Lichtquellen, so genannte Lampen, sind die Kernkomponenten von Scheinwerfern und Leuchten, deren Lebensdauer und Effizienz stetig weiterentwickelt werden, um ihre Langzeitqualität zu erhöhen. Neben den bewährten Gasentladungslampen und der Einführung innovativer LED-Technik sind moderne Glühlampen aus technischen und wirtschaftlichen Gründen noch immer eine gute Alternative. Ziel dieses Beitrags ist, Verschleiß- und Ausfallmechanismen von Glühlampen zu untersuchen, und die Erkenntnisse zur Optimierung ihres Einsatzes zu nutzen. Nach einer kurzen Darstellung der Glühlampentechnik werden zunächst Verschleißprozesse erläutert. Während der Lebensdauer von Halogenglühlampen werden die elektrischen und lichttechnischen Betriebswerte von der stark temperaturabhängigen Degradation der Glühwendel beeinflusst. Daran anschließend werden die Fehlermechanismen erläutert. Zwei Hauptursachen können den Ausfall einer Wolframwendel bewirken. Die Oberflächen der Glühwendel werden über die Laufzeit immer empfindlicher für Spaltbrüche, so dass durch mechanische Belastung Torsionsspannungen entstehen. Im statischen Betriebsfall fallen Glühwendeln durch das punktuelle Aufschmelzen des Wendeldrahtes aus. Dieses Aufschmelzen findet an so genannten Hot-Spots statt, die ihren Ursprung in sehr geringen unvermeidbaren Herstellungsabweichungen im Drahtwerkstoff oder der Wendelgeometrie haben. Kurz wird auch auf die Umwelteinflüsse wie mechanische und thermische Beanspruchung eingegangen. Die Lebensdauer moderner Kfz-Glühlampen hängt fast ausschließlich von der Betriebsspannung ab. Die zeitliche Steuerung der effektiven Lampenspannung erreicht man im Kraftfahrzeug durch den Einsatz eines elektronischen Vorschaltgeräts, das nach dem Verfahren der Pulsbreitenmodulation (PWM) arbeitet. Beim elektronischen Dimmen wird die Glühwendel durch die PWM thermisch zyklisiert und durch das Dimmen eine zeitliche Veränderung der örtlichen Wendeltemperaturverteilung überlagert. Während dieser instationären Betriebsphase verändern sich sowohl der Wolframtransport als auch die thermomechanische Belastung der Wendel gegenüber dem Gleichspannungsbetrieb. Dies hat Auswirkungen auf die Degradation und die Lebensdauer. Halogenlampen sind für den elektronischen Betrieb mit der Pulsbreitenmodulation sehr gut geeignet, wenn man die zulässigen Pulsspannungen und Modulationsfrequenzen berücksichtigt. Der Deformationseffekt beim dynamischen Dimmen zeigt sich allgemein, kann aber durch die Wahl einer geeigneten Wendel oder durch die Ausführung der Steuerung so reduziert werden, dass in der praktischen Anwendung keine Beeinträchtigungen der Zuverlässigkeit zu erwarten sind. können, die zur Fraktur führen.
Eignung von Glühlampen im Kraftfahrzeug
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 109 , 11 ; 1014-1025
2007
9 Seiten, 11 Bilder, 1 Tabelle, 9 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Eignung von Glühlampen im Kraftfahrzeug
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