7.  Frühzeitiger Lampenausfall am Kfz

Ursachen für den frühzeitigen Lampenausfall am Kfz

Helfen "Überspannungskiller" ?

Abhilfe gegen frühzeitigen Lampenausfall

„Überspannungskiller“ gegen erhöhten Lampenverschleiß?

 

Spannung im Bordnetz

 

Das Bordnetz im Pkw wird mit einer 12V Gleichspannung versorgt. Wenn von „12 Volt“ im Kfz gesprochen wird, handelt es sich jedoch um einen Bereich von etwa 9V….16V. Heute spricht man eher von einem 14V-Bordnetz.

Die Betriebsspanne beträt im 12V-Bordnetz etwa 9V….16V. Dabei bedeuten 9V die unterste Grenze bei der das Fahrzeug (Elektronik) noch arbeiten muss und 16 Volt die Höchstgrenze der „Dauerspannung“. Ein weiterer Bereich liegt zwischen 16V…34V. In diesem Bereich dürfen kurzzeitige Spannungen bzw. Spannungsspitzen keinen Schaden anrichten.

Die sogenannte Ladespannung im 14V-Bordnetz hat sich in den letzten Jahren von etwa 13,7V über 14,5 bis auf teilweise 14,7V erhöht. Für das Einhalten der Spannung ist der Regler am Generator zuständig. Liegt eine Fehlfunktion des Reglers vor, kann die Spannung deutlich überschritten werden, was zu Schäden an den Verbrauchern (z.B. Lampen) führen kann.

 

Normal ist eine Abweichung von der Nennspannung (12V) um +/- 30%. Somit müssen Module und Elektronikkomponenten so ausgelegt sein, dass diese Spannungsschwankung die Funktion nicht beeinträchtigt.

 

Dennoch können kurzzeitige Spannungsspitzen durch Schaltvorgänge und dgl. auftreten die über den 34V-Bereich hinausgehen. In entsprechenden Spezifikationen („jump-start protection“) wird gefordert, dass eine Spannung von 24V über eine Zeit von 10 min keinen Schaden hervorrufen darf.

Im Handel werden sogenannte „Kfz-Überspannungskiller“ für wenige Euro angeboten. Diese Module beinhalten gewöhnlich einen "20V"-Varistor (z.B. S14K20 oder S120K20) und sind polaritätsunabhängig. So lässt ein „12V-Überspannungskiller“ noch Spannungen bis ca. 27V zu, bevor er wirksam wird. Hier ein Videoclip über den wirkunglosen  "Spannungsspitzenkiller" am Kfz für Glühlampen.

Thema vorzeitiger Lampenausfall

 

Die Lampenhersteller geben in ihren Datenblättern meist eine hohe Lebensdauer unter bestimmten Testvoraussetzungen der Lampe an. Dabei wird z.B. die Lebensdauer einer Halogenlampe immer unter der günstigsten Bedingung getestet (13,2V), die im realen Fahrzeugbetrieb nicht immer gegeben ist. So verlängert eine Unterspannung vom Nennwert um 5% (<13,5V), die Lebensdauer auf etwa das Doppelte, während eine Überspannung von 5% (>13,5V) die Lebensdauer schon halbiert (siehe unten).  Eine weitere Verkürzung der Lebensdauer entsteht durch Überspannung oder Überspannungsspitzen die über die Nennspannung von 12 V hinausgehen.

Quelle: Wikepedia

Auf der „elektrischen  Seite“ stellt sich die Frage ob kurzzeitige gelegentliche (Über-)Spannungsspitzen im ms-Bereich die Lebensdauer wirklich drastisch beeinflussen oder ob ein teilweises Überschreiten der Bordnetzspannung von ca. 14,2V auf höhere Spannungen die eigentliche Ursache ist?

 

Ursachen für Überspannung können defekte oder verschlissene Generatorregler, eine altersschwache Batterie oder in einer schlechten Spannungsstabilisierung moderner Scheinwerfer liegen.


Die Gründe für einen vorzeitigen Ausfall von Lampen können mit einem „Cocktail“ verglichen werden. Die Zutaten sind z.B.: schlechte Wärmeabfuhr, Überspannung, Unterspannung, Vibration, Spannungsspitzen, „Wackelkontakte“, Fertigungsfehler, mangelhafte Qualität und häufige Ein- und Ausschaltvorgänge um nur einige zu nennen.

 

Testspannung der Halogenlampen lt. Hersteller (13,2 oder 13,5V) und Lebensdauer

 

Die technischen Daten einer Glühlampe werden vom „Lampenhersteller“  unter den „günstigsten“ und „schonendsten“ Bedingungen ermittelt (Man will die Lampen ja verkaufen und die Konkurrenz überbieten). Die Testspannung der Lampe beträgt beim Hersteller z.B. 13,2 Volt oder 13,5V, dabei ist die Lebendauer der Lampe auf beispielsweise 400h angegeben. Im Fahrbetrieb liegen jedoch oft höhere Spannungen (etwa 13,5V bis 14,8V) an der Lampe an. Somit ist die 5%ige Überspannung bereits erreicht oder sogar überschritten! Bei einer Überspannung von nur 5% halbiert sich in der Regel die Lebensdauer auf etwa 200h, den Rest machen Spannungsspitzen und Überspannung (>13,2V), sodass die Lampe im Fahrbetrieb bereits nach ca. 50-100h oder früher ausfallen.

 

Die Lebensdauer von Halogenlampen/Glühlampen im Kfz-Bereich liegen in einem Bereich von etwa 50h….2000h je nach Typ, Ausführung und Hersteller.

 

Mögliche Ursachen für den Ausfall von Glühlampen

 

Weitere Ursachen für den Ausfall können in defekten Steckverbindungen bzw. im Kabelbaum zu finden sein. In einigen Fällen wurde so ein vorzeitiger Lampenausfall behoben. Im Bordnetz sorgt der Regler des Generators für eine „konstante“ Spannung von etwa 14,3 V. Treten an der Lampe dennoch Spannungen auf, die höher als 13,5V - 14,0V sind, reduziert das die Lebensdauer der Lampe. In einigen Fällen entsteht bei der sogenannten "Rekuperation", als beim Bremsen oder im Schiebebetrieb, eine erhöhte Spannung (etwa 15-16V) für mehrere Sekunden im Bordnetz.

 

Vibrationen an der Lampe sind ein weiterer Grund für frühzeitige Ausfälle. Lockere Scheinwerfer oder häufige Fahrten auf schlechten Fahrbahnbelag (z.B. Kopfsteinpflaster) und dergleichen wirken sich negatiiv auf die Lebensdauer aus.

 

In einigen Fällen wird berichtet, dass durch den Einsatz eines „Überspannungskillers“ die Lebensdauer der Lampe verlängert wurde. Eine Kuriosität ist, dass dieser „Überspannungskiller – 12V“  erst ab einer Spannung von ca. 27 Volt wirksam wird!

Somit gelangen immer noch Spannungen bis ca. 27 Volt auf die Lampe (siehe Messblatt unten)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                            

 

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

Diagnose:

 

Um die Spannung an der Lampe zu ermitteln muss ein Voltmeter direkt an der Lampe (Steckanschluss) angeschlossen werden. Anschließend eine Probefahrt durchführen und die Spannungswerte bei eingeschalteter Beleuchtung beobachten. Noch besser wäre ein kleiner Datenrekorder der die Spannungswerte wärend der gesamtenTestfahrt erfasst und aufzeichnet.

 

 

Kleiner Tipp:

 

Hauptursache ist vielmehr die dauerhafte Bornetzspannung  von ca. 14,2 bis ca. 14,8V an der Lampe. Die relativ hohe Spannung an der Lampe kann mit einem „Widerstandskabel“ (im Handel erhältlich) oder einem (Eigenbau-) Widerstand reduziert werden. Dabei kann ein 5-10W-Widerstand mit etwa 0,1-0,2 Ohm in der Lampen-Zuleitung eingesetzt werden. Je nach Lampentyp (Stromfluss) gelangen etwa 0,5-0,8V weniger an die Lampe, was die Lebensdauer deutlich erhöht. Vorausgesetzt die Lampenüberwachungselektronik merkt nichts davon. :-)

 

Wer selbst mit Überspannungsbauteilen "experimentieren" möchte!

 

Soweit es sich nur um kurze, überhöhte Spannungsimpulse im ms-Bereich handelt,

können folgende Bauteile von Interesse sein, die im Handel problemlos

(z.B. Reichelt, Conrad o.ä.) erhältlich sind:

 

Schnelle polaritätsunabhänige Surpressor-Dioden: z.B.:  P6KE15CA (15V) u. P6KE18CA (18V)

Mögliche Varistoren:                                                    z.B.:  S20K14 (DC ca. 18V) u. S20K17 (DC ca. 22V)

 

Hinweis: Varistoren unterliegen einen "Verschleiß"! Je öfter der Varistor eine Überspannung

ableiten bzw. begrenzen muß, desto kürzer ist die Lebensdauer des Bauteils!

 

Vorsicht!

Diese Bauteile sind nur für kurzzeitige Überspannungen im ms-Bereich gedacht!

Dauerhafte Spannungen über z.B. 15V (z.B. P6KE15CA) schädigen die Bauteile!

Experimentieren auf eigene Gefahr!

 

 

 

 

Quelle: Dörfler Elektronik

Bild oben: Eine impulsförmige Spannung von 34V wird mit dem „12V-Überspannungsschutz“ auf ca. 27V begrenzt.

Hier finden Sie noch ein interessantes Messprotokoll einer HB3-Lampe.

Die Messung wurden direkt an der Lampenfassung mit Präzisionsgeräten durchgeführt.