Physik - Kaleidoskop

Glühlampe 209
wie auch die bei schneller Augen- oder Kopfbewegung sichtbare Pulsweitenmodulation (typisch für
Bremslicht/Rücklicht-Kombinationen) von Verkehrsteilnehmern als unangenehm empfunden.
Lebensdauer
Die Lebensdauer einer Glühlampe fällt mit
steigender Lichtausbeute durch die höhere
Glühfadentemperatur drastisch ab. Bei 2700 K
erreichen konventionelle Glühlampen eine
Standzeit von etwa 1000 Stunden, bei 3400 K
(Studiolampen) von nur wenigen Stunden. Wie das
Diagramm zeigt, verdoppelt sich die Helligkeit,
wenn man die Betriebsspannung um 20 % erhöht.
Gleichzeitig reduziert sich die Lebensdauer um 95
%. Eine Halbierung der Betriebsspannung (zum
Beispiel durch Reihenschaltung zweier
gleichartiger Glühlampen) verringert demnach
Lebensdauer und Helligkeit in Abhängigkeit von der Betriebsspannung
(nicht gültig für Halogenlampen)
zwar den Wirkungsgrad, verlängert aber die Lebensdauer um mehr als das Tausendfache.
Sind die Kosten für das Auswechseln einer Lampe hoch, so kann zu Gunsten einer höheren Lebensdauer auf eine
hohe Lichtausbeute verzichtet und die Betriebsspannung abgesenkt werden. In Geräten eingebaute Lampen sind
meist umständlich zu wechseln. Hier sollte für die Glühlampen eine deutlich niedrigere Betriebsspannung als die
Nennspannung der Lampen angesetzt werden.
Die Lebensdauer einer Glühlampe wird meist nicht durch gleichmäßiges Abdampfen von Wendelmaterial bestimmt,
sondern durch das Durchbrennen an einer Stelle. Grund ist eine Instabilität, die mit der Zunahme des elektrischen
Widerstandes mit der Temperatur zusammenhängt: Stellen des Glühfadens, die nur wenig dünner sind und sich beim
Einschalten zunächst nur aufgrund der höheren Stromdichte schneller aufheizen, haben dann auch noch aufgrund
ihrer Übertemperatur einen höheren Widerstand, heizen sich kurzzeitig extrem auf und verlieren dabei etwas
Material durch Verdampfen. Beim nächsten Einschalten verschärft sich das Problem. Beim letzten Einschalten kann
von der Unterbrechungsstelle sogar eine Bogenentladung im Füllgas ausgehen.
Um Überströme durch solche Bogenentladungen gerade durchgebrannter oder anders innen kurzgeschlossener
Glühlampen zu limitieren, haben viele 230-Volt-Glühlampen – im Glasfuß sichtbar – eine Schmelzsicherung im
dünnen Glasröhrchen eingebaut. Der duroplastische Kitt zwischen Birnenglas und Metallgewindefuß ist porös und
ausreichend hitzebeständig. Das Lot zur Kontaktierung beider Pole an einen billigeren Schraubsockel aus
Aluminium- statt Messingblech verlangt nach einer besonderen Lotlegierung.
Eine Möglichkeit, die Lebensdauer zu verlängern, ist daher die Begrenzung des Einschaltstroms oder die in der
Veranstaltungstechnik häufig angewandte Vorheizung (engl. Pre Heat) durch einen permanenten Stromfluss knapp
unterhalb der Leuchtschwelle. Die Ausfallwahrscheinlichkeit von Glühlampen lässt sich durch eine
Exponentialverteilung oder, mit Berücksichtigung der Historie, durch eine Weibullverteilung beschreiben.