Wie funktioniert eine Autolampe?

Lampen an Autos kennt jeder. Sie werden in Scheinwerfern, Blinkern, Brems- und Rücklichtern oder als Standlicht verbaut. Erst wenn sie nicht mehr funktionieren, erkennen Sie die wahre Bedeutung dieser kleinen Helfer. Schauen wir uns an, wie eine Glühlampe funktioniert.

Aufbau

Glühlampen sind einfach aufgebaut: Sie bestehen aus einem Glaskolben mit einem Glühfaden auf einer Metallbasis. Der Glühdraht besteht in der Regel aus speziell gewickeltem Wolframdraht. Das Licht wird durch den durchfließenden Strom emittiert. Der Draht leuchtet auf und wird beispielsweise durch die Scheinwerfer dorthin gelenkt, wo das Licht benötigt wird.

Gasfüllung

Im Betrieb wird der Glühfaden auf ca. 2500 bis 3000 Grad Celsius erhitzt. Der Glaskolben ist hierbei mit einem speziellen Gas gefüllt, damit die Glühwendel nicht anfängt zu brennen. Damit der Glühfaden nicht durchbrennt, kann der Kolben evakuiert oder mit einem Inertgas-Stickstoff-Gemisch gefüllt werden. In normaler Luft würde der darin enthaltene Sauerstoff den Draht sofort zum Brennen bringen. Beispielsweise wird in modernen Glühbirnen mit Argon ein Edelgas mit etwa 10 % Stickstoffzusatz verwendet. Das Gas im Glaskolben wird zudem mit leichtem Überdruck gefüllt, damit die Metallatome im glühenden Draht bei hohen Temperaturen nicht verdampfen.

Stromfluss

Beim Einschalten einer Glühlampe fließt zunächst ein starker Strom durch die Glühlampe, da der Glühfaden noch kalt ist. Wenn jedoch Strom fließt, erhöht sich der Widerstand des Drahtes, was wiederum den Strom behindert und mehr Widerstand erzeugt. Im Betriebszustand ist der durch die Glühwendel fließende Strom deutlich geringer als der direkt beim Einschalten fließende Strom.

Lichtleistung

Bei Glühlampen werden nur etwa 5 % der eingesetzten Energie in sichtbares Licht umgewandelt. Die restliche Energie der Glühwendel wird in Wärme umgewandelt, die an die Umgebung abgegeben wird. Es gibt auch Glühlampen mit zwei Glühdrähten für eine bessere Lichtleistung. Diese Technik wird verwendet, um eine große Anzahl von Drähten auf kleinem Raum zu installieren. Obwohl der Draht meist nur 0,03 mm dick ist, braucht er dennoch Platz. Damit die erzeugte Wärme nicht zu schnell verloren geht und dadurch die hohe Glühtemperatur nicht erreicht wird, werden die Glühdrähte so nah wie möglich aneinander gelegt, damit sie sich gegenseitig erwärmen können.

Lebensdauer

Moderne Glühbirnen sind für eine Lebensdauer von etwa 1.000 Stunden ausgelegt. Dies ist auf einen Kompromiss bei der Herstellung zurückzuführen: Wenn die Lampen mit einer kühleren Glühwendel hergestellt werden, halten sie zwar länger, aber die Lichtleistung ist geringer. Je höher dagegen die Temperatur, desto heller die Lampe, aber desto kürzer die Lebensdauer. Temperatur und Lebensdauer sind nicht direkt proportional voneinander abhängig. Eine etwas niedrigere Temperatur und Lichtleistung führt zu einer längeren Lebensdauer. Allerdings darf die Temperatur nur so weit reduziert werden, da sonst die Lichtleistung zu gering wird.

Halogenlampe

Halogenlampen sind eine Weiterentwicklung von Glühlampen, bei denen dem Gas ein Halogen wie Brom zugesetzt wird. Die Glaskolben sind aufgrund der chemischen Prozesse, die bei hohen Temperaturen im Inneren des Kolbens stattfinden, klein. Bei hohen Temperaturen verdampft das Wolfram des Glühdrahtes und verbindet sich mit Brom im Kolbengas. Diese Verbindung verbleibt an der heißesten, dünnsten Stelle des Wolframdrahtes und zerfällt wieder in seine atomaren Bestandteile Wolfram und Brom. Dadurch wird die Glühwendel an dünneren Stellen verstärkt und bildet so einen Kreislauf. Mit Halogenlampen ist es daher möglich, bei sehr hohen Temperaturen zu arbeiten und somit auch eine hohe Lichtausbeute bereitzustellen, ohne die Lebensdauer gegenüber einfachen Glühlampen zu verkürzen.