Farbe ist nicht gleich Farbe – auf die Lichtquelle kommt es an. Meist lässt sich die unterschiedliche Farbwiedergabe bereits beim Betrachten eines Kleidungsstücks in der Umkleidekabine feststellen. Unter der Beleuchtung einer konventionellen LED wirken die Farben oft völlig anders als beim anschließenden Vergleich im Tageslicht. Auch die Struktur der Stoffe ist unter herkömmlicher LED-Beleuchtung nur schwer erkennbar. Ursache hierfür ist das ausgesandte ungleichmäßige Farbspektrum der Lichtquelle, die sich in der Umkleidekabine befindet.

Eckdaten

Sonnenlicht-LEDs versuchen, das Farbspektrum der Sonne und somit natürliches Licht nachzuahmen. Um das zu erreichen, sollen die Farben im sichtbaren Bereich gleichmäßig ausgestrahlt werden. Solche LEDs können dann wiederum in verschiedenen Anwendungen wie etwa Museen oder Galerien Verwendung finden, da sie die Farben des Ausstellungsstückes nicht verfälschen. Aber auch in Schulen, Praxen oder in der Tierhaltung ist ein Einsatz möglich, da sich das Licht positiv auf Mensch und Tier auswirkt.

Deutlich wird die Thematik beim Betrachten der unterschiedlichen Farbspektren von Standard-LEDs und Sonnenlicht, wie auf den Bildern 1 und 2 gezeigt. Im Vergleich zwischen dem Spektrum einer herkömmlichen LED und dem der Sonne am Mittag ist festzustellen, dass das Sonnenlicht alle Farben im sichtbaren Bereich von 380 nm bis 780 nm in einer gleichmäßigen Verteilung aussendet. Deshalb kann es jede Farbe sowie auch feine Strukturen oder geringe Farbunterschiede für das Auge optimal darstellen.

Bild 1: Sonnenlichtspektrum bei wolkenlosem Himmel um 12 Uhr

Bild 1: Sonnenlichtspektrum bei wolkenlosem Himmel um 12 Uhr. Eurolighting

Die entscheidenden Vorteile einer LED waren bisher ihre kleine Bauform, der geringe Energieverbrauch und die hohe Lichtausbeute. Doch bei der Betrachtung des Lichtspektrums einer konventionellen weißen LED wird der Nachteil der unausgeglichenen Farbverteilung sichtbar. Während der Blauanteil sehr ausgeprägt ist, fehlen ein starker Anteil im blau-grünlichen Bereich sowie der rote Anteil im Vergleich zum Tageslichtspektrum komplett. Dies hat zur Folge, dass Menschen vor allem die roten und blau-grünen Farben verfälscht wahrnehmen.

Vergleichswerte bei der Farbwiedergabe

Die Farbwiedergabe einer Lichtquelle lässt sich neben der quantitativen Bewertung des Lichtspektrums auch durch die Vergleichsparameter des Color-Redering-Indexes (CRI) oder der TM-30-15-Metrik qualitativ mit der idealen thermischen Strahlungsquelle vergleichen. Mit der CRI-Bewertung lassen sich 15 Referenzfarben eines idealen Strahlers mit den Farben der Testlichtquelle vergleichen. Je näher die einzelnen Werte an der 100 liegen, desto näher liegt das Farbspektrum am Ideal. Den Mittelwert der ersten acht Farben und somit der Gesamteindruck dieser Farben wird durch den Ra-Wert deutlich. Eine noch präzisere Aussage liefert die Bewertung mit der TM-30-15-Metrik, bei der insgesamt 99 Referenzfarben mit der Testlichtquelle verglichen werden. Auch hier gilt bei den einzelnen Vergleichswerten und dem zusammenfassenden Mittelwert Rf die Zahl 100 als Optimum.

Bild 2: Farbspektrum einer konventionellen kaltweißen LED

Bild 2: Farbspektrum einer konventionellen kaltweißen LED. Eurolighting

Bei handelsüblichen LEDs liegt der CRI Farbwiedergabewert etwa im Bereich zwischen 80 und 90, wobei die Defizite vor allem im roten und blauen Bereich liegen. Um dieser Problemstellung entgegenzuwirken, setzt der koreanische LED-Hersteller Allix bei seinen Neuentwicklungen statt auf einen herkömmlichen blauen Chip auf einen violetten LED-Chip als Hauptkomponente der weißen LEDs. Dieser Chip erzielt im Zusammenspiel mit mehreren unterschiedlichen Phosphorschichten ein breiteres und gleichmäßigeres Spektrum als zuvor. Die Produktreihen von Xenoled II und Xenosun kommen somit dem Sonnenlichtspektrum bis zu 98 Prozent nahe. Das spiegelt sich in der optimalen Farbwiedergabe mit einem Ra-Wert zwischen 95 und 99 sowie einem Rf-Parameter zwischen 96 und 98 wieder.

Beleuchtung in Museen

Die sonnenlichtähnlichen LEDs eignen sich auch für den Einsatz in Museen und Galerien zur Präsentation von Kunstgemälden und Skulpturen. Ebenso passen sie für diverse andere Anwendungen, bei denen eine natürliche Farbwiedergabe wichtig ist. Mithilfe der LEDs können Entwickler zudem eine Beschädigung von empfindlichen Gegenständen durch Infrarotlicht ausschließen, da Leuchtdioden im Vergleich zu Halogenlampen dies nicht aussenden.

Weitere Anwendungsgebiete folgen auf der nächsten Seite.

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