Jeder kennt Glühlampen am Motorrad. Sie sind in den Scheinwerfern, Blinkern und Brems- und Heckleuchten oder aber auch als Standlicht verbaut. Und erst, wenn sie nicht mehr funktionieren, merkt man, wie wichtig diese kleinen Teile doch sind. Wir wollen uns hier einmal mit der Funktionsweise einer Glühlampe auseinandersetzen.
Autoersatzteile.de stellte Bild bereit
Aufbau
Eine Glühlampe ist simpel ausgebaut: Auf einem Fuß aus Metall sitzt ein Glaskolben in dem sich eine Glühwendel befindet. Die Glühwendel besteht häufig aus einem speziell gewickelten Wolframdraht. Dieser wird durch einen hindurchfließenden elektrischen Strom zum Glühen gebracht. Die Glühwendel sendet dabei Licht aus, welches dann beispielsweise beim Blinken zu sehen ist.
Gasfüllung gegen Durchbrennen
Im Betrieb wird die Glühwendel auf Temperaturen von etwa 2500 bis 3000 Grad Celsius erhitzt. Damit diese nicht verbrennt, ist der Glaskolben mit einem speziellen Gas gefüllt. Der Kolben kann luftleer gemacht werden oder aber ein Edelgas-Stickstoff-Gemisch wird in diesen gefüllt, das dafür sorgt, dass die Glühwendel nicht durchbrennt. An normaler Luft würde der darin enthaltene Sauerstoff sofort dazu führen, dass der Draht verbrennt. In heutigen Glühlampen befindet sich etwa Argon als Edelgas mit einem Zusatz von etwa 10 Prozent Stickstoff. Das Gas wurde zudem mit einem leichten Überdruck im Glaskolben gefüllt, damit die Metallatome des Glühdrahtes bei den hohen Temperaturen nicht so schnell verdampfen können.
Stromfluss durch die Glühlampe
Beim Einschalten einer Glühlampe fließt zunächst ein großer Strom durch die Glühlampe, da der Glühdraht noch kalt ist. Anschließend erhitzt sich der Draht durch den Stromfluss jedoch so stark, so dass der Widerstand des Glühdrahtes zunimmt, was wiederum den Stromfluss behindert und zu einem höheren Widerstand führt. Im Betriebszustand fließt also ein deutlich geringerer Strom durch den Glühdraht als direkt beim Einschalten.
Geringe Lichtausbeute
Bei einer Glühlampe werden nur etwa 5 Prozent der eingesetzten Energie in sichtbares Licht umgewandelt. Mit der restlichen Energie wird der Glühdraht erhitzt, dessen Wärme an die Umgebung abgegeben wird. Um eine bessere Lichtausbeute zu bekommen, gibt es auch Glühlampen mit einem Doppelwendel. Diese Technik wird benutzt, um eine größere Drahtmenge in kleinem Raum unterzubringen. Auch wenn der Draht meist nur etwa 0,03 Millimeter dick ist, so benötigt er dennoch Platz. Damit die entstehende Wärme nicht zu schnell entweicht und somit die hohe Glühtemperatur nicht erreicht werden kann, werden die Glühwendeln möglichst eng aneinandergelegt, damit sich diese gegenseitig wärmen können.
Lebensdauer
Eine moderne Glühlampe ist für einen Betrieb von rund 1000 Stunden ausgelegt. Dieses ist einem Kompromiss bei der Herstellung geschuldet: Würde man Lampen mit geringeren Temperaturen bauen, so hätten diese zwar eine längere Lebensdauer, aber auch eine geringere Lichtausbeute. Lampen mit einer höheren Temperatur leuchten heller, haben aber eine kürzere Lebensdauer. Temperatur und Lebensdauer sind dabei nicht proportional verbunden. So führen eine etwas gesenkte Temperatur und somit Lichtausbeute zu einer weitaus höheren Lebensdauer. Allerdings kann die Temperatur nur bis zu einem gewissen Maße reduziert werden, da sonst die Lichtausbeute zu gering wäre.
Halogenlampen
Halogenlampen sind eine Weiterentwicklung der Glühlampe, bei der dem Gas ein Halogen wie beispielsweise Brom zugesetzt worden ist. Der Glaskolben wird klein gehalten, da im Inneren der Glühlampe chemische Prozesse bei hohen Temperaturen ablaufen. So verdampft bei hohen Temperaturen das Wolfram und verbindet sich mit dem Brom im Gas des Kolbens. Diese Verbindung wiederum legt sich an den heißesten und somit dünnsten Stellen des Wolframfades nieder und zerteilt sich wieder in die atomaren Bestandteile Wolfram und Brom. Der Glühdraht wird also an dünneren Stellen gestärkt, so dass ein Kreislauf entsteht. Bei Halogenlampen kann also mit recht hohen Temperaturen und daher auch hoher Lichtausbeute gearbeitet werden, ohne dass sich die Lebensdauer im Vergleich zu einer einfachen Glühlampe verringert.