiedenen Effekte und mögliche Risiken des radioaktiven Zerfalls wird weiter unten noch zu lesen sein. Heutzutage wird Lumineszenz in Uhren häufig mit den Materialien Tritium, Tritiumgas, Luminova oder Superluminova erreicht.

Video: Eine Armbanduhr mit Superluminova im Test

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Tagesleuchtfarben vs. Nachtleuchtfarben

Grundsätzlich kann zwischen drei möglichen Typen von Leuchtfarben unterschieden werden.

• Tagesleuchtfarben
• Nachtleuchtfarben
• Radioaktive Leuchtfarben

Hier soll es zunächst um die Unterschiede zwischen der Tages- und Nachtleuchtfarbe gehen, während Farben die ein radioaktives Leuchten verursachen in einem separaten Abschnitt behandelt werden.

Tagesleuchtfarben (auch Neonfarben genannt), wandeln durch Fluoreszenz den unsichtbaren UV-Bereich des Tageslichtes zu sichtbarem Licht um, das vom Betrachter dann häufig als gelb oder rot wahrgenommen wird. Im Alltag kommt dieser Effekt etwa bei Warnwesten oder als Signalfarben an Fahrzeugen der Polizei und der Rettungskräfte zum Einsatz. Fluoreszenz vergeht meist unmittelbar nach dem Lichteinfall wieder, sodass sich dieser Effekt für in der Nacht leuchtende Uhren nicht eigenet.

Dazu benötigt werden Nachleuchtfarben, auch selbstleuchtende Farben genannt. Üblich sind hier etwa Luminova, Superluminova, Tritium und Tritium H3 . Diese Substanzen können einfallendes Licht speichern und später zeitverzögert wieder abgegeben werden. Dieser als Phosphoreszenz bezeichnete Vorgang findet sich zum Beispiel bei der Markierung von Fluchtwegen und Notausgängen, aber auch bei den verschiedensten sogenannten „Glow-in-the-dark“-Produkten, wie etwa die Leuchtzeiger bei Uhren.

Was ist Superluminova und wie funktioniert es?

Luminova stellt eine Marke von Leuchtpigmenten des japanischen Herstellers Nemeto & Co Ltd. dar. Diese auf Erdalkalialuminaten basierenden Pigmente wurden durch Nemeto entwickelt und patentiert. Unter dem Markennamen Superluminova existiert eine weiterentwickelte Form auf dem Markt, die speziell in der Uhrenindustrie hergestellt wird – etwa für Leuchtzeiger oder im dunklen leuchtenden Indizes auf dem Ziffernblatt. Die Leuchtkraft von Superluminova ist dabei signifikant erhöht.

Ursprünglich entwickelt wurde Luminova im Jahre 1998. Damit sollte eine Alternative zu anderen nach- oder selbstleuchtenden Substanzen geschaffen werden – etwa auf Radium oder Tritium basierenden Leuchtfarben.

Luminova als Nachtleuchtfarbe bei Uhren

Wie bei allen Nachleuchtfarben läuft auch bei Superluminova der physikalische Vorgang Phosphoreszenz ab. Das bedeutet, dass die Leuchtpigmente Licht speichern können und später als sogenanntes „kaltes Licht“ (Lumineszenz) wieder abgeben. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei dem zuvor gespeicherten Licht um künstliches oder Sonnenlicht handelt.

Die physikalischen Grundlagen sind leicht erklärt: Im Material befindliche Elektronen werden durch Lichteinstrahlung auf ein höheres Energieniveau gehoben. Sobald nun die Einstrahlung von außen endet, fallen die Elektronen langsam zurück in ihren Grundzustand und geben dabei sichtbares Licht ab. Mit Superluminova können die Leuchtfarben Gelbgrün, Blaugrün und Blauviolett erreicht werden.

Ein großer Vorteil von Luminova oder Superluminova ist, dass dieser Vorgang komplett ohne radioaktive Materialen von statten geht. Die Pigmente, die auf Erdalkali-Aluminat-Basis bestehen, sind unter Beachtung von gängigen Hygiene- und Sicherheitsvorschriften unbedenklich in Hinblick auf eventuelle gesundheitsschädliche Risiken.

Superluminova Leuchtdauer – wie lange leuchtet die Farbe?

Wichtig bei Leuchtzeigern auf Uhren ist natürlich nicht nur die Intensität, sondern auch die Leuchtdauer der Luminiszenz.

Heutzutage ist es möglich, den Vorgang der Elektronenentladung auf verschiedene Arten zu manipulieren. Durch geschickte Materialzusammensetzungen von Luminova kann etwa erreicht werden, dass die Leuchtzeiger einer Uhr heller leuchten, dafür aber für eine kürzere Zeit aufgeladen sind, bevor sie wieder durch Lichteinstrahlung aktiviert werden müssen. Andersherum ist es natürlich auch möglich – kein zu helles abstrahlen, dafür aber ein länger andauerndes phosphoreszieren in der Dunkelheit.

Über die Lebensdauer Leuchtpigmente bei Superluminova kann gesagt werden, dass sie theoretisch unendlich oft wieder aufgeladen werden können und die Leuchtkraft damit auch über Jahre hinweg stabil bleibt. Zwar findet eine Minderung der Lichtintensität statt, diese zieht sich aber über eine sehr lange Zeit hin und bleibt häufig nahezu unbemerkt.

Die Leuchtpimente von Luminova und Superluminova verändern sich durch den Prozess der Ladung und Entladung praktisch nicht, sodass die Leuchteigenschaften aber eine lange Zeit genutzt werden können.

Uhren mit Tritium – Leuchtmasse für Uhrzeiger

Tritium wird seit dem Anfang des 20. Jahrhunderts als Leuchtmasse für Leuchtzeiger in Uhren verwendet, damit auch in der Dunkelheit die Uhrzeit abgelesen werden kann. Tritium ist ein radioaktives Isotop des Elementes Wasserstoff. Zusätzlich zum Proton hat Tritium noch zwei Neutronen im Atomkern und ist damit dreimal so schwer wie Wasserstoff in seiner normalen Form. Deshalb hat Tritium auch den Namen „superschwerer Wasserstoff“.

Tritium wird in Wissenschaft und Forschung auch als sogenannter „Tracer“ verwendet. Damit können bestimmte Substanzen markiert werden, oder der Tracer wird in einen lebenden Körper eingebracht, wo sie aufgrund ihrer radioaktiven Eigenschaften Spuren hinterlässt und so die Funktionalität von Körperfunktionen geprüft werden kann. Am häufigsten verwendet wird Tritium allerdings auf Uhren oder anderen Messinstrumenten, wie etwa Kompassen.

Leuchtzeiger bei Uhren mit radioaktiven Tritium

Das Leuchten von Tritium-Pigmenten auf Uhren entsteht durch den radioaktiven Zerfall des Elementes, das eine Halbwertszeit von etwa 12 Jahren besitzt. Das bedeutet, dass nach 12 Jahren etwa die Hälfte des ursprünglich vorhandenen radioaktiven Materiales zerfallen ist – womit die Leuchtkraft sukzessive nachlässt. Anders als etwa Luminova muss Tritium nicht extra aufgeladen werden, um einen Leuchteffekt zu erzeugen.

Das Gesundheitsrisiko aufgrund von Tritium gilt als vernachlässigbar klein, solange die Uhr nicht geöffnet wird oder Arbeiten oder Reparaturen an der Uhr vorgenommen werden. Im Alltag ist die Strahlung also unbedenklich. Heutzutage wird Tritium hauptsächlich in Form von Gas verwendet, wobei hier ein eventuelles Risiko von vornherein ausgeschlossen wird, da sich das Gas in kleinen Röhrchen befindet und nicht entweichen kann.

Ob eine Uhr den Stoff Tritium enthält, kann ganz leicht auf dem Ziffernblatt abgelesen werden. Häufig wird das Vorhandensein des Stoffs durch den Buchstaben „T“ gekennzeichnet.

Tritium H3 Uhren – 100 mal mehr Leuchtkraft für Ziffernblätter

Durch moderne Technologie ist es möglich, die Intensität der Leuchtkraft von Tritium Uhren noch zu erhöhen. Vor den 1960er-Jahren wurden Leuchtpigmente bestehend aus dem radioaktiven Material Tritium als Leuchtmasse verwendet, um Leuchtzeiger und Ziffernblätter zu realisieren, damit auch im dunklen die Uhrzeit abgelesen werden kann. Tritium H3 ist die moderne Bezeichnung für Tritium, die als „H3“, „T“ oder „T<25“ auch auf den meisten Ziffernblättern von Tritium haltigen Uhren zu finden ist.

Für eine noch sicherere Anwendung von Tritium wird der radioaktive Stoff seit den 1960er-Jahren häufig in Form von Gas in winzige Kapillarröhrchen eingearbeitet. Dabei handelt es sich um extrem kleine Glas-Röhrchen, die die Leuchtmasse (ein Gas aus Tritium H3) aufnehmen können und die ihrerseits dann in der Uhr verbaut werden.

Ein großer Vorteil dieser Methode ist die signifikant erhöhte Leuchtkraft gegenüber der Tritium haltigen Leuchtfarben.

GTLS Tritiumgaslichtquelle – trigalight und Betalight für Uhren

Tritiumgaslichtquellen – im englischen auch „Gaseous tritium light source“ (GTLS) – wurden in den 1960er-Jahren erfunden. Im Gegensatz zum vorher vor allem in Leuchtfarben als Leuchtmasse vorkommenden Tritium ist der Gebrauch von Tritiumgaslichtquellen völlig unbedenklich in der Handhabung und die Leuchtkraft ist im Vergleich sogar erhöht.

Das Tritium in den Tritiumgasquellen verfügt allerdings ebenfalls über eine Halbwertszeit von 12,3 Jahren, was bedeutet, dass nach dieser Zeit die Hälfte des radioaktiven Materials zerfallen ist. Tritiumgaslichtquellen scheinen hell und lang, aber nicht unendlich. Nach einigen Jahrzehnten ist so viel des Stoffes verbraucht, dass das Scheinen aufhört. Allerdings sind Tritiumgaslichtquellen von einem Uhrmacher leicht zu wechseln, damit die Uhrzeit auch weiterhin im dunklen abgelesen werden kann.

Bei Tritiumgaslichtquellen wird das gasförmige Tritium in winzige Kapillarröhrchen eingeschlossen. Diese Röhrchen mit der enthaltenen Leuchtmasse können dann wiederrum in die Leuchtzeiger der Uhr eingearbeitet werden.

Trigalight und Betalight sind die bekanntesten Handels- und Markennamen von Tritiumgaslichtquellen sind im größten Teil der Welt für den zivilen Markt legalisiert, trotzdem herrschen in Deutschland aufgrund der radioaktiven Natur des Inhaltsstoffes Tritium gewissen Auflagen, unter anderen ist reglementiert, dass die Herstellung und der Import solcher Lichtquellen eine Genehmigung erfordert.

Im privaten Gebrauch sind keine Gesundheitsschäden durch die Strahlung von Tritium zu erwarten, zumal die Leuchtmasse auch noch durch ein Glasröhrchen geschützt wird.

Vorteile und Nachteile von Tritium als Leuchtfarbe

Die Leuchtmasse Tritium bietet viele Vor-, allerdings auch einige Nachteile, wenn es um eine geeignet Leuchtmasse für Leuchtzeiger und Ziffernblätter an Uhren geht.

Vorteile der Leuchtmasse Tritium: Einer der größten Vorteile ist die leichte Verarbeitung des Materials. Andere Elemente würden theoretisch denselben Effekt hervorrufen wie Tritium, sind allerdings wesentlich schlechter für die Gesundheit und scheiden damit aus, wenn es um die Produktion von Gebrauchsgegenständen wie Zeitmessern geht. Trotzdem verfügt Tritium über die selbstleuchtende Eigenschaft, die auch nach Jahrzehnten noch hell leuchten kann. Da das Material kontinuierlich zerfällt verfügen Ziffernblätter mit Tritiumleuchtfarben oder Tritiumgaslichtquellen über einen sogenannten Dauerleuchteffekt – sie leuchten nicht nur im Dunklen.

Im Vergleich zu modernen Methoden wie Luminova, leuchtet Tritium wesentlich länger und über einen langen Zeitraum hinweg mit einer konsistenten Helligkeit.

Nachteile der Leuchtmasse Tritium: Es handelt sich um einen radioaktiven Stoff. In kleinen Mengen ist das zwar unbedenklich, Uhrmacher oder Mitarbeiter von Uhrenherstellern, die häufiger mit dem Stoff in Kontakt kommen, sollten Vorsichtsmaßnahmen. Tritium leuchtet zwar lange und konsistent, verliert aufgrund der Halbwertszeit von 12,3 Jahren aber auch kontinuierlich an Leuchtkraft. Luminova wirkt im voll aufgeladenen Zustand beeindruckender, verliert jedoch auch schneller an Leuchtkraft.

Radium als Leuchtfarbe – ist die radioaktive Farbe gesundheitsschädlich?

Gerade in der Anfangszeit nach der Entdeckung der Radioaktivität durch die französische Wissenschaftlerin Marie Curie, war den Menschen die gesundheitsschädliche Wirkung dieser Strahlung noch nicht bewusst. Im frühen 20. Jahrhundert wurde radioaktiven Stoffen, etwa Radium, sogar nachgesagt gesundheitsförderlich zu sein und das Material wurde auf vielerlei Gebieten eingesetzt – auch bei der Uhrenfertigung.

Radium wurde verwendet um Farbe für Leuchtzeiger und leuchtende Ziffernblätter herzustellen, ihnen eine Lumineszenz zu verleihen und damit auch im Dunklen die Uhrzeit ablesen zu können. Zunächst wurde diese Technologie beim Militär verwendet, schnell wurden die bunt-leuchtenden Uhren aber auch im zivilen Bereich beliebt.

Radium: Radioaktive Leuchtfarbe bei Uhren

Diese Uhren wurden bis Mitte der 1960er-Jahre produziert. Das Risiko für die Träger solcher Uhren ist eher gering. Radium-Strahlung wird durch das Uhrenglas gut abgeschirmt und in der Regel sind die Strahlenniveaus von Radiumuhren-Trägern im Vergleich mit anderen Menschen nicht signifikant erhöht. Trotzdem werden diese Uhren nicht mehr hergestellt, da vor allem die in der Fertigung beschäftigten Personen – also Menschen, die der Strahlung regelmäßig und in größerer Mengen ausgesetzt sind – einem immensen Risiko von Folgeschäden durch radioaktive Strahlung entgegensehen. Dazu gehören etwa Krebserkrankungen.

Im privaten Gebrauch sollten radiumhaltige Uhren trotzdem besser geschlossen bleiben und nach Kontakt mit den Leuchtzeigern oder dem Ziffernblatt gründlich die Hände gewaschen werden. Bei Reparaturen ist unbedingt ein Fachmann hinzuzuziehen, um das Strahlungsrisiko für alle so gering wie möglich zu halten.

Leuchtfarbe für Uhrzeiger nachrüsten / ersetzen – geht das?

Egal wie langlebig das Material ist, egal wie hell die Leuchtzeiger und das Ziffernblatt der Uhr einmal geleuchtet haben – es kann immer passieren, dass das Leuchten der Uhr nachlässt. Vielleicht soll auch eine Uhr, die ursprünglich keine Leuchtzeiger, im dunklen leuchten?

Generell ist Nachrüsten kein Problem, Leuchtzeiger in eine bestehende Uhr einzusetzen. Eine solche Arbeit sollte von jedem Uhrmacher direkt vor Ort zu erledigen sein. Auch Ziffernblätter können nachgerüstet werden, allerdings ist hier zu beachten, dass ein solcher Eingriff sehr teuer werden kann. Eventuell lohnt sich der Kauf einer neuen Uhr eher, als das Eingreifen in eine bestehende.

Ersetzen von Leuchtfarbe ist ebenfalls unproblematisch. Gerade bei hochwertigen Herstellern, wo Uhren zur Inspektion eingeschickt werden können, ist es Gang und Gäbe, die Leuchtfarbe (im Fall von Superluminova oder älteren Tritium-Uhren) einfach bei der Standard-Überholung zu erneuern. Tritiumgaslicht-Kapillare sind etwas kostenintensiver.

Aber auch eine Erneuerung der Farbe kann von Fachleuten vor Ort durchgeführt werden, damit die Leuchtzeiger der Uhren auch in Zukunft in der Nacht zuverlässig die Uhrzeit anzeigen können.

Leuchtzeiger meiner Uhr leuchten nicht – was tun?

Es kann vorkommen, dass die Leuchtzeiger von Uhren nicht mehr leuchten. Dafür kann es mehrere Gründe geben, je nach Material, das in der Uhr verarbeitet wurde.

Superluminova hat die Eigenschaft praktisch unendlich lang zu funktionieren, sofern die Uhr lange genug einer externen Lichtquelle (künstliches Licht, Sonne) ausgesetzt ist. Sollte die Uhr dennoch aufhören zu leuchten, hat sich wahrscheinlich die Farbe mit den leuchtenden Pigmenten abgelöst. Bei längerem Kontakt mit Wasser oder Aussetzung von zu hoher Luftfeuchtigkeit, kann es passieren, dass sich die Leuchtmasse mit einer sogenannten Hydroxid-Schicht überzieht, die ebenfalls die Leuchteigenschaften der Uhren verschlechtern. In solchen Fällen muss die Leuchtfarbe auf den Uhren erneuert werden.

Handelt es sich bei der Leuchtfarbe auf der Uhr um Tritium H3, so hat sich vielleicht die Leuchtfarbe gelöst, oder zu viel des Elementes ist zerfallen. Tritium ist radioaktiv und verfügt über eine Halbwertszeit von 12,3 Jahren. Gerade bei alten Uhren kann die Leuchtkraft nach mehreren Jahrzehnten stark abgenommen haben und die Farbe muss ersetzt werden.

Ist in der Uhr eine Tritiumgaslichtquelle verbaut, so kann hier dasselbe Phänomen auftreten. Da diese Technik seit den 1960er Jahren angewendet wird, kann es passieren, dass sich das Tritium in den Kapillaren einfach abgebaut hat. Andererseits können die kleinen Gasröhrchen (Kapillare) auch zerbrochen und das Tritium-Gas entwichen sein. In jedem können die Tritiumgaslichtquellen in den Leuchtzeigern ersetzt werden.

Video: Nachlassen der Leuchtkraft bei Uhren im Vergleich

In diesem Video sieht man schön, wie die Leuchtkraft der Uhrzeiger bei drei Herrenuhren nachlässt. Im Vergleich stehen: Breitling Colt Chronograph, Panerai PAM 510 und Invicta 8926OB.

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Seiko LumiBrite – lumineszierende Leuchtfarbe für Zeiger und Indizes

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LumiBrite ist die neuste Entwicklung im Bereich von Lumineszenz im Bereich von Farben für Leuchtzeiger und Ziffernblätter. Entwickelt wurde der neue Farbstoff von der Firma Saiko.

LumiBrite vereint verschiedene Eigenschaften früherer Leuchtfarben, wobei es im Wesentlichen als Weiterentwicklung von Superluminova angesehen werden kann. Beide Farben sind frei von radioaktiver Strahlung und damit gänzlich unbedenklich für die Gesundheit oder für die Umwelt. Eine Weiterentwicklung stellt LumiBrite in der Hinsicht dar, als dass es Lichtenergie (etwa von der Sonne oder einer künstlichen Lichtquelle) wesentlich schneller aufgenommen wird. Schon zehn Minuten Licht reichen aus, um LumiBrite zu seiner vollen Leuchtkraft zu verhelfen. Auch die Leuchtdauer von LumiBrite ist erhöht, sodass Leuchtzeiger auch nach längerem Aufenthalt im Dunklen noch zu lesen sind, bevor sie verblassen und wieder an einer Lichtquelle „aufgeladen“ werden müssen.