Beleuchtung

ECE Vorschrift

Die europäische Vorschrift zu den zugelassenen Leuchtmitteln (Glühlampen) in KFZ und Anhaängern innerhalb der EU finden sich in der ECE Regelung R37.

Funktionsprinzip einer Glühlampe

Beim Einschalten einer Glühlampe fliesst Strom durch einen Leiter (Leuchtdraht) und bringt diesen zum Glühen. Dabei strahlt dieser elektromagnetische Wellen ab, die größtenteils im nicht sichtbaren Infrarotbereich (Wärme) und zu einem geringeren Teil (max. 5%) im sichbaren Bereich (Licht) liegen. Der Leuchtdraht ist üblicherweise aus Wolfram, da dieses Material einen hohen Schmelzpunt ca. 3.422° Celsius hat und somit den entstehenden und gewünschten Temperaturen standhalten kann. Diese liegen zwischen 1.500° und 3.000° Celsius (1773° - 3273° Kelvin). Da Wolfram ein Kaltleiter (kalt=geringer Widerstand, warm=hoher Widerstand) ist, fliesst nach dem Einschalten ein hoher Strom, der durchaus das 15-fache des Betriebsstroms sein kann, und der mit steigender Erwärmung abnimmt und die Lampe somit heller werden lässt. Das ist der Grund warum Lampen meistens beim Einschalten kaputt gehen und erst nach kurzer Betriebsdauer die maximale Leuchtkraft entwickeln.

Die Farbtemperatur einer Glühlampe liegt ca. 70° Kelvin höher als die des Glühfadens und liegt in der Regel zwischen 2.300° und 2.900° Kelvin. Eine Hochleistungs-Halogenbirne für den KFZ Bereich liegt bei 3.500° Kelvin. Damit erreichen diese Lampen nicht das Tageslichtniveau welches je nach Sonneneinstrahlung zwischen 5000° - 7000° Kelvin liegt.

Glühlampen im KFZ Bereich sind tatsächlich für einen höhere Spannung als die Nennspannung von 12 V ausgelegt, da die tatsächliche Spannung während des Betriebs bis zu 14 V betragen kann. Die Herstellerangaben zu den Glühlampen sind gemäß der ECE Richtlinie bei 13,2 V erfasst worden.

Halogenlampen

Für das Abblend- und Fernlicht kommen wegen der notwendigen Lichtausbeute oftmals Halogenleuchten zum Einsatz. Ihre Bauform und die Gasfüllung lassen deutlich höhere Temperaturen zu (um die 3.500° Kelvin) bei einer Lebensdauer von immer noch mehreren tausend Stunden zu, sie sind also heller als normale Glühbirnen bei gleicher Spannung.

Höhere Lichtausbeute und Lebensdauer

Verhältnis Spannung zu Helligkeit/Farbtemperatur

Um die Lampe nun heller scheinen zu lassen, bzw, die Lichtausbeute zu erhöhen, muss die Temperatur des Glühfadens durch Spannungserhöhung, gesteigert werden. Dadurch wird mehr zugeführte Energie vom langwelligen Infrarotbereich in den kurzwelligeren sichtbaren Bereich verschoben. Der Temperaturanstieg führt jedoch zu einer drastischen Verkürzung der Lebensdauer. Eine Erhöhung der Spannung um 5% über die Betriebsspannung bring ca 25% mehr Helligkeit, reduziert aber die Lebensdauer um ca. 50%. Bei einer Erhöhung der Spannung um 20% erreicht man die doppelte Helligkeit (+100%), die Lebensdauer verkürzt sich jedoch um 95%.

Systeme, die eine höhere Spannung an den Lampen ermöglichen, z.B. durch einen größeren Leitungsquerschnitt, verkürzen also auch immer die Lebensdauer, bei vergleichsweise geringem Lichtzuwachs. Ein Vergleich zwischen unterschiedlichen Fahrzeugen ist hier immer sehr schwer, da weitere Faktoren, die höchst individuell pro Fahrzeug sind. Dazu zählen z.B. die Einschaltzyklen, Erschütterungen, Temperaturen, Brenndauer und die Sorgfalt beim Einbau. Beispiel:
Die 13,2 V Betriebsspannung der Glühlampen wird auf 14 V erhöht, eine Zunahme um ca. 6 %, was einer Leuchtsteigerung von 25%-30% entspricht. Die Lebensdauer verkürzt sich dann jedoch um 55%-60%,