Verabschieden Sie sich von der Glühlampe (wie wir sie kennen)

11-30-2011 | Energieeffizienz

von Chuck Newcombe

Ich bin sicher, dass Sie auf der Suche nach Ersatzlampen mittlerweile alle schon einmal eine dieser kleinen gewendelten Kompaktleuchtstofflampen im Geschäft gesehen haben. Die gute Nachricht ist: Wenn Sie eine dieser Lampen als Ersatz für Ihre konventionelle Glühlampe verwenden, sparen Sie Energie. Ein Beispiel aus unserem Haushalt: Ein Leuchter mit fünf Lampen, der vorher 300 Watt benötigte, kommt jetzt mit 60 Watt aus. Dies entspricht der Leistungsaufnahme einer einzigen Glühlampe bei der gleichen Helligkeit wie bei fünf Lampen. Diese Kompaktleuchtstofflampen und die neueren und sehr viel teureren LED-Lampen werden eingeführt, um die weniger effizienten Glühlampen mit Wolframdraht zu ersetzen, die bis 2014 in den USA abgeschafft werden sollten.

Kompaktleuchtstofflampen kosten mehr, halten aber auch länger. Der Haken: Dazu kommt es nur, wenn Sie sie nicht zu oft ein- und ausschalten und nicht draußen bei kalten Temperaturen verwenden. Es stellt sich heraus, dass das kleine Heizelement, das dabei hilft, den Dampf in einer Kompaktleuchtstofflampe beim Start zu ionisieren, dieselbe Eigenschaft wie eine Glühlampe mit Wolframdraht hat – sein Widerstand ist im kalten Zustand sehr niedrig, nimmt aber bei Erwärmung stark zu. Dies ist meist der Grund, warum Ihre Glühlampen beim Einschalten durchbrennen – beim Einschalten wird der Wolframdraht mit dem höchsten Stromfluss belastet.

Eine Möglichkeit, die volle Lebensdauer einer Kompaktleuchtstofflampe auszuschöpfen, besteht darin, sie länger brennen zu lassen und so die den Glühdraht belastenden Ein- und Ausschaltvorgänge zu reduzieren. Nach meiner Erfahrung können Sie wie oben beschrieben eine Kompaktleuchtstofflampe fünfmal so lange brennen lassen wie eine Glühlampe, ohne dabei mehr Energie zu verbrauchen.

Spitzenstrom einer Glühlampe
Spitzenstrom einer Glühlampe
Glühlampe bei voller Helligkeit
Glühlampe bei voller Helligkeit

Temperaturkoeffizient des Widerstands von Wolfram

Der typische Kaltwiderstand einer 100-W-Glühlampe beträgt ca. 9,5 Ohm. Wenn dieser Widerstand bei 120 V gleich bleibt, dann sagt uns das Ohmsche Gesetz, dass die Lampe 12,5 A Strom aufnimmt und eine Leistung von 1,500 Watt abgibt. Das passiert natürlich nicht und das liegt daran, dass beim Aufheizen eines Glühdrahts auch sein Widerstand zunimmt. Es stellt sich heraus, dass bei 120 V der Widerstand bei etwa 144 Ohm liegt, 15-mal so hoch wie der Kaltwiderstand. Die daraus resultierende Stromstärke beträgt 0,83 A und die Leistungsabgabe entspricht den ausgewiesenen 100 W.

Ein interessantes Experiment mit einem Fluke 43B Netz- und Stromversorgungsanalysator

Es stellt sich heraus, dass die Zeitkonstante für die Widerstandsänderung bei voller Spannung in Millisekunden gemessen werden kann. Das ist auch der Grund, warum das folgende Experiment funktioniert.

Als Fluke 1994 sein erstes Netzqualitätsmessgerät einführte, veränderte ich die Eingangsspannung einer Glühlampe mit einem Triac-Dimmer und maß die effektive Eingangsspannung und den daraus resultierenden Stromfluss.

Mir fiel auf, dass der Spitzenstrom bei einer effektiven Eingangsspannung von etwa 55 Volt auftrat. Im heutigen Beispiel mit einer neuen, hocheffizienten Halogenlampe (mehr dazu später) hat die Leuchte eine effektive Stromaufnahme von 0,39 A. (Ich habe eine Schleife mit zehn Wicklungen in meiner Stromzange verwendet, wodurch sich ein Messwert von 3,9 A ergibt.) Der Spitzenstrom in diesem Beispiel lag bei nahezu 1,2 A.

Als ich die Spannung weiter hochdrehte, nahm die effektive Stromstärke zu, aber der Spitzenstrom sank auf etwa 0,8 A.

Wie kann das sein? Nun ja, die Gesamtzeit des Stromflusses in dem Beispiel mit geringer Helligkeit beträgt weniger als 4 Millisekunden, nicht genug Zeit, um den Glühdraht auf den höheren Widerstand aufzuwärmen, der erreicht wird, wenn der Strom doppelt so lange fließt (etwa 8 Millisekunden). Der Spitzenstrom ist also höher bei geringerer Helligkeit.

Wenn Sie dieses Beispiel durchrechnen (oder auf die Leistungsanzeige des Fluke 43B umschalten), werden Sie erkennen, dass die Leistungsaufnahme meiner Testlampe bei geringer Helligkeit und bei Spitzenstrom etwa 22 W beträgt, wohingegen die Leistung bei voller Helligkeit etwas über 68 W lag.

Weitere Informationen zu den neuen Halogenlampen

Die Lampe, die ich für meinen letzten Test verwendet habe, wird als hocheffiziente Halogenlampe bezeichnet. Sie hat dieselbe Leuchtstärke wie die alte 100-W-Lampe, verbraucht aber nur 72 Watt. Wie ich in meinem Test feststellte, wird immer noch ein Glühdraht aus Wolfram verwendet. Nach meinem Verständnis werden diese hocheffizienten Glühlampen und bestimmte Speziallampen auch nach der Abschaffung der Standardlampen mit der alten Technologie im Jahr 2014 (in den USA) verfügbar sein.

Wie sieht es mit den neuen LED-Leuchten aus?

Kompaktleuchtstofflampen haben in Bezug auf die Umwelt den Nachteil, dass sie Quecksilber enthalten. Dadurch ist eine besondere Handhabung bei der Entsorgung erforderlich, um eine Verschmutzung unserer Umwelt zu vermeiden.

Bei einem neuen Alternativmodell kommen LEDs zum Einsatz, um einen noch höheren Wirkungsgrad als bei den Kompaktleuchtstofflampen zu erzielen. Dies geht jedoch – zumindest bisher – mit einem höheren Preis einher. LED-Leuchten lassen sich verzögerungsfrei einschalten und haben keine Kaltstartprobleme, wie sie bei Kompaktleuchtstofflampen auftreten können.

Die neuen Technologien können noch nicht das angenehm warme Licht der vertrauten Glühlampen erzeugen, werden jedoch ständig verbessert. Wenn Sie interessiert sind, finden Sie hier einige Informationen zu unseren sich verändernden Beleuchtungstechnologien:
Abschaffung der Glühlampen
Energy Star-Informationen zu Lampen
Funktionsweise und Dimmen von Kompaktleuchtstofflampen