Vorwiderstand für eine Lampe berechnen

Du hast eine 6-V-Lampe, aber nur 12 V zur Verfügung – ein klassischer Fall für einen Vorwiderstand. Er „verbraucht“ die überschüssige Spannung, sodass an der Lampe genau ihre Nennspannung anliegt. Die Rechnung ähnelt der für LEDs, doch Glühlampen haben zwei Eigenheiten: Ihr Widerstand ändert sich stark mit der Temperatur, und der Vorwiderstand muss oft erstaunlich viel Leistung vertragen.

Nennwerte der Lampe

Auf einer Lampe stehen meist zwei Angaben: Nennspannung und Nennstrom (etwa „6 V 0,5 A“) oder Nennspannung und Nennleistung (etwa „6 V 3 W“). Aus zwei Angaben berechnest du die dritte und den Betriebswiderstand:

Für eine Lampe mit 6 V und 3 W ergibt das I_L = 3 W / 6 V = 0,5 A und R_L = 6 V / 0,5 A = 12 Ω. Dieser Widerstand gilt aber nur für den heißen Glühfaden im Betrieb.

Die Rechnung

Lampe und Vorwiderstand bilden eine Reihenschaltung. Durch beide fließt der Nennstrom der Lampe, am Widerstand bleibt die Differenz der Spannungen:

Der Vorwiderstand setzt hier genauso viel Leistung um wie die Lampe selbst. Der Wirkungsgrad der Anordnung liegt also bei nur 50 %: Die Hälfte der Energie aus der Batterie wird zu Wärme im Widerstand.

Wenn kein Normwert passt

Genau lässt sich der Strom mit dem größeren Widerstand nicht vorab berechnen, weil die Lampe bei weniger Strom kühler bleibt und ihr Widerstand dann sinkt. Für die Praxis reicht die Abschätzung.

Glühlampen reagieren empfindlich auf ihre Spannung. Eine verbreitete Faustregel: Schon 5 % Überspannung halbieren ungefähr die Lebensdauer, während der Lichtstrom nur um knapp ein Fünftel steigt. Umgekehrt verlängert leichte Unterspannung das Leben deutlich. Im Zweifel ist der größere Widerstand daher die bessere Wahl.

Der Einschaltstrom

Der Glühfaden besteht aus Wolfram, dessen spezifischer Widerstand mit der Temperatur stark steigt. Kalt hat eine Glühlampe nur etwa ein Zehntel bis ein Fünfzehntel ihres Betriebswiderstands. Im ersten Moment fließt deshalb ein Vielfaches des Nennstroms, bis der Faden nach wenigen Millisekunden glüht.

Der Vorwiderstand hat also einen angenehmen Nebeneffekt: Er dämpft den Einschaltstromstoß, und die Lampe brennt seltener beim Einschalten durch. Das ist auch der Grund, warum Glühlampen meist im Moment des Einschaltens durchbrennen.

Alternativen zum Vorwiderstand

• Zwei gleiche Lampen in Reihe: Zwei Lampen 6 V / 0,5 A an 12 V teilen die Spannung gleichmäßig auf – ganz ohne Verlustwärme. Das funktioniert nur, wenn beide den gleichen Nennstrom haben; sonst bekommt die mit dem kleineren Strom zu viel Spannung ab.
• Lampe für die vorhandene Spannung: Eine 12-V-Lampe ist fast immer die einfachste und sparsamste Lösung.
• Schaltregler oder PWM: Bei größeren Leistungen spart ein Schaltregler den Großteil der Verluste; die Helligkeit lässt sich per Pulsweitenmodulation einstellen.

Selbsttest