Autolampen en andere lichttechniek: de basisprincipes

HELLA Tech World - The Workshop`s Friend

In de auto speelt lichttechniek een zeer belangrijke rol met het oog op de eigen veiligheid en die van andere weggebruikers. Op deze pagina verhelderen we de basisprincipes van de autolichttechniek en tonen we de opbouw en de werking van de meest gebruikte lichtbronnen. Bovendien ontdekt u de oorzaken voor de uitval van lichtbronnen en praktijktips voor hun vervanging.

De volgende technische informatie en praktische tips zijn door HELLA ontwikkeld om garages bij hun werkzaamheden professioneel te ondersteunen. De op deze website beschikbare informatie mag alleen worden gebruikt door vakmensen die in de desbetreffende materie zijn opgeleid.

Lichttechnische maten

Hiernaast vindt u een overzicht van de belangrijkste lichttechnische begrippen en de overeenkomstige meeteenheden voor het beoordelen van de eigenschappen van lampen en lichten:

Autolampen en andere lichttechniek: lichtstoom

Lichtstroom Φ

Eenheid: lumen [lm]

Met lichtstroom F wijst men op het totale door een lichtbron uitgestraalde lichtvermogen.

Autolampen en andere lichttechniek: lichtsterkte

Lichtsterkte I

Eenheid: candela [cd]

De lichtsterkte is het deel van de lichtstroom dat in een bepaalde richting straalt.

Autolampen en andere lichttechniek: verlichtingssterkte

Verlichtingssterkte E

Eenheid: lux [lx]

De verlichtingssterkte E beschrijft de verhouding van de invallende lichtstroom tot het belichte oppervlak.

De verlichtingssterkte bedraagt 1 lx wanneer een lichtstroom van 1 lm gelijkmatig op een oppervlak van 1 m² schijnt.

Autolampen en andere lichttechniek: luminatie

Luminantie L

Eenheid: Candela per vierkante meter [cd/m2]

De luminantie L is de helderheidsindruk die het oog van een lichtend of verlicht oppervlak krijgt.

Lichtopbrengst ŋ

Eenheid: lumen per watt [lm/W]

De lichtopbrengst geeft aan met welk rendement het opgenomen elektrische vermogen in licht wordt omgezet.

Kleurtemperatuur K

Eenheid: Kelvin [K]

Kelvin is de eenheid voor de kleurtemperatuur. Hoe hoger de temperatuur van een lichtbron, des te groter het aandeel van blauw in het kleurenspectrum en hoe lager het aandeel van rood.

Een gloeilamp met warm wit licht heeft een kleurtemperatuur van ca. 2700 K. Een gasontladingslamp (D2S) heeft met een kleurtemperatuur van 4250 K daarentegen een koel wit licht dat meer overeenkomt met daglicht (ca. 5600 K).

Lichtbronnen

Lichtbronnen zijn thermische stralers die warmte-energie omzetten in licht. Dat betekent dat de lichtsterkte hoger is naarmate een lichtbron sterker wordt verwarmd.

De lagere efficiëntie van de thermische stralers (8% zichtbare straling) laat, vergeleken met de gasontladingslampen (28% zichtbare straling), slechts een relatief laag lichtrendement toe. De laatste tijd worden leds steeds meer als lichtbronnen in de auto gebruikt.

Gloeilamp

Gloeilampen (vacuümlampen) behoren tot de thermische stralers, omdat door toevoer van elektrische energie de gloeispiraal tot gloeien wordt gebracht.

Zoals eerder vermeld, is het lichtvermogen van een standaardlamp relatief laag. Daarbij komt dat door verdampte wolfraamdeeltjes, die duidelijk te herkennen zijn aan het zwarter worden van de lampkolf, alle lichttechnische waarden worden verlaagd en de levensduur relatief kort is.

Halogeenlamp

De halogeenlamp biedt duidelijke voordelen ten opzichte van de klassieke gloeilamp. Door de toevoeging van kleine hoeveelheden halogeenatomen, zoals jodium, kan het zwart worden van de lampkolf worden verminderd.

Door het zogenaamde "cyclische proces" kunnen halogeenlampen met een gelijke levensduur bij hogere temperaturen worden gebruikt en bieden zij een hoger rendement.

Cyclisch proces in een halogeenlamp

Door de toevoer van elektrische energie wordt de wolfraamspiraal tot gloeien gebracht. Daardoor vindt er een verdamping van metaal van de spiraal plaats. Door een halogeenvulling (jodium of broom) in de lamp stijgen de spiraaltemperaturen tot bij het smeltpunt van het wolfraam (ca. 3400 °C).

Hierdoor ontstaat het hoge lichtvermogen. Het verdampte wolfraam verbindt zich in de onmiddellijke omgeving van de hete kolfwand met het vulgas tot een lichtdoorlatend gas (wolfraamhaloïde). Als het gas echter opnieuw in de buurt van de spiraal komt, valt het uiteen door de hoge temperatuur van de gloeispiraal en vormt het een gelijkmatige wolfraamlaag.

Om het cyclische proces te kunnen aanhouden, moet de buitentemperatuur van de lampkolf 300 °C bedragen. De uit kwartsglas bestaande kolf moet de spiraal daarom nauw omsluiten.
Een ander voordeel is dat men met een hogere vuldruk kan werken waardoor de verdamping van het wolfraam wordt tegengegaan.

Ook de gassamenstelling in de kolf is doorslaggevend voor de lichtopbrengst. Door het inbrengen van kleine hoeveelheden edelgassen, zoals xenon, wordt de warmteafvoer van de gloeispiraal verlaagd.

Er zijn twee verschillende types halogeenlampen. De H1, H3, H7, H9, H11, HB3 hebben slechts één gloeispiraal. Ze worden voor het dimlicht en het grootlicht gebruikt. De H4-lamp heeft twee gloeispiralen, één voor het dimlicht en één voor het grootlicht.

De gloeispiraal voor het dimlicht is voorzien van een afdekkap. Die moet het verblindende lichtaandeel afdekken en voor de licht-donkergrens zorgen.

H1+30/50/90 en H4+30/50/90 zijn ontwikkelingen, afgeleid van de conventionele H1- en H4-gloeilampen met beschermende gasvulling.

Voordelen/verschillen van de halogeenlamp ten opzichte van de standaardlamp

Dunnere gloeispiraal
Geschikt voor hogere temperaturen
Hogere luminantie, tot 30/50/90 % meer tussen
50 en 100 meter voor de auto en een tot 20 meter verder reikende verlichting van de rijbaan
Hogere veiligheid 's nachts en bij slecht weer

H7-lampen hebben ten opzichte van H1-lampen een hogere luminantie, een lager opgenomen vermogen en een betere lichtkwaliteit. Die zijn ook als H7+30/50/90 verkrijgbaar.

Halogeenlampen met blauwe uitstraling

Tegenwoordig zijn er ook halogeenlampen met een blauwe uitstraling verkrijgbaar. Deze lampen hebben in tegenstelling tot de traditionele halogeenlampen een blauwachtig wit licht (tot 4000 K) en leunen daardoor sterker aan bij daglicht. Het licht schijnt helderder en contrastrijker voor de ogen. Dit moet er mede voor zorgen dat de bestuurder langer kan rijden zonder vermoeidheid. Deze ervaring is echter subjectief.

Wie echter een maximaal lichtvermogen wil, kan beter voor de +30/50/90-lampen kiezen.

Knipperlichten

Bij de knipperlichten werden tot nu toe lampen met een geel gelakte glaskolf gebruikt. Voor designliefhebbers zijn er ook de Magic-Star-knipperlichten. In uitgeschakelde toestand zijn ze nauwelijks in de zilveren reflector te herkennen. Pas bij de inschakeling geven ze het karakteristieke gele licht in de normale helderheid af.

Het aanbrengen van meerdere interferentielagen op de lampkolf zorgt voor de verdwijning van bepaalde aandelen van het lichtspectrum die door de gloeispiraal worden uitgestraald. Alleen het gele aandeel dringt door de lagen en wordt zichtbaar.

Gasontladingslampen

Gasontladingslampen genereren licht volgens het fysische principe van de elektrische ontlading. Door de toevoer van een ontstekingsspanning van het voorschakelapparaat (tot 23 KV bij de 3de generatie van HELLA-voorschakelapparaten) wordt het gas tussen de elektroden van de lamp (vulling met edelgas xenon en een mengsel van metalen en metaalhaloïden) geïoniseerd en met behulp van een lichtboog verlicht.

Tijdens de gecontroleerde toevoer van wisselstroom (ca. 400 Hz) verdampen de vloeibare en vaste stoffen door de hoge temperaturen. De lamp bereikt haar volle helderheid pas na enige seconden, als alle bestanddelen zijn geïoniseerd.

Om de beschadiging van de lamp door een ongecontroleerde toename van de stroom te vermijden, wordt de stroom door een voorschakelapparaat begrensd. Indien het volledige lichtvermogen is bereikt, bedraagt de nodige spanning (niet de ontstekingsspanning) voor het handhaven van het fysische proces nog slechts 85 V. Lichtstroom, lichtopbrengst, luminantie en levensduur zijn aanzienlijk beter dan bij halogeenlampen.

Gasontladingslampen worden aan de hand van hun betreffende ontwikkelingsversie gecategoriseerd: D1, D2, D3 en D4. De "D" staat hierbij voor "Discharge", het Engelse woord voor ontlading. De generaties hebben enkele belangrijke verschillen. Zo beschikken D1-lampen – de originele Xenon lampen – over een geïntegreerd ontstekingsdeel. D2-lampen bestaan daarentegen alleen uit de gesokkelde brander zelf en hebben in tegenstelling tot alle andere ontwikkelingsfases van de autogasontladingslampen geen externe glasbeschermingskolf rond de ontladingsbuis. Alle verdere ontwikkelingen hebben een uv-beschermingskolf en zijn door hun vorm aanzienlijk stabieler.

De oude D1-lamp wordt vaak vervangen door de huidige D1-S/R-lamp met geïntegreerde ontstekingsmodule. De verdere ontwikkelingen van de D1-, D2-, D3- en D4-lampen zorgen zonder kwik voor meer milieuvriendelijkheid. Door de verschillende elektrische parameters (42 V in plaats van 85 V branderspanning bij hetzelfde vermogen) kunnen D3- en D4-lampen niet met de stuureenheden voor D1- of D2-lampen worden gebruikt.

Vergelijking gloeispiraal (halogeen) / lichtboog gasontladingslampen (xenon)

Autolampen en andere lichttechniek: ergelijking gloeispiraal halogeen en lichtboog xenon

	Halogeengloeilamp (H7)	Gasontladingslamp
Lichtbron	Gloeispiraal	Lichtboog
Luminantie	1450 cd/m2	3000 cd/m2
Vermogen	55 W	35 W
Energiebalans	8 % lichtstraling 92 % warmtestraling	28 % lichtstraling 58 % warmtestraling 14 % uv-straling
Schokbestendig	ca. 500 uur	2500 uur
Vibration-proof	voorwaardelijk	ja
Ontstekingsspanning	nee	ja 23.000 V (3e generatie)
Regelelektronca	nee	ja

Autolampen en andere lichttechniek: autolamp — Autolampen moeten volgens ECE-R37 of -R99 zijn genormaliseerd. Daardoor moet de vervanging van de lampen mogelijk zijn en de verwisseling met andere lampen worden vermeden.

De volgende opschriften zijn op lampen te vinden

Naam van de fabrikant
6 of 6 V, 12 of 12 V, 24 of 24 V staat voor de nominale spanning volgens de ECE-regelgeving 37.
H1, H4, H7, P21 W staat voor de internationale categorieaanduiding van de ECE-goedgekeurde lampen, bijv. 55 W.
E1 geeft aan in welk land de lichtbron werd gecontroleerd en goedgekeurd. De 1 staat voor Duitsland.
"DOT" betekent: ook voor de Amerikaanse markt goedgekeurd.
"U" staat voor uv-gereduceerde lampen volgens ECE. Deze lampen worden bijvoorbeeld in koplampen met kunststof lens gebruikt.
Het door de goedkeuringsinstantie gegeven goedkeuringmerk, bijv. E1 (Kraftfahrtbundesamt in Flensburg), staat ook op de lamp en bestaat uit ofwel 37 R (E1) + een 5-delig getal of enkel (E1) + een 3-delig getal (ook alfanumerieke tekens, zie afbeelding).
De meeste lampen hebben een versleutelde fabrikantcode. Die maakt het mogelijk om de fabrikant te achterhalen.
Omdat niet alle lampen voldoende ruimte voor de codering bieden, moet volgens de wetgeving de volgende informatie terug te vinden zijn: fabrikant, vermogen, keurmerk en goedkeuringsmerk.

Invloedsfactoren op een lichtbron

Ondanks de regeneratie in de gloeilamp raakt de wolfraamdraad geleidelijk op waardoor de levensduur wordt beperkt.

Autolampen en andere lichttechniek: invloedsfactoren - halogeenlamp

Negatieve invloedsfactoren

Mechanische belastingen door stoten en trillingen
Hoge temperaturen
Inschakelproces
Spanningspieken
Verhoogde boordspanning
Hoge luminantie door
gloeispiralen met een extreem hoge densiteit

Positieve invloedsfactoren

Vuldruk
Vulgas

De levensduur en de lichtopbrengst zijn onder andere afhankelijk van de beschikbare voedingsspanning.

Als vuistregel geldt: Indien men de voedingsspanning van een lamp ongeveer 5 % verhoogt, dan stijgt de lichtstroom ongeveer 20 %, maar gelijktijdig wordt de levensduur gehalveerd.

Autolampen en andere lichttechniek: invoedsfactoren - diagram levensduur in functie van spanningsverhoging

Daarom werden bij bepaalde voertuigtypes voorweerstanden gebruikt zodat de voedingsspanning van 13,2 V niet werd overschreden. Bij moderne voertuigen wordt door de wijziging van de pulsomvang een aanpassing van de spanning bereikt.

Bij een onderspanning, bijvoorbeeld door een defecte dynamo, geldt precies het omgekeerde. Het licht heeft nu een aanzienlijk hoger rood-aandeel en het lichtrendement ligt overeenkomstig lager.

Lichttechniek tips - lichtbronnen

Lighting technology tips for light sources

Xenonkoplampen hebben voor hun ontsteking een hoge spanning nodig. Daarom moet voor werkzaamheden aan de koplampen altijd de stekker van de spanningsvoeding van het voorschakelapparaat worden losgekoppeld.
Bij het plaatsen van een nieuwe lamp mag het glas niet worden aangeraakt, omdat vingerafdrukken inbranden en het glas troebel maken.
Wanneer een xenonlamp in een gesloten ruimte (werkplaats) stuk gaat, moet de ruimte worden geventileerd om een gezondheidsrisico door giftige gassen te vermijden. D3- en D4-xenonlampen bevatten geen kwik meer en zijn daardoor milieuvriendelijker.
Standaard gloei- en halogeenlampen bevatten geen milieugevaarlijke stoffen en kunnen met het gewone huisvuil worden meegegeven.
Xenonlampen zijn gevaarlijk afval. Als de lamp defect is, maar de glaskolf nog intact is, dan moet deze als gevaarlijk afval worden verwerkt, aangezien het gas-metaaldamp-mengsel kwik bevat en daarom heel giftig is bij het inademen. Als de glaskolf stuk is, bijvoorbeekd door een ongeluk, dan kan de xenonlamp bij het gewone huisvuil worden verwerkt, omdat het kwik is gevlogen is.
Bij D3- en D4-xenonlampen werd het kwik vervangen door het niet-giftige zinkjodium. Deze lampen kunnen met het gewone huisvuil worden verwerkt.
Het afvalsleutelnummer voor de afvalverwerking is 060404.
Voorleds worden er geen afzonderlijke tips gegeven, omdat ze in de regel niet vervangbaar zijn.

Helemaal niet nuttig

Zeer nuttig

Onderdelenzoeker

Handmatige voertuigidentificatie OE-nr.

Onderdelenzoeker

Eenvoudige voertuigidentificatie met Kentekenplaat Bepaal ook de reserveonderdelen met OE-nummers Gedetailleerde productinformatie Vind groothandels bij u in de buurt