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Halogenlampe

Definition: eine spezielle Form von Glühlampe, deren Glaskolben mit einem Halogengas gefüllt ist

Englisch: halogen lamp

Kategorien: Haustechnik, Licht und Beleuchtung

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 24.05.2010; letzte Änderung: 04.05.2019

Eine Halogenlampe (oder Halogenglühlampe) ist eine spezielle Form von Glühlampe, die z. B. für Scheinwerfer und Leseleuchten häufig eingesetzt wird. Sie ist zu unterscheiden von der Halogen-Metalldampflampe, die zwar auch ein Halogen enthält, das Licht jedoch in einer Gasentladung erzeugt, also ein anderes Funktionsprinzip hat.

Funktionsprinzip: der Wolfram-Halogen-Kreisprozess

Durch Zugabe einer kleinen Menge eines Halogengases wie Iod oder Brom zum Füllgas kann der sogenannte Wolfram-Halogen-Kreisprozess ausgenutzt werden. Der Glühfaden wird mit relativ hoher Temperatur (ca. 2700 °C oder sogar mehr) betrieben, und es wird in Kauf genommen, dass dabei stetig Wolfram sublimiert (gasförmig wird). Anstatt sich auf dem Glaskolben niederzuschlagen, bildet das Wolfram jedoch mit dem Halogen eine gasförmige Verbindung, die im Kolben zirkuliert. Wo diese dem Glühdraht wieder nahe kommt, zerfällt sie, so dass wieder metallisches Wolfram auf dem Glühfaden abgeschieden wird.

Durch diesen Prozess wird also trotz der hohen Betriebstemperatur vermieden, dass der Glühdraht immer dünner und der Glaskolben immer mehr geschwärzt wird. Zwei weitere Konstruktionsmerkmale unterstützen diesen Mechanismus:

  • Der Glaskolben ist sehr klein, damit er heiß wird (mehr als 250 °C), weil sich sonst doch Wolfram abscheiden würde. Das setzt die Verwendung von sehr temperaturbeständigem Glas (in der Regel Quarzglas) voraus.
  • Der Glühdraht sollte möglichst dick sein, da das Wolfram nicht unbedingt genau dort abgelagert wird, wo es verdampft wurde. Deswegen wird der elektrische Widerstand des Glühdrahts relativ niedrig, was den Betrieb mit einer niedrigen elektrischen Spannung (typischerweise 12 V) bei entsprechend höherer Stromstärke bedingt (Niedervolt-Halogenlampe). Es gibt zwar auch Hochvolt-Halogenlampen für 230 V, jedoch ist der dafür benötigte dünnere Glühfaden nachteilig, und die Konstruktion ist aufwendiger (häufig mit einem kleineren Glaskolben innerhalb eines größeren) und entsprechend teurer. Die Energieeffizienz ist ebenfalls meist deutlich niedriger als bei Niedervoltlampen.

Halogenlampen für unterschiedliche Spannungen

Halogenlampe
Abbildung 1: Eine Halogenlampe für den Betrieb an 230 V.

Das Prinzip der Halogenlampe funktioniert besonders gut bei Lampen, die für relativ niedrige Betriebsspannungen wie 12 Volt gemacht sind. Hier ist nämlich der Glühdraht relativ dick, sodass im Betrieb verhältnismäßig geringere Änderungen des Glühdrahtdurchmessers durch die Verdampfung und Ablagerung von Metall entstehen. Man kann die Betriebstemperatur des Glühdrahts dann etwas höher wählen und erhält eine bessere Effizienz.

Der Nachteil ist, dass man eine niedrige Betriebsspannung für den Netzbetrieb erst aus der höheren Netzspannung gewinnen muss. Man benötigt also ein Netzteils (mit Transformator oder Schaltnetzteil). Dies erhöht nicht nur die Kosten, sondern auch den Platzbedarf. Außerdem verschlechtert es (was häufig übersehen wird) die Energieeffizienz wieder ein Stück weit – in manchen Fällen (mit Transformator) sogar stark, wenn ein beträchtlicher Standby-Verbrauch entsteht.

Deswegen wurden auch Hochvolt-Halogenlampen entwickelt, die direkt mit einer Netzspannung von 230 V oder 110 V betrieben werden können. Abbildung 1 zeigt eine solche Lampe. Sie enthält innerhalb des großen Kolbens aus normalem Lampenglas einen kleineren Kolben aus Quartzglas mit der eigentlichen Halogenlampe. Der zusätzliche große Kolben schützt vor Berührungen einerseits der recht heiß werdenden Lampe, somit vor Verletzungen. Außerdem vermindert er etwas die Wärmeverluste. Andererseits geht auch ein wenig des erzeugten Lichts durch Reflexionen verloren.

Vorteile von Halogenlampen

Im Vergleich zu gewöhnlichen Glühlampen ermöglicht das Prinzip der Halogenlampe die folgenden Verbesserungen:

  • Weil die Betriebstemperatur des Glühdrahts deutlich gesteigert werden kann, ist nicht nur die Lichtausbeute (bei gegebenen Abmessungen) höher (rund 15 bis 20 lm/W gegenüber 9 bis 14 lm/W), sondern auch die Energieeffizienz. Allerdings bleibt auch hier der Wirkungsgrad in der Regel unter 10 %. Immerhin ergibt sich im Vergleich zu normalen Glühlampen die gleiche Helligkeit mit rund 30 % niedrigerem Energieaufwand. (Sehr unterschiedliche Zahlen kursieren, da sowohl Halogenlampen als auch Standard-Glühlampen mit recht unterschiedlicher Effizienz existieren.) Leuchtstofflampen und Leuchtdioden sind freilich weitaus besser, weswegen die Bezeichnung Energiesparlampe für Halogenlampen unangemessen wäre.
  • Die höhere Farbtemperatur ermöglicht eine Farbwahrnehmung, die noch mehr der mit Sonnenlicht (Tageslicht) ähnelt. Allerdings wird Halogenlicht als “kälter”, also wenig gemütlich empfunden. Es ist also eher für Arbeitsplätze und als Leselicht geeignet, weniger für die Grundbeleuchtung eines Wohnzimmers.
  • Die Lebensdauer von rund 1500 bis 3000 Stunden ist erheblich länger als die von gewöhnlichen Glühlampen, freilich doch noch deutlich niedriger als die von Leuchtstofflampen und Leuchtdioden.
  • Die starke Abstrahlung von einem kompakten Glühdraht ist vorteilhaft für den Einsatz in Projektoren und stark gerichtet abstrahlenden Scheinwerfern.
  • Die sehr kompakte Bauform gibt viel Flexibilität für das Design von Leuchten.

Die Energieeffizienz von Halogenlampen kann übrigens noch etwas weiter gesteigert werden mit einer Beschichtung auf der Innenseite des Glaskolbens, die das sichtbare Licht gut durchlässt, einen guten Teil der Infrarotstrahlung aber reflektiert. Bei solch einer IRC-Halogenlampe (IRC = infrared reflecting coating) kann die Heizleistung des Glühdrahts entsprechend reduziert werden. Hilfreich ist außerdem eine Xenonfüllung. Solche Lampen können eine Lichtausbeute von rund 25 lm/W haben, also im Vergleich zu den schlechtesten einfachen Glühlampen über doppelt so effizient sein. Dies ist allerdings immer noch wenig im Vergleich zu Leuchtstofflampen, die 50 bis 100 lm/W erreichen.

Nachteile von Halogenlampen

Halogenlampen haben im Vergleich zu gewöhnlichen Glühlampen auch diverse Nachteile:

  • Bereits erwähnt wurde das z. T. als zu “kalt” empfundene Licht. Hinzu kommt die starke Blendwirkung, wenn man direkt in eine Halogenlampe blickt.
  • Die Betriebsspannung von 12 V der üblichen Niedervolt-Halogenlampen erfordert für den Netzbetrieb den Einsatz eines Netzteils, was die Kosten und den Platzbedarf erhöht. Außerdem verschlechtert es die Energieeffizienz wieder ein Stück weit.
  • Das Auswechseln von Halogenlampen ist häufig schwieriger als das von gewöhnlichen Glühlampen, weil es mehr Typen von Fassungen gibt, der Ausbau komplizierter sein kann und Fingerabdrücke auf dem Lampenkolben unbedingt vermieden werden sollten. Dafür ist der Austausch aber seltener notwendig.
  • Wegen des sehr heißen Lampenkolbens (der prinzipbedingt notwendig ist) ist die Brandgefahr tendenziell höher – außer wenn ein zusätzlicher größerer Kolben eingesetzt wird.
  • Eine Nebenwirkung der Verwendung von Quarzglas für den Lampenkolben sowie auch der erhöhten Wendeltemperatur ist, dass Halogenlampen auch eine gewisse Menge ultravioletten Lichts (UV-Lichts) abstrahlen. (In gewöhnlichen Glühlampen entsteht weniger UV-Licht, und es wird weitgehend im Glaskolben absorbiert.) Deswegen kann der längere Aufenthalt nahe einer Halogenlampe (z. B. am Schreibtisch) zu Sonnenbrand und im Prinzip sogar zu Hautkrebs führen. Allerdings lässt sich dies einfach vermeiden durch eine Filterglasscheibe direkt vor der Lampe, die gleichzeitig auch vor der Berührung mit dem sehr heißen Lampenkolben schützt. Außerdem gibt es Halogenlampen mit einem Glaskolben, der UV-absorbierende Substanzen enthält.

Einschränkungen durch die Ökodesign-Richtlinie der EU

Die Einschränkungen durch die Ökodesign-Richtlinie der EU verlangte bereits 2012, dass beispielsweise stärkere Lampen (mit mehr als 950 Lumen) mit Klarglas mindestens die Energieeffizienzklasse C erreichen müssen. Dies ist mit Halogenlampen problemlos möglich. Ab dem September 2016 wurde allerdings die Effizienzklasse B verlangt, wodurch ein Teil der zuvor erhältlichen Halogenlampen verboten wurde. Ab September 2018 erfolgte eine weitere Verschärfung des Glühlampenverbots, wodurch inzwischen die meisten Typen von Halogenlampen nicht mehr verkauft werden dürfen, abgesehen von Lagerbeständen.

Empfehlungen

Der Einsatz von Halogenlampen ist empfehlenswert, wo die gerichtete sehr helle Abstrahlung und das “kalte” Farbspektrum gut eingesetzt werden können, die Energieeffizienz aufgrund geringer Einsatzdauern weniger ins Gewicht fällt und gute Alternativen schlecht einsetzbar sind. Dies gilt z. B. für Außenleuchten, die nur gelegentlich für wenige Minuten betrieben werden und eine mit LED-Leuchtmitteln schwer erreichbare Lichtleistung bringen müssen. Jedoch können auch solche Leuchten zunehmend mit LED-Technik gebaut werden, ggf. mit Einsatz mehrerer Leuchtmittel.

Für die Grundbeleuchtung von Räumen sind Halogenlampen (z. B. als Deckenstrahler mit 200 W) kaum geeignet, allein schon weil die Energieeffizienz hierfür höher sein sollte. Insbesondere für Wohnräume ist das kalte Lichtspektrum ungünstig; es kann zwar durch Dimmen wärmer gemacht werden, aber dabei wird die Energieeffizienz noch weiter reduziert. Ebenfalls wirkt die starke Blendwirkung von Halogenlampen in Wohnräumen häufig sehr ungünstig, wenn die Leuchte ein direktes Blicken in die Lampe ermöglicht.

Siehe auch: Beleuchtung, Glühlampe, Glühlampenverbot, Halogen-Metalldampflampe, Leuchtdiode, Energiesparlampe
sowie andere Artikel in den Kategorien Haustechnik, Licht und Beleuchtung

Alles verstanden?


Frage: Warum sind Halogenlampen energieeffizienter als gewöhnliche Glühlampen?

(a) weil ihre höhere Glühfadentemperatur den Anteil des sichtbaren abgestrahlten Lichts erhöht

(b) weil ihr dickerer Glühfaden weniger heiß werden muss und deswegen weniger Wärme abstrahlt

(c) weil ihre Gasfüllung den Wärmetransport nach außen vermindert

(d) weil das verwendete Halogen-Gas besonders effizient Licht abstrahlt


Frage: Warum werden die meisten Halogenlampen mit einer niedrigeren elektrischen Spannung betrieben als gewöhnliche Glühlampen?

(a) weil damit eine höhere Energieeffizienz erzielt wird

(b) weil der nötige dickere Glühfaden bei höherer Spannung zu heiß würde

(c) weil es sonst zu unerwünschten elektrischen Entladungen im verwendeten Halogengas kommen würde

(d) weil dann dünnere Zuleitungsdrähte genügen


Frage: Für welche Anwendungen sind Halogenlampen besonders geeignet?

(a) für Leuchten im Freien, die pro Tag nur relativ kurz eingesetzt werden

(b) für Leuchten, die bei kalten oder warmen Temperaturen gleichermaßen gut funktionieren müssen

(c) für die Beleuchtung von Wohnzimmern wegen des angenehm “warmen” Lichts

(d) für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen, bei denen eine genaue Farbwahrnehmung wichtig ist

(e) für großflächige Hintergrundbeleuchtungen


Frage: Wie vergleicht sich der Stromverbrauch eine Halogen-Leselampe mit dem anderer Lampen ähnlicher Leuchtstärke?

(a) Er liegt etwas günstiger als mit einer konventionellen Glühlampe.

(b) Er ist ca. zweimal höher als mit einer LED-Lampe.


Siehe auch unser Energie-Quiz!

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