Unter Xenon-Licht bei Kraftfahrzeugen versteht man den Einsatz einer Gasentladungslampe im Abblendlicht und Fernlicht. Eine Gasentladungslampe hat keinen Glühwendel. Zwischen zwei Wolfram-Elektroden brennt ein konzentrierter Lichtbogen. Der extrem kleine Brennraum, ein Glaskolben aus Quarzglas, enthält eine Gasfüllung von Xenon unter hohem Druck sowie Quecksilber und Metallsalze - insgesamt weniger als 1mg.
Seit 1991 wird die Gasentladungslampe im Automobil-Sektor als Xenon-Licht
angeboten: zuerst ausschliesslich als Abblendlicht, seit 2001 aber auch als Fernlicht im sogenannten Bi-Xenon Scheinwerfer. Dabei wird für das Abblend- und Fernlicht ein und dieselbe Lampe verwendet. Es wird lediglich eine Blende aus dem Strahlengang geklappt und damit auf Fernlicht
"umgeschaltet".
Gasentladungslampen kommen weiterhin u.a. in Straßenlaternen, zur Stadionbeleuchtung, in Projektoren (auch Beamer genannt), im Wohnraum (Leuchtstoffröhren) und in der Medizintechnik zum Einsatz.
Funktionsweise
Damit die Gasentladungslampe an Kraftfahrzeugen im Straßenverkehr zum Einsatz kommen kann, muss der bekannt langsame Lichtanlauf beschleunigt werden. Der dafür notwendige Ablauf kann in drei Phasen beschrieben werden:
* 1. Zündung: Mit einem Hochspannungsimpuls wird - ähnlich wie bei einer Zündkerze - ein Funke erzeugt der das ursprünglich elektrisch nicht leitende Gas ionisiert und dadurch einen leitfähigen Tunnel zwischen den Wolfram-Elektroden schafft. Durch diesen Tunnel wird der elektrische Widerstand klein und es fließt Strom zwischen den Elektroden. Der Strom regt das Xenon-Gas zur Lichtemission an. Es werden sofort etwa 15% des Endlichtstromes abgestrahlt.
* 2. Anlaufphase: Die Lampe wird mit kontrollierter Überlast betrieben. Durch den, mit höherer Leistung betriebenen Lichtbogen, steigt die Temperatur im Kolben rasch an und die vorhandenen Metallsalze beginnen zu verdampfen. Der Dampfdruck in der Lampe und die Lichtabgabe nimmt zu, die Lichtfarbe verändert sich.
* 3. Dauerbetrieb: Alle Metallsalze sind in der Dampfphase, der Lichtbogen hat seine endgültige Form erreicht und die Lichtausbeute ihren Sollwert. Die zugeführte elektrische Leistung muss jetzt stabilisiert werden, damit der Lichtbogen nicht flackert.
Technische Einzelheiten
* Die Zündung der Lampe erfolgt mit einem Hochspannungsimpuls mit bis zu 25.000 Volt. ( DIESE SPANNUNG IST SEHR GEFÄHRLICH)
* Bis zum Erreichen der vollen Lichtausbeute vergehen ca. 5 Sekunden.
* Bis sich die endgültige Lichtfarbe eingestellt hat, können bis zu 10 Sekunden vergehen.
* Im Dauerbetrieb wird die Lampe mit 85 Volt bei 400 Hertz Rechteckspannung betrieben.
* Die elektrischen Parameter sind von der Gesamtbrenndauer und Zustand der Lampe (kalt, warm, heiß) abhängig.
* Der Farbort der Lampe im Brennbetrieb verändert sich mit der Gesamtbrenndauer der Lampe.
* Bei einer Gasentladungslampe handelt es sich um einen Lininenstrahler der nur ganz bestimmte Wellenlänge emittiert. Die Linien liegen alle im sichtbaren Bereich. Die Mischung der Linien ergibt dann die Farbe der Lichtquelle. Demgegenüber strahlt eine Glühlampe ein kontinuierliches Spektrum ab. Das reicht weit in den, nicht sichtbaren, Infrarot Bereich hinein, d.h. eine Glühlampe gibt ca. 70-80% ihrer Leistung als nicht sichtbare Wärmestrahlung ab. Die restlichen 20-30% sind die eigentliche Lichtabgabe. Daher ist das abgestrahlte Licht einer Gasentladungslampe kälter als das einer Glühlampe.
* Normbezeichnungen der Lampe (Beispiele): D1S bzw. D2S oder D1R bzw. D2R.
* Als Weiterentwicklung der D2- und D1-Lampen werden seit einiger Zeit
in Japan D4-Lampen eingesetzt. Diese Typen kommen für eine bessere Umweltverträglichkeit ganz ohne Quecksilber aus. Daher werden sie auch „grüne Lampen“ genannt. Sie können nicht mit den Steuergeräten für D1- oder D2-Lampen betrieben werden, da die elektrischen Parameter innerhalb des Xenon-Systems anders sind.
Unterschiede der Typen
* S-Typen sind für Ellipsoid- oder Linsenscheinwerfer. Sie verfügen über einen klaren Glaskolben.
* R-Typen sind für Freiform- oder Reflektorscheinwerfer. Sie haben einen lichtundurchlässigen Aufdruck auf dem Glaskolben. Er dient dazu die gesetzlich vorgeschriebene Lichtverteilung zu erreichen.
* Da die S-Typen gegenüber den R-Typen die bessere Lichtausbeute auf die Straße bringen, sind sie weiter verbreitet.
Vorteile
* Die mittlere Lebensdauer beträgt 2000 Stunden, und liegt im Bereich der Gesamtbetriebsdauer des Pkw. Zum Vergleich: bei einer H7 Halogenlampe liegt die mittlere Lebensdauer bei 450 Stunden.
* Geringe Stromaufnahme (35 Watt gegenüber 55 Watt bei den herkömmlichen Halogenlampen, z.B. H4 oder H7), d.h. mehr Licht bei geringerer Leistungsaufnahme.
* Doppelte Lichtausbeute gegenüber einer herkömmlichen Halogenlampe - dadurch kann der gesetzlich vorgeschriebene Bereich vor dem Fahrzeug besser ausgeleuchtet werden.
* Höhere Farbtemperatur (4.200 Kelvin), dadurch erscheint die Lichtquelle bläulich-weiß.
* Kontrastverstärkende Wirkung - insbesondere bei schlechten Witterungsverhätlnissen
* In Verbindung mit der Ellipsoidtechnik ist eine kleinere bzw. niedrigere Scheinwerferbauweise möglich. Der Grund liegt in der geringeren Wärmeabgabe der Lampe (siehe Technische Einzelheiten) und im Strahlengang eines Ellipsoidsystems.
Nachteile
* Zum Betrieb der Lampe an einem Fahrzeugbordnetz wird ein Steuergerät benötigt (siehe Technische Einzelheiten) .
* Die Wartung sollte nur in der Fachwerkstatt erfolgen.
Vorschriften für den Einbau in Kraftfahrzeugen
* Die Gasentladungslampe muss ECE-Regelung 99 entsprechen.
* Der Scheinwerfer muss ECE-Regelung 98 entsprechen.
* Der Anbau des Scheinwerfers am Kraftfahrzeug muss ECE-Regelung 48 entsprechen. Dabei wird eine Automatische Leuchtweitenregulierung und eine Scheinwerferreinigungsanlage gefordert.
* Die Scheinwerferreinigungsanlage muss ECE-Regelung 45 entsprechen.
Wichtige Hinweise zur Nachrüstung
Für alle Lichttechnischen Einrichtungen an Kraftfahrzeugen gilt: Die Art der Lichtquelle (z.B. Glühlampe, Halogenlampe, Xenonlampe, LEDs) ist immer Bestandteil der Zulassung. Daraus folgt:
* Die Gasentladungslampen dürfen nur in dafür zugelassenen Scheinwerfern eingesetzt werden.
* Das Bestücken eines Halogen-Scheinwerfers mit Gasentladungslampen (z.B. D2S, D2R) ist unzulässig und führt zum Erlöschen der Allgemeinen Betriebserlaubnis des gesamten Fahrzeugs.
* Aus den oben genannten Gründen ist nur die Nachrüstung von bauartgenehmigten Scheinwerfern zulässig, die nach ECE-Regelung 98 genehmigt wurden.
Verbraucher-Warnung des KBA:
"Das Kraftfahrt-Bundesamt möchte die Verbraucher über die geltenden Vorschriften informieren und darauf hinweisen, dass nachträgliche Veränderungen an bauartgenehmigten Lichtquellen (dazu zählt auch der Sockel) oder nachträgliche Veränderungen an bauartgenehmigten Scheinwerfern (einschließlich der mit der Genehmigung für den Scheinwerfer festgelegten Lichtquellen) zum Erlöschen der Bauartgenehmigungen der Lichtquellen bzw. Scheinwerfer und somit zum Erlöschen der Betriebserlaubnis für das Fahrzeug führen."
