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Grundlagenwissen Beleuchtungstechnik

So lässt sich die Lichtqualität bei LEDs erkennen

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Farbreinheit oder MacAdam-Ellipsen als Alternativen

Sind die Koordinaten bekannt, existieren zwei Methoden, mit denen sich die tatsächliche Farbähnlichkeit zweier Leuchten überprüfen bzw. sicherstellen lässt. Der eine ist die Farbreinheit. Diese konzentriert sich darauf, wie nah ein bestimmter Farbort mit ähnlichster Temperatur auch tatsächlich an der BBC liegt. Sie berücksichtigt also einerseits die Lage des Farbortes in Längs-Ausrichtung zur Black Body Curve, andererseits den direkten Abstand zur Kurve. Das Entfernungs-Optimum ist eine Farbreinheit von 100. Dann liegt der Farbort exakt auf der Kurve. Von wirklicher Qualität lässt sich erst ab einem Wert von 90 sprechen.

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Die klassische Methode ist das MacAdam-Verfahren, das, wie die CIE-Normfarbtafel, aus der frühen Zeit des Fernsehens stammt. David MacAdam ging seinerzeit von einem gewünschten Ziel-Farbort aus und umgab diesen mit mehreren Ellipsen. Je größer die Ellipse, in dem der tatsächliche Farbort einer Leuchte liegt, desto größer natürlich die Abweichung vom Ziel-Farbort und desto schlechter die Farbähnlichkeit.

Dabei wird als Maßstab von Ellipsen mit verschiedenen Stufen oder Schritten gesprochen oder vom sogenannten SDCM-Wert (SDCM für „Standard Deviation of Colour Matching“). Liegt der tatsächliche Farbort innerhalb einer dreistufigen Ellipse, nimmt der Mensch den Unterschied zum Ziel-Farbort kaum noch wahr, innerhalb einer einstufigen Ellipse gar nicht mehr (Bild 4).

Welcher SDCM-Wert optimal für eine LED ist

Die Studien, auf denen das MacAdam-Verfahren basiert, wurden vor 80 Jahren mit nur einer Testperson ermittelt. Im Jahr 2014 wurden an der TU Ilmenau die Studien mit mehr Testpersonen wiederholt. Es stellte sich heraus, dass die Methodik und die Ellipsengrößen an sich bestens funktionieren. Ein gravierendes Problem gab es: Bei der MacAdam-Methode wurden nur ganz bestimmte Farborte auf der CIE-Normfarbtafel mit Ellipsen versehen. Es existiert also eine endliche Anzahl der Farborte, die auf der gesamten Normfarbtafel verteilt liegen.

Orientiert man sich blind daran, bekommt man ähnliche Probleme, wie sie mit der ähnlichsten Farbtemperatur beschrieben wurden. Es führt kein Weg daran vorbei, sowohl die Koordinaten der BBC exakt zu kennen als auch die der Farborte der jeweiligen Leuchte. Die Ellipsen-Mittelpunkte mit den Ziel-Farborten müssen genau auf die BBC gesetzt werden. Nur so ist sichergestellt, dass sich der Leuchten-Farbort nicht nur nah am Ziel-Farbort befindet, sondern dass es sich dabei auch um rein weißes Licht handelt.

Labore wie unseres, die Produkte verschiedener Hersteller vermessen, erhalten immer wieder Leuchten mit SDCM-Werten von 10 oder mehr. Das zeigt, dass die Qualität noch stark schwankt. Und dass, obwohl seitens der EU seit 2013 ein Mindestwert von 7 SDCM vorgeschrieben ist. Über die Gründe hierfür lässt sich nur spekulieren. Ebenfalls auffällig ist, dass selbst anspruchsvolle Hersteller häufig nur bei Leuchten den SDCM-Wert angeben, bei denen ihnen daran gelegen ist. Endverbraucher und Gebäudebetreiber sollten deshalb beim Einkauf unbedingt darauf achten. Ein SDCM-Wert von weniger als 3 wäre eine optimale Wahl.

Quellen:

[1] Hentschel, H.-J.: Licht und Beleuchtung. Grundlagen und Anwendungen der Lichttechnik, 5th ed. Hüthig, 2001 .

[2] Margarete Pfäfflin (Epilepsiezentrum Bethel, Bielefeld), Theodor W. May (Gesellschaft für Epilepsieforschung, Bielefeld), Hermann Stefan (Zentrum Epilepsie Erlangen, Universitätsklinik Erlangen), Udo Adelmeier (Verein zur Erforschung der Epidemiologie der Epilepsien, Burgwedel): EPIDEG-Studie 1997.

* Dr. Claudius Noack ist Leiter der Lichtentwicklung bei dem Automations-Spezialisten ESYLUX.

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