Auf Treue achten … auch bei LED-Lampen! (Update)

by Wolfgang Messer | 19.2.2012 19:51

Schockierend: Da drehen Sie Ihr altes „Glühobst“ aus den Fassungen und neue „Energiesparlampen“ oder LED-Leuchtmittel ’rein – und plötzlich haben Ihre Mitbewohner äußerst ungesunde Gesichtsfarben. Im schlimmsten Fall sehen sie sogar aus wie wandelnde Leichen. Schuld daran ist nicht unbedingt die Lichtfarbe der neuen Lampen, sondern eher die mangelnde Farbtreue, die mit dem „allgemeinen Farbwiedergabeindex“ Ra oder mit CRI beziffert wird.

Philips-GU10-5,4W-Farbtreue
Mein neues Standard-Farbtreue-Motiv: Ein sattrotes und ein tiefblaues Motorrad im Mini-Format auf weißem Untergrund – hier beleuchtet von einem Philips-GU10-LED-Spot[1] mit im Labor gemessenem Ra-Wert 93,8.

Was war das Leben früher noch einfach: Wenn eine altersschwache „Glühbirne“ explodierte, dann fluchte man kurz, fegte die Scherben auf, drehte den kümmerlichen Rest aus der Fassung und warf das Ganze in den Mülleimer. Dann holte man eine neue Lampe aus dem Schrank und schraubte sie wieder ’rein – fertig! Inzwischen ist das wesentlich komplizierter, weil nach und nach die traditionellen Leuchtmittel aus dem Handel genommen wurden und werden[2].

Bei manchen älteren „Energiesparlampen“ mit Leuchtstofftechnik kann beim Bruch des Glaskörpers giftiges Quecksilber ausdampfen, neue nerven häufig durch lange Anlaufzeiten und ungemütliche Farben. LED-Lampen sind zwar sofort nach dem Einschalten „voll da“ und sparen bis zu 90% Strom, leuchten aber nicht selten subjektiv dunkler und „kälter“ als herkömmliche Glüh- und Halogenlampen, kosten trotzdem deutlich mehr, sind teils gar nicht oder nur schwer dimmbar[3] und haben manchmal noch „Kinderkrankheiten“ wie vorzeitige Ausfallerscheinungen[4].

Kaum eine Lampe leuchtet so wie die andere

Dazu kommen Serienstreuungen und markentypische Unterschiede, die man so von „Glühbirnen“ nicht kannte: Fast keine LED-Lampe leuchtet exakt so wie eine andere[5] – noch nicht mal, wenn sie vom selben Hersteller kommen. Komplett unmöglich ist ein homogener Mix von verschiedenen Markenleuchtmitteln in einer Leuchte (etwa einem Zwillings-Downlight); selbst wenn sie identische technische Daten hätten.

Im Gegensatz zu früher bleibt es dem Konsumenten leider nicht erspart, sich beim Umstieg auf stromsparende Beleuchtung sehr genau mit diesem Daten zu beschäftigen. Watt-Zahlen sind nämlich bei LED-Lampen nur ein sehr kleiner Teil der Wahrheit – viel wichtiger dagegen Werte wie „Lichtstrom“[6] (in Lumen), Effizienz[7] (Lumen pro Watt), „Farbtemperatur“[8] (in Kelvin[9]) und „Farbwiedergabeindex“. Vor allem die beiden letzten Daten – wahrheitsgemäße Angabe vorausgesetzt – entscheiden über die Qualität und Einsatzmöglichkeiten einer Lampe.

Die Spektralverteilung ist entscheidend

Farbtemperaturskala
Von „brühwarm“ bis „eiskalt“: Die Farbtemperaturskala. (Grafik: Holek@Wikimedia Commons[10], Lizenz: CC by-sa 2.5[11])

Die Farben über den entsprechenden Kelvin-Werten der Skala machen schon mal deutlich, dass es einen elementaren Unterschied zwischen einer traditionellen Glühlampe (ca. 2500 bis 2700 K) und etwa einem „kalt-weißen“ LED-Strahler mit rund 5000 Kelvin gibt. Dazu kommt aber noch, dass die verschiedenen Leuchtmittel selbst bei gleichen Farbtemperaturen unterschiedliche Spektralverteilungen[12] haben können. Das heißt: Die Helligkeit wird nicht gleichmäßig über die gesamte Farbpalette abgegeben.

LightMe-3in1-Spektraldiagramme
Die Spektraldiagramme eine „LightMe Varilux“-LED-Lampe mit drei umstellbaren Farbtemperaturen. Beim direkten Blick auf die Lampe machen sich die Unterschiede so bemerkbar:

LightMe-3in1-ww-kw-nw-neu

Beispielsweise wäre eine Überbetonung von Blautönen möglich; eine LED-Lampe könnte vor allem im Grünbereich fleißig sein oder sie gibt bevorzugt rot-gelbes Licht ab (das kennen Sie schon vom „Glühobst“ her). Wie sich das auf die beleuchteten Objekte auswirkt, können Sie beim Foto-Quartett unten sehen: Ich hatte das 1:12-Modell einer Ducati 916 Biposto[13] (hatte ich mal im 1:1-Original) auf einem weißen Papier unter vier verschiedene LED-Lichtquellen gestellt und ohne Farbkorrektur fotografiert:

Duc-LED-Kleeblatt-mittel

Vier Mal rot und doch jedes Mal etwas anders. Die LED-Leuchten von links oben im Uhrzeigersinn: Osram-Unterbauleiste „Luminestra eco“[14] (7 Watt, 4000 K), Aldi-„Casalux“-Schraubleuchte[15] (4,9 Watt, ca. 3000 K), 2 x Osram „Superstar PAR16 35° Advanced“[16], GU10, dimmbar (5,5 Watt, 3000 K), Philips „Ledino“-Strahlerleiste der 1. Baureihe[17] (3 x 7,5 Watt, 3000 K). Auf die Helligkeitsunterschiede kommt’s hier nicht an, die resultieren auch aus unterschiedlichen Abständen und Winkeln zwischen Leuchte und Objekt – es geht allein um die Wiedergabe der Farben.

Differenzen auch bei gleichen Lichtfarben

Ra-TabelleSie sehen, dass es selbst bei gleichen Farbtemperaturen deutliche Unterschiede gibt; mit mehr oder weniger starken Verschiebungen zu gelb (Prädikat „wohnlich“, Osram „Superstar“, Ra 80), blau („neutrales Arbeitslicht“, Osram „Luminestra“, Ra ≥80 ) oder zu grün-gelb („ungesund“, Aldi „Casalux“, Ra <70). Weitgehend neutral leuchten die „Ledino“-Strahler (Ra/CRI 80-85).

Und das sind nur vier unserer rund 30 verschiedenen LED-Lampentypen im Haus; ich könnte diese Fotobeispiele fast beliebig fortsetzen und jedes Mal kämen – zumindest in Nuancen – andere Farben ‚raus.

Vermeiden könnte man das theoretisch mit Lampen, die ihre Helligkeit  – so wie das Tageslicht – ziemlich gleichmäßig über das gesamte Farbspektrum hinweg abgeben. Dann würden die Farben der angestrahlten Objekte immer naturgetreu erscheinen. In Zahlen gefasst hat man das offiziell mit dem „allgemeinen Farbwiedergabeindex“[18] Ra, der bis zum optimalen Wert 100 reicht (links eine Tabelle aus dem verlinkten Wikipedia-Artikel mit ausgewählten Beispielen).

Aktuelle und einigermaßen ordentliche LED-Lampen schaffen meist zwischen 80 und 90; Spitzenmodelle[19] liegen aktuell (Stand September 2015) sogar bei rund 98[20] – also schon sehr nahe am Ideal. Seriöse Hersteller und Händler messen das nachvollziehbar und schreiben es auf die Verpackung oder zumindest auf’s Datenblatt, unseriöse schreiben nichts oder phantasieren einen absurd hohe Wert zusammen, der mit der Realität nichts zu tun hat.

Wie misst man den Farbwiedergabeindex?

Als Maßstab für die Messung dienen primär acht Pastellfarben, die beim Anleuchten möglichst korrekt wiedergegeben werden müssen. Das reicht dann immerhin für den „allgemeinen“ Ra-Wert, ist aber vor allem bei der Bewertung von LED-Lampen noch nicht das Optimum. Der komplette Farbwiedergabeindex (nach der englischen Bezeichnung auch als CRI abgekürzt) kann nämlich erst mit 14 Referenzfarben (teils auch mit einem Grauton als 15. Farbe) ermittelt werden – und da sind dann auch die richtig satten und problematischen Töne dabei:

CRI-Testfarben neu
(Quelle: Wikimedia Commons[21], gemeinfrei[22])

Jetzt wissen Sie auch, warum ich ein rotes Ducati-Modell als Testobjekt benutzt habe: Es kommt der Nummer 9 („Rot gesättigt“) ziemlich nahe, die – mehr noch als die gedeckten Farben in der linken Spalte – Stärken und Schwächen einer LED-Leuchte gnadenlos offenlegt. Eine hohe Hürde stellt auch die Nummer 13 („Rosa“) dar. Die komplexe Mischfarbe der menschlichen Haut lässt sich beispielsweise durch TV-Kameras nur nach umfangreichen Schmink-Tricks am Objekt[23] einigermaßen natürlich wiedergeben (wobei die so traktierten Hautstellen in der Realität völlig unnatürlich aussehen).

Geiz bei LED-Design und -Produktion wird bestraft

Mindestens genau so trickreich[24] müssen Leuchtdioden bearbeitet werden, die weißes Licht erzeugen sollen. Schlamperei oder Geiz bei Entwicklung und Produktion können da schnell mal zu seltsamen Farbabweichungen führen. Wenn mit so einer Schrott-LED (CRI-Wert weit unter 80) das Gesicht eines gesunden Menschen angestrahlt wird, kann er plötzlich sterbenskrank aussehen und man greift erschreckt zum Telefon, um den Notarzt zu alarmieren. In weniger schlimmen Fällen gilt solches Licht zumindest als „frauenfeindlich“ – Sie kennen das vielleicht schon von manchen Leuchtstoffröhren.

Das mag auch erklären, warum es meist einen proportionalen Zusammenhang zwischen der echten Farbtreue (und nicht unbedingt der Helligkeit) einer LED-Lampe und ihrem Preis gibt. Qualität kostet eben Geld – häufig geht konzeptbedingt eine angenehme Farbtemperatur noch dazu auf Kosten der Energieeffizienz[25] (Lumen[26] pro Watt). Experten rechnen beispielsweise mit einem Verlust von ca. 25% beim Sprung von Ra 80 auf Ra 90. Es ist halt keine große Kunst, eine LED zu entwickeln, die zwar tierisch hell und stromsparend ist, aber leider wegen ihrer unausgeglichenen Spektralverteilung[27] sprichwörtlich Augenkrebs verursacht oder alle Angeleuchteten wie wandelnde Leichen aussehen lässt.

Mehr zum Thema:

LED-Licht: Der Schein kann trügen[28]

Was sagt uns ein LED-Farbspektrum?[29]

Farbkonsistenz, MacAdam, SDCM: Wie unterschiedlich leuchten LEDs?[30]

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Links/Quellen:
  1. Philips-GU10-LED-Spot: http://fastvoice.net/2015/07/26/doppeltest-neue-gu10-led-spots-von-philips-mit-dimtone-und-ra-90/
  2. aus dem Handel genommen wurden und werden: http://fastvoice.net/2011/08/31/voll-auf-die-birne-2/
  3. schwer dimmbar: http://fastvoice.net/2014/03/07/led-lampe-und-dimmer-immer-noch-kein-traumpaar/
  4. vorzeitige Ausfallerscheinungen: http://fastvoice.net/2011/12/22/dimmbare-lumixon-led-spots-zwei-tot-einer-halbtot/
  5. exakt so wie eine andere: http://fastvoice.net/2013/09/18/farbkonsistenz-macadam-sdcm-wie-unterschiedlich-leuchten-leds/
  6. „Lichtstrom“: http://fastvoice.net/2013/02/23/die-lumen-falle-wie-lichtstrom-werte-hinters-licht-fuhren/
  7. Effizienz: http://fastvoice.net/2013/01/28/wie-effizient-ist-led-beleuchtung/
  8. „Farbtemperatur“: http://fastvoice.net/2012/06/06/led-licht-der-schein-kann-trugen/
  9. Kelvin: http://de.wikipedia.org/wiki/Kelvin
  10. Holek@Wikimedia Commons: http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Color_temperature.svg
  11. CC by-sa 2.5: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5/pl/deed.de
  12. Spektralverteilungen: http://fastvoice.net/2014/01/09/sagt-uns-ein-led-farbspektrum/
  13. Ducati 916 Biposto: http://de.wikipedia.org/wiki/Ducati_916
  14. Osram-Unterbauleiste „Luminestra eco“: http://fastvoice.net/2011/12/02/led-schreibtischlampe-fur-die-dachschrage/
  15. Aldi-„Casalux“-Schraubleuchte: http://fastvoice.net/2011/09/13/casalux-led-leuchten-aldi-lasst-lumen-sucher-im-dunkeln/
  16. Osram „Superstar PAR16 35° Advanced“: http://www.osram.de/osram_de/Consumer/Beleuchtung_fuer_Zuhause/LED-Lampen/Produktuebersicht/LED_Reflektor_Lampen/LED_SUPERSTAR_LED_STAR_PAR16/index.html
  17. Philips „Ledino“-Strahlerleiste der 1. Baureihe: http://fastvoice.net/2010/11/05/led-story-reloaded-ledino-und-highlumen/
  18. „allgemeinen Farbwiedergabeindex“: http://de.wikipedia.org/wiki/Farbwiedergabeindex
  19. Spitzenmodelle: http://fastvoice.net/2014/12/25/im-test-soraa-led-spots-extrem-farbtreu-aber-nicht-perfekt/
  20. bei rund 98: http://fastvoice.net/2014/06/21/im-test-e27par38-led-strahler-mit-super-farbtreue/
  21. Wikimedia Commons: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:DIN_Test_6169.svg?uselang=de
  22. gemeinfrei: http://de.wikipedia.org/wiki/Gemeinfreiheit
  23. Schmink-Tricks am Objekt: http://www.ladieswholaunch.com/magazine/makeup-image-1/1454
  24. genau so trickreich: http://fastvoice.net/2013/04/03/silicone-valley-leds-arbeiten-mit-silikon-und-silizium/
  25. Energieeffizienz: http://fastvoice.net/2013/01/28/wie-effizient-ist-led-beleuchtung/
  26. Lumen: http://fastvoice.net/2013/02/23/die-lumen-falle-wie-lichtstrom-werte-hinters-licht-fuhren/
  27. Spektralverteilung: http://fastvoice.net/2014/01/09/sagt-uns-ein-led-farbspektrum/
  28. LED-Licht: Der Schein kann trügen: http://fastvoice.net/2012/06/06/led-licht-der-schein-kann-trugen/
  29. Was sagt uns ein LED-Farbspektrum?: http://fastvoice.net/2014/01/09/sagt-uns-ein-led-farbspektrum/
  30. Farbkonsistenz, MacAdam, SDCM: Wie unterschiedlich leuchten LEDs?: http://fastvoice.net/2013/09/18/farbkonsistenz-macadam-sdcm-wie-unterschiedlich-leuchten-leds/

Source URL: http://fastvoice.net/2012/02/19/auf-treue-achten-auch-bei-led-lampen/