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Vorwiderstand für eine Lampe berechnen

Vorwiderstand für eine Glühlampe aus Nennspannung und Nennstrom berechnen – mit Leistung des Widerstands, Wirkungsgrad und dem hohen Einschaltstrom.

5 Min. LesezeitGlühlampeVorwiderstandNennspannungEinschaltstrom

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:

IL = PLUL RL = ULIL = UL2PL

Für eine Lampe mit 6 V und 3 W ergibt das IL = 3 W / 6 V = 0,5 A und RL = 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:

RV = UB − ULIL PV = (UB − UL) · IL
Stromkreis aus 12-V-Batterie, Vorwiderstand und Lampe mit 6 V und 0,5 A
Eine 6-V-Lampe an 12 V: Die andere Hälfte der Spannung fällt am Vorwiderstand ab.
Weißer Zementwiderstand mit dem Aufdruck 5W 12Ω J und zwei axialen Anschlussdrähten
Ein Zementwiderstand mit 5 W Belastbarkeit – der Keramikkörper führt die Wärme ab.

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.

Energiefluss: 6 W aus der Batterie teilen sich in 3 W für die Lampe und 3 W Wärme im Vorwiderstand
Von 6 W aus der Batterie kommen nur 3 W in der Lampe an, die andere Hälfte heizt den Vorwiderstand.

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.

Stromverlauf beim Einschalten: Spitze bei etwa 0,9 A, nach rund 20 ms Abfall auf den Nennstrom 0,5 A
Mit Vorwiderstand: Der Strom springt beim Einschalten auf etwa 0,9 A und sinkt, während der Faden aufheizt, auf den Nennstrom.

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.
Zwei 6-V-Lampen in Reihe an einer 12-V-Batterie, an jeder Lampe liegen 6 V
Zwei gleiche 6-V-Lampen in Reihe teilen sich die 12 V – ganz ohne Vorwiderstand.

Selbsttest

Welchen Vorwiderstand braucht eine Lampe 12 V / 0,1 A an 24 V?

RV = 12 V / 0,1 A = 120 Ω mit PV = 1,2 W, also mindestens ein 2-W-Typ.

Warum fließt beim Einschalten einer Glühlampe ein viel höherer Strom?

Der kalte Wolframfaden hat nur einen Bruchteil seines Betriebswiderstands.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad, wenn Lampe und Vorwiderstand je die halbe Spannung bekommen?

50 % – beide setzen bei gleichem Strom dieselbe Leistung um.