Untersuchungen im Alltagseinsatz

Um Daten aus dem Alltagseinsatz zu erhalten fährt der Autor seit dem 30.03.1999 fährt am Flevo mit einem Betriebsstundenzähler (vgl. Bild 3.8). Dieser zählt ab ca. 3,6V bzw. Schrittgeschwindigkeit. Ab dem 11.04.1999 zusätzlich auch am Trekkingrad. An beiden Fahrrädern wird die Beleuchtung mit einem SON-Nabendynamo betrieben.

Bild 3.8: Betriebsstundenzähler

Der Betriebsstundenzähler besteht aus dem Modul 230 (Best. Nr.: 126616^3.13 von Conrad Electronic, welches mit einer größeren Lithium-Batterie für einige Jahre versorgt sein sollte, die Stromaufnahme liegt bei ca. 30/40µA (nichtzählend/zählend).^3.14 Der Zähler wird über einen Transistor (BC550) geschaltet. Die Widerstandsbrücke belastet den Dynamo mit mehr als 3k und dürfte damit in erster Näherung vernachlässigbar sein.

Zuerst werden mit einer Lupe nur optische Bewertungen vorgenommen. Dabei stellt sich heraus, daß dieses Vorgehen nicht sehr aussagekräftig ist. Besser ist es, die Stromaufnahme zu messen. Die Stromaufnahme wird hier an 6V Gleichspannung gemessen. Der Verlauf ist im Bild 3.9 wiedergegeben. Ein steiler Abfall auf 0 kennzeichnet einen ,, nichtnatürlichen`` Tod der Lampe durch Überspannung beim Testen, defekter Spannungsbegrenzung oder Diebstahl (ja, kommt leider auch vor). Ein steiler Anstieg am Ende zeigt einen ,,natürlichen`` Tod bei ansonsten intakter Beleuchtung inkl. Spannungsbegrenzung! Vorerst werden HS3-Lampen (starten etwa bei 0,4A) oder HPR64 (starten bei ca. 0,46A) verwendet.

Bild 3.9: Stromaufnahme über Betriebsdauer von Fahrrad-Lampen an 6V Gleichspannung

Wird die Lampe wenig erschüttert, so nimmt der Widerstand mit der Zeit zu, der Strom sinkt. Bei einer ersten HS3-Lampe (0,421A an 6V) wird an einer Überspannung von 7,5V ein Abfall des Stromes von 0,086%/h gemessen. Dies entspricht ungefähr den in der Tabelle 3.10 aufgeführten Werten von $\dot{I}_5$. Zusätzlich ist zu erwähnen, daß neuere SONs eher ein bißchen schwächer als die alten sind. Dies liegt daran, daß die alten eher auf ToplightPlus und LumotecPlus, beides eher stärkere Verbraucher, ausgelegt waren. Die derzeitige hochwertige Beleuchtung beinhaltet eher DToplights, die zu den sparsameren Rücklichtern gehören.

Bei starken Erschütterungen verschweißen einzelne Windungen und stellen Teilkurzschlüsse her, der Strom steigt sprunghaft bzw. stark an. Dies spricht dafür, daß die Erschütterungen real bedeutend stärker sind als bisher angenommen. Bei gefederten^3.15 Rädern bzw. vorwiegendem Einsatz auf glatten Oberflächen (u.a. meiden von Radwegen) ist das Betriebsverhalten der Lampen im realen Einsatz mit dem auf dem Labortisch vergleichbar.

Da die weitestverbreiteten Fahrraddynamos Konstantstromquellen sind wird nach einiger Zeit wird zusätzlich der die Spannung bei definierten Strom, hier 0,5A, gemessen (vgl. Bild 3.10). Liegen viele Verschweißer vor, so ist diese Prüfung eine starke Belastung für die Lampe. Sie währt aber nur kurz und wird langsam hochgeregelt. Ein hartes Einschalten an z.B. 6V hat schon einige Lampen vorzeitig durchbrennen lassen.

Bild 3.10: Spannung bei 0,5A Strom

Hier zeigt sich dann auch deutlich direkt die Abnahme der aufgenommenen Leistung ( $P_{\mbox{\footnotesize el}}=UI$, $I=$const.) mit der Betriebsdauer. Untersuchungen, wie sich die abgegebene Lichtleistung mit der Betriebsdauer entwickelt stehen noch an.

Die im Bild 3.9 niedergelegten Beobachtungen lassen einige Schlüsse zu: Offensichtlich halten Glühlampen in Scheinwerfern an ungefederten Rahmen bedeutend kürzer als an gefederten Rahmen. Der Baron ist zwar ungefedert, wird aber überwiegend auf ebenen Straßen eingesetzt. Der Sprung bei ca. 10 Betriebsstunden geht mit einem Windungskurzschluß einher.

Inwieweit Glühfäden erschütterungssicherer gestaltet werden können ist fraglich. Erschütterungssicherer würden sie durch eine vergrößerte Steigung (Abstand der Windungen steigt). Allerdings sinkt dann die Lichtausbeute, da die ,,Eigenheizung`` vermindert wird, der Glühfaden wird länger und das hat wiederum Auswirkgungen auf den Reflektor und der Faden paßt u.U. nicht mehr in den zulässigen Bauraum (bei Transversalwendeln $1,0\pm0,15\ldots1,25\pm0,35$mm, bei Axialwendeln $1,8\pm0,3$mm).