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Warum leuchten Halogenlampen so hell?

Halogenlampen weisen ein sehr viel intensiveres Licht auf als konventionelle Glühbirnen. Zudem sind sie deutlich langlebiger als Edisons heißer Draht. Im virtuellen Halogen-Simulator können folgende Fragen untersucht werden: Wie wirken sich verschiedene Gasdrücke und Gasfüllungen auf die Lebensdauer der Lampe aus? Was passiert, wenn kein Halogen hinzugefügt wird? Was geschieht, wenn die Betriebsspannung erhöht oder verringert wird?

Halogenlampen-Simulation starten

In diesem Versuch hat man sich für eine Gasfüllung aus Argon mit einem Druck von 0,1 bar entschieden. Es wurde kein Halogen zugegeben. Die Wolframausgasungen der Glühwendel schlagen sich an der Innenseite des Glaskolbens nieder. Die Lebensdauer der Lampe verkürzt sich so deutlich: Bei einer Betriebsspannung von 10 Volt wird lediglich eine Brenndauer von 10 Tagen und 9 Stunden erreicht.

Willkommen im virtuellen Halogenlampen-Labor!

Im interaktiven Halogenlampen-Labor kann man folgende Fragestellungen erforschen: Wie wirken sich verschiedene Gasfüllungen und Gasdrücke in der Lampe auf deren Lebensdauer aus? Was passiert, wenn kein Halogen zugefügt wird? Was geschieht, wenn die Betriebsspannung erhöht oder verringert wird?

Detailansicht des Halogenlampen-Labors: Bestimmung der Gasfüllung

Xenon ist eine der vier Gasarten im Labor.

Auf dem Experiment-Bildschirm (rechte Seite) lassen sich die Auswirkungen der veränderten Parameter verfolgen.

Ziel des Experiments ist es, die bestmögliche Kombination aus Gasfüllung, Druck und Spannung bezüglich Lebensdauer und Lichtausbeute herauszufinden.

Bedienungsanleitung

Nachdem man den Strom angeschaltet hat, wird die gewünschte Spannung über den Schieberegler bestimmt, hierbei sind Werte zwischen 10 und 14 Volt möglich.

Zudem muss man sich für eine Gasfüllung entscheiden: Xenon, Argon, Krypton und Stickstoff stehen Wahl. Per Schieberegler lässt sich der Gasdruck zwischen 0,1 und 10 bar einstellen. Zusätzlich kann noch Halogen zugegeben werden.

Detailansicht des Halogenlampen-Labors: Experimentier-Bildschirm

Folgende Faktoren lassen auf dem Experimentier-Bildschirm ablesen: die Leistung, das Lumen und die Brenndauer.

Mit Klick auf den Brenndauertest-Button wird das Experiment gestartet. Als Auswertung erhält man eine ausführliche Beschreibung des Experiment-Status.

Die Produktion und Funktionsweise von Halogenlampen

Die Erleuchtung begann in den 1960er-Jahren. Damals schmückten die ersten Halogenlampen Automobile als Zusatzscheinwerfer. Heute ist dieses Licht schon praktisch jedem Verbraucher einmal aufgegangen, ob im Haushalt oder anderswo.

Bei gleichem Stromverbrauch leuchten Halogenlampen heller als gewöhnliche Glühbirnen. Das liegt am Glühfaden der Halogenlampe. Er verträgt höhere Temperaturen. Ein weiterer Unterschied: Konventionelle Glühlampen werden mit der Zeit trüb. Vom Glühfaden im Inneren der Lampen verdampfen Wolframatome. An der kühleren Glaswand werden die gasförmigen Atome fest und setzen sich an der Innenseite ab. Je mehr Wolframpartikel sich dort ansammeln, desto weniger Licht dringt nach außen.

Detailansicht des Halogenlampen-Labors: Halogenlampe mit Krypton

Durch die Zugabe von Halogen hat sich die Lebensdauer der mit Krypton gefüllten Lampe deutlich verlängert.

Auch bei der Halogenleuchte lösen sich bei über 3000° C die Wolframatome. Doch der Edelgas-Füllung ist das Halogen Brom beigemischt. Lösen sich die Wolframatome vom Draht, gehen sie mit dem Brom eine neue Verbindung ein. Sie bleibt auch in den kühleren Teilen der Lampe gasförmig und setzt sich nicht am Glas ab. Deshalb sind Halogenleuchten heller als gewöhnliche Glühbirnen.

Halogenlampen haben auch eine längere Lebensdauer. Bei Glühbirnen verdampft die Wolframwendel Stück für Stück, bis sie schließlich reißt. Anders in der Halogenleuchte. Bei sehr hohen Temperaturen wird die gasförmige Verbindung aus Wolframatomen und dem Halogen Brom instabil. Trifft sie auf die heiße Wendel, so löst sich das Wolframatom und verbindet sich wieder mit dem Glühfaden. Die Halogenmoleküle begeben sich jetzt erneut auf die Jagd nach Wolframteilchen. Dieser Kreislauf ermöglicht die längere Haltbarkeit der Halogenlampen.

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