Warum brennen H7 Lampen so schnell durch?

Das Netz ist voll von Mitteilungen über sehr geringe Lebensdauer von H7 Lampen (benutzt in Autoscheinwerfern) verglichen mit den Vorgängertypen H4, H3 und H1.

Hier der Versuch einer Erklärung, aber leider keiner Abhilfe. Aber diese Seite muss unbedingt bis zum Ende gelesen werden!

Hersteller lt. Lampenfuß: ABC / Germany, also unbekannt (Discounterware)

Das Bild links zeigt das Innenleben einer H7-Lampe.

Eigentlich immer noch - weil schon so lange verfügbar - ein kleines technisches Wunderwerk: Aus dem extrem schwer zu verarbeitendem Wolfram wird ein Draht hergestellt und zu einem Wendel gewickelt. Die Enden werden mit einem Röhrchen gefasst. Das grenzt schon an Uhrmacherarbeit, natürlich mit Fertigungsautomaten, niemand wird die Hülsen mit der Hand auffädeln. Schließlich wird der Draht mit Hülsen über den Enden auf den wesentlich stärkeren Stützdrähten mit einer Punktschweißung befestigt. Die Hülsen dienen wahrscheinlich dazu, diese Schweißung langlebiger zu machen und die Übergangswiderstände zu reduzieren.

Und dennoch scheint dieses Wunderwerk einen Fehler zu enthalten, der es ständig zerstört.

Zum Vergleich (oder als Gegensatz) den Glühwendel samt Aufhängung einer H1 Lampe in allerdings einer wesentlich stärkeren Vergrößerung. In Wirklichkeit sind die Wendel der H7- und H1-Lampe fast gleich groß.

Als wesentlicher Unterschied fällt sofort auf, dass es keine massiven Stützdrähte gibt, sondern der Wendel frei schwingend vom Draht gehalten wird. Die schwarze Kante links ist der Teil des Quarzglasgehäuses, in dem durch Zusammenquetschen die Anschlussdrähte fixiert sind. Im Bild der H7-Lampe sieht man diese Quetschung links für die massiven Stützdrähte.

Hier liegt also eine wesentlich einfachere Konstruktion und vielleicht auch Fertigung vor,

Super Longlife, Blue, oder gar Super Blue

Wie erreichen die Hersteller bei der selben elektrischen Lampen-Leistung von 55 W Super-Longlife oder Superhelligkeit ( + irgendwas Prozent)?

Um eine höhere Strahlungsleistung (=Helligkeit) erreichen zu können, muss nach dem Planckschen Strahlungsgesetz die Temperatur der Strahlungsquelle ansteigen. Das ist mit einer Verschiebung der Intensitätsverteilung des abgestrahlten Lichtspektrums in Richtung Blau verbunden: Daher die Bezeichnungen [Super-[Super]]-Blue. Unterstützt wird das manchmal noch durch leicht bläuliches Einfärben des Quarzglaskolbens.

Wie wird eine höhere Temperatur erreicht? Durch Erhöhung der Leistungsdichte, d.h. die abstrahlende Fläche muss reduziert werden. Wie geht das? Den Durchmesser der Glühdrahts reduzieren! Da damit leider eine Erhöhung des Widerstands verbunden ist, muss also auch noch die Länge des Drahts reduziert werden, um die 55 W Leistung halten zu können.

Man kann dieses mit bloßem Auge sehen: hält man eine „Super Longlife“ und eine „Blue -irgendwas“ Lampe nebeneinander, fallen die unterschiedliche Drahtstärke und der geringere Durchmesser des Glühdrahtwendels der „Blue“-Lampe auf. Mit einer Lupe kann man das noch besser erkennen.

Die kleineren Wendel der „Blue“-Lampen glühen also bei höherer Temperatur als die Wendel der LongLife-Lampen. Es wäre sehr verwunderlich, wenn Wolfram als Glühdraht-Material sich anders verhielte als übliche Metalle: Die Festigkeit, d. h. der Widerstand gegen Verformung, geht mit steigender Temperatur zurück, gerade in glühendem Zustand, also kurz vorm Schmelzen.

Jetzt kommt die Mechanik ins Spiel:

Es wird jetzt mal geschätzt, das 90% bis 95% der Masse des Glühdrahts im Wendel liegen. Dieser wird nur durch die kurzen geraden Anschlussstücke, die nicht glühen, gestützt. Die ganze Anordnung ist ein schwingfähiges System.

Schaut man sich jetzt die unterschiedlichen Konstruktionen der H1 und H7 Lampen an, dann sieht man

Bei H1 werden die Wendel nach dem Einbau in den Scheinwerfer schön von den geraden Anschlussstücken getragen. Der Wendel ist dadurch als Teil des schwingenden System weich aufgehängt.

Die H7-er Konstruktionen halten den Glühdraht aber an sehr massiven Drähten. Man kann deutlich sehen, dass der Wendel sehr viel fester aufgehängt ist als bei den anderen Bauarten. Und die vordere Aufhängung steht im Einbauzustand und ist damit sehr steif.

Wahrscheinlicher Grund: Diese Lampe soll „Designer-“ Scheinwerfer-Konstruktionen erlauben, die - im Vergleich zu „normalen“ Scheinwerfern – wesentlich kleiner gebaut werden können. Die Optik verlangt nun nach sehr geringen Toleranzen des Ortes der Lichtquelle im Reflektor. Und deshalb wird er Draht so fest aufhängt, damit er nicht so leicht schwingt und damit die Scheinwerfer nicht flackern. Es wäre das erste Mal gewesen, dass „Designer“ etwas kreieren, was nicht nur schön aussieht, sondern auch praktischen Nutzwert hat.

Durch die „harte“ Aufhängung des H7-Glühfadens gelangen die Stöße des fahrenden Wagens sehr viel heftiger als hohe Beschleunigungswerte in den Wendel als bei den anderen H..-Typen. Die glühenden Wendel sind damit weitaus stärkeren Belastungen ausgesetzt als bei den anderen Lampentypen. Und werden die Lampen, egal welchen Typs, ob Blue oder Longlife und welcher Provinienz, nur einen geringeren oder nur einen Bruchteil der Zeit halten, wie wir es von z.B. von H1 Lampen kennen. Zumal heutzutage häufiger mit Licht gefahren wird als früher.

Bei unserem alten Passat waren in 14 Jahren mit 220 Mm* 4 Lampen H1 auszutauschen, bei unserem Punto in sieben Jahren mit 43 Mm 14 Lampen H7. Dabei wurden die Lampen wirklich nur gewechselt, wenn durchgebrannt, und nicht immer paarweise, wie von den Herstellern empfohlen. (*1 Mm = 1000 km)

Was kann man da tun? Fast nichts, außer fluchen!

Nach meinen Erfahrungen hat der Hersteller und der Untertyp der H7-Lampe keinerlei Einfluss auf die sehr geringe Lebensdauer: Billigstlampen halten genau so kurz wie die Modelle der Markenhersteller, im Schnitt ca. ein Jahr. Das sind bei der meiner Fahrweise des Puntos ca. 120 h. Ende!

Warum sollte sich die Situation auch verbessern?

Die Lampenhersteller freuen sich unendlich: Haben sie mit den H7-Lampen endlich eine Cash Cow gefunden, die sich in Stückzahlen verkaufen lässt, von denen man bei den Vorgängertypen nur träumte. Und stellen mit den „Blue“-Lampen sogar noch anfälligere Lampen mit kürzerer Lebensdauer her.

Und die Autoindustrie freut sich auch: Heißt es doch in den Betriebsanleitungen der neueren Fahrzeuge „Wegen eines Wechsels der Scheinwerferlampen wenden Sie sich aus Sicherheitsgründen bitte an ihre Werkstatt. Es müssen unter Umständen Teile des Motors ausgebaut werden“. Kann man einen besseren Promotor für Werkstattumsätze haben? Oder einen Grund, Xenon-Scheinwerfer zu verkaufen, die vielleicht länger halten?

Ein Narr, wer glaubt, es würde sich hier etwas ändern. Man würde vielleicht wieder H1 Lampen bei neueren Modellen benutzen. Es läuft doch alles so toll!

Bis hier hin (angesäuert) so geschrieben im Februar 2009.

Inzwischen haben wir August 2013. Beide Fahrzeuge sind nur noch mit "LongLife-Lampen" bestückt. Und, oh Wunder, seit Feb. 2009 ist jetzt zum ersten Mal wieder eine Lampe durchgebrannt. Eine H7 im Passat (Erstausrüstung), nach 5 1/2 Jahren und geschätzten 1000 h - 1200 h Brenndauer, wegen des Tagfahrlichts ständig eingeschaltet. Diesmal ist der Hersteller bekannt: Philips, Germany, (DOT 12972LL):

H7-Lampe

Mit dieser Brenndauer kann man m. E. eigentlich zufrieden sein. Und eine Spekulation: Das Tagfahrlicht des Passats ist ständig eingeschaltet und auch beim Punto steht der Kippschalter für das Licht eigentlich immer auf "Ein". Beim Anlassen geht also auch das Licht an. Im Gegensatz zum Passat-Vorläufermodell wird zum Anlassen das Fahrlicht durch die Eigensteuerung nicht mehr ausgeschaltet (vielleicht wollte man dadurch früher die Batterie beim Anlassen entlasten). In beiden Fahrzeugen wird also das Licht bei einer Spannung eingeschaltet, die wegen des Anlassstroms deutlich unter 12 V liegen sollte. Dieses reduziert natürlich auch den Einschaltstrom des Lichts. Wer also unter kurzer Lebensdauer seiner H7-Lampen leidet, könnte mal probieren, wenn's das Auto denn zulässt, das Licht vor dem Anlassen einzuschalten und dann auch brennen zu lassen. Das entspricht dann meiner Fahrweise und der vielleicht nur "gefühlten" längeren Lebensdauer der Lampen. Die Nennung des Herstellers oben ist nur eine Feststellung, keine Empfehlung. Im Punto brennen andere und preiswertere (H7UL E1 23F).

Hochinteressant finde ich das Wachsen der "Nebenkristalle" an den kalten Stützdrähten. Wolfram, das eigentlich am Glühwendel sublimieren sollte. Rechts eine Mikroskop-Aufnahme des zerbrochenen Glühwendels nach Zerbrechen des Quarzglaskolbens. Die Sublimation des Wolframs geschieht nun nicht dort, wo es eigentlich erfolgen sollte. Links ist ein "tiefer Graben" erkennbar, der nicht wieder durch Sublimation aufgefüllt wurde.

Und noch etwas: Die Länge des Glühwendels scheint mir deutlich geringer als bei der oben gezeigten H1 Lampe zu sein, wo sich diese mit ca. 5 mm ausmessen lässt. Hier nur 3,5 mm. Damit ist dieser Glühwendel im Vergleich zu einer einer H1-Lampe dichter gewickelt. Das führt sicher zu einer größeren Leistungsdichte (wie oben bechrieben), also einer helleren Lampe. Aber es erhöht auch das Risiko einer gegenseitigen Berührung der Spiralen bei Erschütterungen, was das das Ende einer Lampe bedeutet. Sollte dies auch ein Grund für des schnellere Ausfallen der H7-Lampen sein?