Die Produktreihe Vibrant besitzt einen hohen GAI-Wert; dieser bewirkt, dass die Oberflächentexturen gut sichtbar sind. Die Farben leuchten satter und weißer.

Die Produktreihe Vibrant besitzt einen hohen GAI-Wert; dieser bewirkt, dass die Oberflächentexturen gut sichtbar sind. Die Farben leuchten satter und weißer.
Xicato Inc.

Zunächst befreiten kleine, flache LED-basierte Lichtquellen die Hersteller von der Notwendigkeit, das Design an eine Vakuumröhre anzupassen. Jetzt sind Designer frei, den Begriff Lichtqualität zu definieren. War Lichtqualität bisher an das Halogen-Spektrum oder den planckschen Strahl gekoppelt, so können Lichtdesigner nun die SSL-Technologie dazu nutzen, das Licht an die Erfordernisse der jeweiligen Umgebung anzupassen. Licht lässt sich fortan dazu nutzen, um Eindrücke und Atmosphäre entstehen zu lassen, die auf den Erkenntnissen der menschlichen Wahrnehmung beruhen. Es besteht eine bessere Kontrolle über das Licht als jemals zuvor.

Dasselbe Szenario mit herkömmlicher Beleuchtung umgesetzt.

Dasselbe Szenario mit herkömmlicher Beleuchtung umgesetzt.Xicato Inc.

Durch die gesamte Menschheitsgeschichte hat man das Licht aus Lichtquellen bezogen, die entweder brannten oder eine immense Hitze abgaben: Sonne, Kerzen, Gaslicht und Glühbirnen, um nur einige zu nennen. Weil sich diese Lichtquellen von Natur aus auf dem planckschen Strahl bewegen, hat man diesen verinnerlicht und definiert hohe Lichtqualität entsprechend ihrer Nähe dazu. Über Jahre haben die Wissenschaltler hohe SSL-Qualität über den CRI-Index (color rendering index) bestimmt. Dieser definiert Sonnenlicht mit 100, das heißt, je näher eine SSL-Lichtquelle an den Wert 100 heranreichte, desto höher wurde die Lichtqualität erachtet. Entsprechend hat jeder Schwankungen entlang des planckschen Strahls verinnerlicht, sowohl von warmen hin zu kalten Lichtfarben, als auch von hohen zu niedrigen CCT-Werten (correlated color temperature).

Wenn die LED ins Spiel kommt

LEDs sind keine brennenden Lichtquellen. Daher sind sie vom planckschen Strahl weder betroffen noch beschränkt. Sie können nun über traditionelle Lichtquellen und das traditionelle Lichtspektrum hinaus Einsatz finden. SSL-Technik erzeugt weißes Licht durch die Kombination von blauem Licht, das die LEDs abgeben, in Verbindung mit einer Phosphor-Mischung. Das bedeutet, dass man nur noch durch die Qualität und Vielfalt des Phosphors beschränkt ist. Durch Modifizierung entlang des CIE-Normvalenzsystems können Hersteller eine Lichtqualität erzeugen, die sich den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten und Erfordernissen anpasst. So kann etwa ein Licht, das knackiges Weiß und leuchtende Farben hervorbringt, positive Effekte im Warenhaus erzielen.

Dieses weiße, knackige Licht ist in der Tat gefragt. Eine RPI-Studie (Rensselaer Polytechnic Institute) belegt: „Eine Vielzahl von Studien ist veröffentlicht worden, die eine Rechtfertigung für weißeres Licht liefert. Und dies nicht nur aufgrund von individuellen Vorlieben sondern auch aufgrund der physiologischen Wahrnehmung von Helligkeit. Völlig ungeachtet der Tatsache, dass die neue Technologie immense Kostenvorteile birgt, bevorzugen Menschen weißes Licht in ihrer Umgebung gegenüber gelbem Glühbirnenlicht“[1].

Die Mischung des Phosphors ist die Kunst beim Realisieren weißen Lichtes.

Die Mischung des Phosphors ist die Kunst beim Realisieren weißen Lichtes.Intematix

Als Hersteller von Phosphormischungen hilft Intematix, diesen Markt zu entwickeln, indem das Unternehmen Phosphormaterialien bereitstellt, die den verschiedenen Erfordernissen einzelner Anwendungen entsprechen. Laut Intematix zeichnet es sich bereits ab, dass es einer der entscheidenden Schlüssel für den künftigen SSL-Markt sein wird: Lösungen für die immer individueller und spezifischer werdenden Anforderungen der Kunden bereitzustellen. So kann Intematix beispielsweise für ein großes Kaufhaus für jede Abteilung die gewünschte Lichtqualität liefern, seien es für Hauswaren, Abendkleider, Sportartikel oder das hauseigene Restaurant. Mit anderen Worten: Lichtqualität wird immer mehr in Abhängigkeit von der jeweils spezifischen Applikation oder dem Einsatzort bemessen und empfunden, und nicht länger als ein Phosphorpülverchen, das eine bestimmte Frequenz erzeugt. Es ist möglich, für viele individuelle Einsatzszenarien genau das Licht bereitzustellen, das der Lichtdesigner verwenden möchte.

Klasse-A-Beleuchtung

Ein Beispiel, wie sich die Lichtindustrie über das traditionelle Lichtspektrum hinaus entwickelt, ist die Klasse-A-Beleuchtung. Diese Technik implementiert eine einzigartige Mischung aus verschiedenen Phosphormaterialien, die es Herstellern erlaubt, ein Spektrum unterhalb des planckschen Strahls zu erzeugen. Dies veranschaulicht die CIE-Graphik mit Plankschem Strahl. Wie bereits erwähnt, bringt Licht, das entlang der Kurve verläuft ein Weiß hervor, das Menschen traditionell bevorzugen. Aber die RPI-Studie hat gezeigt, dass Menschen das Licht unterhalb der Kurve als weißer, knackiger und die Farbreflexionen der beleuchteten Gegenstände als leuchtender empfinden[2].

Das CIE-1931-Farbdiagramm mit Plankschem Strahl.

Das CIE-1931-Farbdiagramm mit Plankschem Strahl.Intematix

Klasse-A-Licht bewegt sich unterhalb der Kurve in Richtung der Farbstiche. Das führt weg vom gelb/grünen Bereich und hin zum rot/blau gesättigten Bereich der Graphik, in niedrigere Y-Bereiche und verringert somit die CIE-Y-Werte. Dadurch wirken Farben weniger gelb und stärker pink, was sie knackiger erscheinen lässt.

Dieser Farbwechsel ist nicht leicht zu erklären, zumal technisch kein Pink in der CIE-Graphik vorhanden ist. Die Bewegungsrichtung ist weg vom Gelb, hin zu der weniger gesättigten Zone aus blau/rot (also lila) im Kreisdiagramm. Die tatsächliche Farbe hängt davon ab, wie das menschliche Auge sie wahrnimmt[3].

GAI: High Gamut Area Index

Der GAI ist eine weitere notwendige Komponente, um hochwertiges weißes Licht zu erzeugen. Hoher GAI erzeugt lebendigere und sattere Farben. Je näher man sich an den Rand der CIE-Graphik begibt, desto gesättigter erscheinen die Farben eines Gegenstandes, das heißt, einige Farben strahlen mit größerer Intensität.

Auf einen Blick

SSL-Technologien erlauben es, Lichtqualität zu kontrollieren. Die Möglichkeit, Farbatmosphären und -erfahrungen zu erschaffen, verändert die Art und Weise, wie Lichtdesigner künftig arbeiten können und erhöht die Wertigkeit von Licht. Statt wie bisher einen Fixkostenblock darzustellen, wird Licht zu einem strategisch einsetzbaren Erfolgsfaktor. Es kann Einkaufsatmosphären erzeugen, die die Kunden in die Geschäfte locken und zum Verweilen einladen. Durch den inzwischen möglichen Grad an Kontrolle über Lichtkreation und -qualität lässt sich das emotionale Empfinden der Kunden in Einkaufssituation verbessern.

Dieser Schritt, weg vom Pastell, kann eine Lichtstimmung erzeugen, die Menschen als hellere, lebhaftere Farben empfinden – erneut ein Vorteil, um Waren im besten Licht  präsentieren zu können[4].

Definieren von Lichtqualität

Gemäß RPI kann eine einzelne Maßgröße die Farbwiedergabe nicht charakterisieren. Eine Strategie mit zwei Maßgrößen mit den etablierten Größen GAI und CRI ist praktisch, voraussagend und durch Forschungsreihen untermauert. Zudem ist GAI von der spektralen Farbverteilung einer einzigen Lichtquelle und der daraus resultierenden Chromatisierung von acht identischen CIE-Farbbeispielen abgeleitet.

Um eine gute Farbwiedergabe zu sichern, muss die Industrie Produkte mit mehr als 80 CRI und 80 bis 100 GAI liefern. Anders als CRI kann GAI den Wert 100 übersteigen und somit Farben erzeugen, die übersättigt oder unecht aussehen. Der CRI hingegen ist über den planckschen Strahl definiert und kann den Wert 100 nicht überschreiten. Es hat sich schon bei Monitoren gezeigt, dass Farben übersättigt wirken können.

Die Kombination aus CRI und hohem GAI ermöglicht Kontrolle, Flexibilität und die Tatsache, dass man die Wirkung von Licht besser kontrollieren kann. Lichtdesigner können hochwertiges weißes Licht erzeugen, das maßgeschneidert Einsatz finden kann, um einzelne Dinge hervorzuheben oder um eine entspannte Atmosphäre zu schaffen, wie in einer Hotelbar oder einem Wellness-Bereich. Zudem stellt der RPI fest, dass Betrachter von Gegenständen, deren Lichtquellen beide Kriterien erfüllen – hohe CRI und hohe GAI-Werte –, diese als lebendiger, natürlicher und schlicht sehenswerter empfinden als etwa bei einem herkömmlich beleuchteten Farbbildschirm[5].

Intematix entwickelt Lichtquellen mit dieser Kombination, um Licht liefern zu können, das der Markt fordert. So hat das Unternehmen beispielsweise eine 3000-Kelvin-Lichtquelle mit 98 CRI und 87 GAI entwickelt, das einem natürlichen Nebenprodukt von Phosphor entstammt. Mit 87 GAI und 98 CRI erzeugt die Lichtquelle erwähntes Klasse-A-Licht.

Literaturquellen

[1] Jean Paul Freyssinier and Mark Rea, White Lighting for Residential Applications, 339. http://lrt.sagepub.com/content/45/3/331.full.pdf

[2] Jean Paul Freyssinier and Mark Rea,The Class A Color Designation for Light Sources, 9. http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/freyssinier_designation_longbeach2013.pdf

[3] Lighting Research Center: http://www.lrc.rpi.edu/programs/solidstate/colorResearch.asp

[4] Details zum GAI: http://www.lrc.rpi.edu/programs/solidstate/colorResearch.asp

[5] Jean Paul Freyssinier and Mark Rea,The Class A Color Designation for Light Sources, 9. http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/ssl/freyssinier_designation_longbeach2013.pdf