Was sagt uns ein LED-Farbspektrum?

by Wolfgang Messer | 9.1.2014 16:59

Seit September 2013 müssen Anbieter in der EU unter anderem die „spektrale Strahlungsverteilung“ ihrer LED-Leuchtmittel veröffentlichen. Solche Grafiken sollen das LED-Farbspektrum mit der relativen Helligkeit zwischen Ultraviolett und Infrarot zeigen und sehen meistens aus wie eine Gebirgslandschaft.

Spektralverteilung-Philips-MR16-Kombi
Das Spektraldiagramm eines „warm-weißen“[1], 6,5 Watt starken GU5.3-LED-Spots von Philips[2] mit einem Farbwiedergabeindex von Ra >80. Auf der waagerechten Achse stehen die Lichtwellenlängen in Nanometer[3], die senkrechte Achse zeigt die Milliwatt-Strahlungsleistung[4] als Intensitätsanteil in Prozent. (Grafik/Foto: Philips-PR, Montage: W. Messer)

Wer Ihnen weismachen will, seine „weißen“ LED-Lampen und -Leuchten[5] würden ein absolut gleichmäßiges, homogenes „Vollspektrum“-Licht[6] über den gesamten Farbbereich des menschlichen Sehvermögens liefern, der lügt. In Wirklichkeit kann die vorwiegend verwendete additive Farbmischung[7] von blauen LED-Chips mit gelber „Phosphor“-Beschichtung[8] so was nicht schaffen, weil es immer irgendwo Spitzen („Color Peaks“) und Täler der Intensität gibt – je nachdem, für welche Farbtemperatur[9] und Farbtreue[10] das Teil insgesamt entworfen wurde.

Das haben LED-Leuchtmittel mit ihren Glühfaden-, Halogen- und Leuchtstoff-Ahnen gemeinsam – auch bei denen zeigen die Spektraldiagramme mehr oder weniger muntere Kurven statt langweiliger Geraden. Für alle Leuchtmittel gilt vereinfacht: Je flacher und kleiner die Wellentäler zwischen den Spitzen sind, desto mehr Farbtöne der angestrahlten Gegenstände oder Lebewesen werden einigermaßen naturgetreu wiedergegeben. Glühlampen schaffen dabei trotz ihrer Gelb-/Rot-Dominanz den Idealwert Ra 100; LEDs für die Innenbeleuchtung müssen laut EU-Verordnung[11] mindestens Ra 80 haben.

Spektralverteilung-Segula-E14
Im Labor meines Kooperationspartners „David Communication“[12] ermittelte Spektralverteilung einer „warm-weißen“ Segula-LED-Kerze[13] mit dem „Color Peak“ bei etwa 602 Nanometer (Orange) und einem gemessenen Farbwiedergabeindex Ra 71.

Spektralkurve-IKEA-Ledare-E27-10W
Zum Vergleich das Diagramm einer 10-Watt/E27-IKEA-„Ledare“-Lampe[14] mit einem weit höheren Farbtreue-Messwert Ra 92. Die Flanke links von der Spitze (bei 630 nm) ist deutlich flacher.

Fachleute können aus solchen Diagrammen rechnerisch ableiten, welche Farbtemperatur das Leuchtmittel hat, und sogar näherungsweise die einzelnen Farbtreuewerte für die verschiedenen Norm-Messfarbtöne[15] kalkulieren. Laien stehen dagegen eher wie der sprichwörtliche „Ochse vor’m Berg“ und müssen raten, wie denn wohl das Licht dieser „kurvenreichen“ LED-Lampe in der Realität aussieht.

Rechts wird’s „warm“, links eher „kalt“

Ich sag’s mal ganz simpel: Je weiter rechts die höchsten Berge des Diagramms sind, desto rötlicher („wärmer“) wird sie leuchten. Und wenn die dominanten Farben ziemlich weit links liegen, dann ist es wohl eine „neutral-weiße“ oder „kalt-weiße“ LED mit hohem Blauanteil. Detailliertere Erkenntnisse[16] kann ein durchschnittlicher Verbraucher aber von den Kurven nicht erwarten, zumal schon zwei Exemplare aus der gleichen Lampenserie leicht unterschiedliche Werte[17] liefern können.

Ziemlich sinnlos ist für die meisten Anwender auch die Vorgabe der neuen EU-Ökodesignverordnung[18], dass die Hersteller solche Diagramme in einem Spektrum zwischen 180 und 800 Nanometer malen müssen. Erstens gibt’s nämlich kaum Profi-Lichtmessgeräte, die Werte unterhalb von 300 nm ausweisen, zweitens sehen Sie schon unter 380 nm nichts mehr und drittens geben normale LED-Lampen in diesem kurzwelligen Ultraviolettbereich[19] sowieso keine nennenswerte Strahlung mehr ab – einer der vielen Vorteile dieser Technologie.

UV und IR taugen nicht zur Beleuchtung

UV-Licht lässt bekanntlich Farben ausbleichen[20] und kann die menschliche Netzhaut schädigen[21] – taugt also hauptsächlich für Spezialzwecke wie die Echtheitsprüfung von Geldscheinen oder die Spurensicherung bei Gewaltverbrechen und ist für die übliche Beleuchtung so unerwünscht wie ein zweites Loch im Hintern.

Ähnliches gilt für die Infrarotstrahlung[22] (IR) oberhalb von 780 nm. Die brauchen Sie beispielsweise für IR-Fernbedienungen, -Sensoren, „Wärmelampen“ oder kunstwissenschaftliche Untersuchungen. Es gibt LED-Chips, die genau dafür ausgelegt sind[23]; solche finden Sie aber in keiner der üblichen Lampen und Leuchten. Wundern Sie sich also nicht, wenn deren Spektralkurven bei diesen Wellenlängen – rechts im Diagramm – steil ins Bodenlose stürzen. Genau so muss es sein.

Fastvoice-Eigenwerbung neu[24]

Sinnvoll kann jedoch die Kombination aus verschiedenfarbigen LED-Chips in einer LED-Lampe oder einem Modul sein. So lindern etwa zusätzliche rote, grüne, blaue oder „bernsteinfarbene“ LEDs Schwächen im Farbspektrum, die ihre „weißen“ Kollegen als Solisten haben. Sorgfältig entworfene und ausgesteuerte Multi-LED-Leuchtmittel[25] erreichen sogar museumstaugliche Farbtreuewerte[26] nahe Ra 100 – mit entsprechend geglätteter Spektralverteilung. Finanziell normal ausgestattete Privatleute müssen von diesem Licht-Luxus allerdings derzeit (Stand Anfang 2014) noch träumen.

Mehr zum Thema:

Ökodesign: EU verschärft Regeln für LED-Beleuchtung[27]

LED-Licht: Der Schein kann trügen[28]

Schadet LED-Licht den alten Meistern? [29]

LED-Lichtkomposition: Je flexibler, desto besser[30]

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Links/Quellen:
  1. „warm-weißen“: http://fastvoice.net/2012/06/06/led-licht-der-schein-kann-trugen/
  2. GU5.3-LED-Spots von Philips: http://www.philips.de/c/led-lampen/led-6.5-w-30-w-mit-gu5.3-sockel-warmweiss-8718291653776/prd/
  3. Nanometer: http://de.wikipedia.org/wiki/Meter#Gebr.C3.A4uchliche_dezimale_Vielfache
  4. Strahlungsleistung: http://de.wikipedia.org/wiki/Strahlungsleistung
  5. „weißen“ LED-Lampen und -Leuchten: http://fastvoice.net/2012/03/05/wie-leds-zum-gluhlampen-ersatz-werden/
  6. „Vollspektrum“-Licht: http://de.wikipedia.org/wiki/Lichtspektrum
  7. additive Farbmischung: http://de.wikipedia.org/wiki/Additive_Farbmischung
  8. gelber „Phosphor“-Beschichtung: http://fastvoice.net/2013/04/03/silicone-valley-leds-arbeiten-mit-silikon-und-silizium/
  9. Farbtemperatur: http://fastvoice.net/2012/06/06/led-licht-der-schein-kann-trugen/
  10. Farbtreue: http://fastvoice.net/2012/02/19/auf-treue-achten-auch-bei-led-lampen/
  11. EU-Verordnung: http://fastvoice.net/2012/12/20/okodesign-eu-verscharft-regeln-fur-led-beleuchtung/
  12. „David Communication“: http://led-lichtmesstechnik.de/
  13. „warm-weißen“ Segula-LED-Kerze: http://fastvoice.net/2013/10/11/im-test-segula-led-lampen-gelungene-gluehbirnen-imitation/
  14. 10-Watt/E27-IKEA-„Ledare“-Lampe: http://fastvoice.net/2013/08/20/vergleichstest-ikea-led-lampe-gegen-philips-master-ledbulb/
  15. verschiedenen Norm-Messfarbtöne: http://fastvoice.net/wp-content/uploads/2012/02/cri-testfarben.jpg
  16. Detailliertere Erkenntnisse: http://fastvoice.net/2012/03/07/led-helligkeit-lumen-sagen-nur-die-halbe-wahrheit/
  17. leicht unterschiedliche Werte: http://fastvoice.net/2013/09/18/farbkonsistenz-macadam-sdcm-wie-unterschiedlich-leuchten-leds
  18. EU-Ökodesignverordnung: http://fastvoice.net/2013/06/18/was-wo-und-wie-led-anbieter-bald-alles-uber-ihre-lampen-verraten-mussen/
  19. Ultraviolettbereich: http://de.wikipedia.org/wiki/Ultraviolettstrahlung
  20. Farben ausbleichen: http://fastvoice.net/2013/01/11/schadet-led-licht-den-alten-meistern/
  21. die menschliche Netzhaut schädigen: http://fastvoice.net/2013/06/16/netzhaut-risiko-blue-hazard-bei-led-licht/
  22. Infrarotstrahlung: http://de.wikipedia.org/wiki/Infrarotstrahlung
  23. genau dafür ausgelegt sind: http://fastvoice.net/2012/07/10/led-licht-kann-auch-unsichtbar-sein/
  24. [Image]: http://www.fastvoice.de
  25. Multi-LED-Leuchtmittel: http://fastvoice.net/2012/10/31/led-lichtkomposition-je-flexibler-desto-besser/
  26. museumstaugliche Farbtreuewerte: http://fastvoice.net/2013/03/15/flexibles-led-licht-furs-museum-in-rund-100-nuancen/
  27. Ökodesign: EU verschärft Regeln für LED-Beleuchtung: http://fastvoice.net/2012/12/20/okodesign-eu-verscharft-regeln-fur-led-beleuchtung/
  28. LED-Licht: Der Schein kann trügen: http://fastvoice.net/2012/06/06/led-licht-der-schein-kann-trugen/
  29. Schadet LED-Licht den alten Meistern? : http://fastvoice.net/2013/01/11/schadet-led-licht-den-alten-meistern/
  30. LED-Lichtkomposition: Je flexibler, desto besser: http://fastvoice.net/2012/10/31/led-lichtkomposition-je-flexibler-desto-besser/

Source URL: http://fastvoice.net/2014/01/09/sagt-uns-ein-led-farbspektrum/