Willkommen zum ersten Teil unserer dreiteiligen Serie über die Beleuchtungs-/Scheinwerferarten eines Autos. Die Serie ist chronologisch der Beleuchtungsentwicklung aufgebaut. Deshalb beginnen wir mit der guten alten Halogenlampe. Wie ist sie aufgebaut? Und wie funktioniert sie eigentlich? Von uns bekommt ihr im folgenden die relevanten Antworten.
Die Halogenlampe ist eine spezielle Form der herkömmlichen Glühlampe – eine „getunte“ Weiterentwicklung, wenn man so will. Die Funktion, im Grundprinzip, ist bei beiden Lampen gleich. Beide besitzen einen Glühdraht, welcher sich in einer luftdichten Glasglocke befindet. Dieser fängt durch den Durchfluss von Strom an zu glühen und ist somit die Lichtquelle beider Lampen. Der Unterschied ist jedoch, dass sich in der Halogenlampe ein Gas namens Halogen befindet. Dieses ermöglicht, dass der Wendel Halogenlampe viel stärker erhitzt werden kann als bei der Allgebrauchslampe. Ebenso ist der Wendel kürzer als bei einer normalen Glühlampe.
Die Gruppe der Temperaturstrahler
Die Halogenlampen, sowie alle standardmäßigen Glühlampen, fallen unter die Kategorie der Temperaturstrahler. Dies sind Lampen, welche mithilfe von Wärme Licht ausstrahlen. Die Lichtstärke ist dabei abhängig von der Temperatur der Lichtquelle. Je heißer, desto heller das Licht. Ein weiteres Paradebeispiel der Temperaturstrahler ist bspw. eine Kerze.
Neben Temperaturstrahler gibt es noch Entladungslampen (z.B. Leuchtstofflampen) und Leuchtdioden (z.B. LEDs).
Der Aufbau einer Halogenlampe
Der Aufbau ist im wesentlichen fast gleich wie bei der herkömmlichen Glühlampe:
- Auf dem Sockel sitzt der Glühdraht – der sogenannte Wendel
- Der Wendel befindet sich in einer Glasglocke
Der Unterschied zur Glühlampe:
- In der Glasglocke der Halogenlampe befindet sich, anders als bei den Allgebrauchslampen, ein Halogen-Gas
- Die Glasglocke kann bei der Halogenlampe wesentlich kleiner gefertigt werden (Grund: wegfallende Kohleschwärzung)
- Ein kleineres Volumen ermöglicht ein höheren Betriebsdruck, wodurch die Lebensdauer erhöht wird
- Außerdem wird die Wärmeleitung dadurch reduziert und man kann an teurem Edelgas sparen
Die Funktionsweise der Halogenlampe
Der Glühdrat wird beim Anschalten des Scheinwerfers auf extrem hohe Temperaturen erhitzt. Die Temperaturen liegen hier zwischen 2700°C und 3100°C, das ist um ein Vielfaches höher als bei herkömmlichen Glühlampen. An diesem Punkt beginnt der sogenannte Wolfram-Halogen-Kreisprozess in der Halogenlampe.
Was ist Wolfram?
Wolfram ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol W und der Ordnungszahl 74. Es ist ein glänzendes Schwermetall mit hoher Dichte. Außerdem ist Wolfram das chemische Element mit dem höchsten Schmelz- und Siedepunkt und ist bekannt für seine Verwendung in Glühwendeln.
Was ist der Wolfram-Halogen-Kreisprozess und wie läuft er ab?
Bei den extrem hohen Temperaturen, die bei der Halogenlampe erreicht werden, lösen sich laufend Wolfram-Atome aus dem Glühwendel. Diese verdampfen anschließend. Normalerweise würden sich die Atome nun am Glaskolben absetzen, doch da sich Halogen-Gas im Kolben befindet, verbinden sich die Wolfram-Atome mit dem Halogen. Diese gasförmige Verbindung zirkuliert im Glas. Kommt diese Wolfram-Halogen-Verbindung aber dem Glühwendel zu nahe, wandelt sich diese Verbindung, durch die hohen Temperaturen, wieder in Wolfram-Atome um. Diese setzten sich dann wieder auf dem Wendel ab. Der Kreislauf, in dem sich ständig Wolfram-Atome entfernen, aber sich auch ständig wieder welche absetzen, bewirkt, das der Wendel nie dünner wird. Die dicke des Wendels bleibt durch den Kreislauf konstant.
Ist die Halogenlampe durch den Wolfram-Halogen-Kreisprozess unzerstörbar?
Durch den Kreisprozess repariert bzw. baut sich der Glühwendel immer wieder selber auf, nachdem Atome verdampft sind. Jedoch gibt es hier auch eine Grenze, sonst hätte die Halogenlampe schließlich eine unendliche Lebensdauer. Das Problem hierbei ist, der sog. Whisker:
Die Wolfram-Atome setzen sich, wie gesagt, wieder auf dem Glühwendel ab. Jedoch nicht an den freien Stellen, sondern an den Stellen, an denen es am kältesten ist. Diese Plätze sind meistens am Rand des Wendels. Mit der Zeit setzen sich immer mehr Wolfram-Atome an den äußeren/kälteren Stellen ab und verändern so die Struktur eines Wendels. Die Struktur ist dort dann nicht mehr glatt, sondern eher rau – ähnlich wie bei Haaren (unter einem Mikroskop). Der vorhin erwähnte Whisker ist entstanden.
Wie lange beträgt die Lebensdauer einer Halogenlampe?
Die Lebensdauer einer Halogenlampe ist trotzdem sehr hoch. Sie beträgt ungefähr ziwschen 2000 (~33,3 Tage) und 5000 (~83,3 Tage) Betriebsstunden.
Wie groß ist die Lichtausbeute und welche Farbe hat das Licht?
Die Lichtausbeute bei normalen Halogenlampen liegt zwischen 10 lm/W und 25 lm/W. Allerdings gibt es auch spezielle Fotohalogenlampen die eine Ausbeute von bis zu 35lm/W erzeugen können.
Welche Farbe hat das Licht?
Das Licht einer Halogenlampe ist Neutralweiß.
Welche Farbtemperatur hat eine Halogenlampe?
Die Farbtemperatur einer Halogenlampe liegt zwischen 3000 und 3200 Kelvin.
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