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Lichtqualität (Farbtemperatur, Farbwiedergabe, Flimmern)

Die Lichtqualität stellt den Gegenpart zur Effizienz dar. Überall, wo es uns auf eine gute Lichtqualität ankommt, sollten die entsprechenden Eigenschaften in Betracht gezogen werden.
Da einige Parameter mit dem Auge nicht direkt wahrnehmbar sind, fällt uns eine Einschätzung umso schwerer. Messgeräte müssen also bemüht und Herstellerangaben auf Datenblättern genau gelesen werden.

Im Folgenden werden diese Parameter mit einfachen Worten erläutert:

1. Lichtstrom

Der Lichtstrom ist die Lichtleistung einer Lichtquelle und wird in der Einheit Lumen (lm) angegeben. Die für uns früher wichtige Watt Zahl einer Glühlampe wird seither durch die Lumenangabe als Parameter für die Leistung der Lichtquelle ersetzt. Da ein direktes Verhältnis aus elektrischer Leistung und Lichtleistung nicht mehr aussagekräftig ist.
Wir können also eine herkömmliche 60 W Glühlampe mit etwa 700 Lumen betrachten. Demgegenüber werden mit einer LED nur 8 W an elektrischer Leistung für die gleiche Lichtleistung benötigt.

2. Effizienz

Ein wichtiger Begriff ist die Effizienz. Man betrachtet hier Lumen/Watt und spricht heute von einer effizienten LED Beleuchtung bei etwas 100 lm/W.

3. Lichtfarbe und Farbtemperatur

Die Lichtfarbe einer Leuchte beschreibt den farblichen Eindruck des Lichtes und wird mit der Farbtemperatur charakterisiert.
Wir beurteilen Licht als kalt oder eher warm und meinen damit die Lichtfarbe.
Die Einheit der Farbtemperatur ist Kelvin. Im Handel erhältliche Leuchtmittel haben Farbtemperaturen von 1800 bis 7000 Kelvin. Den Laien erstaunt zunächst die Tatsache, dass ein warmes Licht die niedrige und das kalte Licht die hohe Kelvinzahl trägt. Hier folgt die Erklärung:
Als Referenz für die Einstufung wurde ein Vergleichskörper durch Erhitzen zum Glühen gebracht. Das erste schwache Glühen eines Körpers entsteht bei etwas 800 Kelvin. Je weiter man den Körper erhitzt desto mehr geht seine Strahlung von einer warmen roten Strahlung in eine kurzwellige blaue Strahlung über.

In der Lichtindustrie haben sich zunächst die Lichtfarben 3000 Kelvin und 4000 Kelvin durchgesetzt, welche durch den für Wohnbereiche dringend empfohlenen Wert 2700 Kelvin erweitert wurde. Nahezu alle Leuchten Hersteller bieten diese drei Farbtemperaturen in ihren Leuchten an.
Die Farbtemperatur unseres Tageslichtes variiert ständig. Damit soll auch noch ein allgemein verbreiteter Irrtum aufgeklärt werden. Mit dem Wort „Tageslicht“ als Farbtemperaturangabe ist eine sehr kalte Lichtfarbe (>5000 K) gemeint, dieser Wert entspricht dem Licht am blauen Mittagshimmel gegen 12.00 Uhr und meint daher also das Licht „am Tage“.

Der Einsatz einer Tageslichtlampe im privaten Bereich ist also eher zu vermeiden, da wir hier zum großen Teil Bereiche mit Kunstlicht bedienen wollen, die auf Grund der Tageszeit am Abend nicht mehr vom natürlichen Licht beleuchtet werden.

Anders ist es, wenn wir einen mit Tageslicht unterversorgten Raum „am Tage“ also mittags mit Licht auffrischen wollen oder wenn wir eine Stimmung, wie unter freiem Himmel bewusst erzeugen wollen (auch bei HCL Anwendungen, siehe Ratgeber 6). Dann sind Tageslichtleuchtmittel richtig am Platz, ebenso für die Arbeit von Restauratoren, die an einem „am Tage“ entstandenen Kunstwerk arbeiten.
Wichtig hierbei erwähnt sei noch der Behaglichkeitszusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke und Lichtfarbe. Der niederländische Physiker Kruithof hat dazu mittels der nach ihm benannten Behaglichkeitskurve den Zusammenhang erläutert, dass wir warmes Licht bei niedrigen Beleuchtungsstärken und kaltes Licht bei hohen Beleuchtungsstärken als angenehm empfinden. Ein Selbstverständnis was uns die Natur sicher gelehrt hat, jedoch in vielen Beleuchtungsplanungen heute immer wieder noch zu wenig Beachtung findet, seitdem wir in der Lage sind, Lichtfarben gezielt auszuwählen.

Eine zeitgemäße Art LED Licht zu dimmen ist der WARM-DIM oder GLOW DIM Vorgang. Hier wird ähnlich dem Verhalten eines Glühdrahtes, bei abnehmender Lichtstärke ein wärmeres, röteres Licht erzeugt. Diesen Zusammenhang empfinden wir als natürlich und behaglich. Eine „warmton“ genannte LED Leuchte mit 3000 Kelvin, wird durch einfaches Dimmen nicht warm oder behaglich. Es entsteht eher eine mystische unangenehme Lichtstimmung im unteren Dimmbereich. Dieser Fakt sollte vor allem im Wohn-, Wellness-, Hotel – und Restaurantbereich beachtet werden. Mittlerweile bieten viele Hersteller warm-dim Leuchtmittel an.

Farbwiedergabe

Die Farbwiedergabe ist eine der wichtigsten Lichteigenschaften und mit bloßem Auge nicht einschätzbar. Nur der Vergleich von farbigen Materialien mit einer entsprechenden Referenzlichtquelle lässt uns Beurteilungen im Sinne von besser oder schlechter zu.

Mit der Entwicklung der Entladungslampen bereits in den 1930-er Jahren wurde ein allgemeiner Farbwiedergabeindex festgelegt, der mit 8 oder 14 Testfarben eine Aussage traf, wie gut eine Farbe unter der zu beurteilenden Lichtquelle wiedergegeben wird.
Die Beurteilungen bewegt sich dabei in einer Skale von 0-100, die Quersumme der Testfarben ergibt dann den Farbwiedergabewert Ra oder englisch Cri (Color rendering index).

Mit Entwicklung der LED als Lichtquelle hat dieser Wert wieder stark an Bedeutung gewonnen, da die Farbwiedergabe im gegenläufigen Verhältnis zur Effizienz steht, sollten Planer entsprechend genau auf beide Werte schauen. Die Entwicklung der letzten Jahre zeigte jedoch erstaunliche Fortschritte, so daß mittlerweile Farbwiedergabewerte >95 schon zum guten Standard gehören. Gewerbeeinrichtungen mit Farbbemusterung sollten dringend auf diese Werte achten, ebenso wird im Wohnbereich ein guter Farbwiedergabewert empfohlen.

Dimmung

Die Dimmung von LED-Leuchten ist kein technisches Selbstverständnis. Viele Nutzer müssen dies bitter akzeptieren, wenn ihr Elektriker nicht an die Verlegung einer entsprechenden 5-adrigen Leitung zur Leuchte gedacht hat oder bei der Anschaffung der Leuchte nicht nach der Möglichkeit und Art der Dimmung gefragt wurde.
Eine LED Leuchte besteht aus Vorschaltgerät und LED-Chip mit Kühlkörper. Nur bei Hochvolt LEDs und Retrofitleuchtmitteln mit 230V Anschluss sind diese Teile in einem Produkt verschmolzen. Letztere genannte Produkte lassen sich nicht oder nur eingeschränkt (>40%) dimmen.

Eine LED wird also durch eine separaten Steuereingang am Vorschaltgerät gedimmt. Die Dimmung erfolgt durch Pulsweitenmodulation, einem sehr schnell getakteten Ein- und Ausschalten (100 Hz bis einige Kilohertz). Dafür werden zusätzliche Signalleitungen oder ein Funk- oder Bluetooth Signal zur Übertragung benötigt.
Eine weitere Dimmung ist die Regulierung über den Strom, diese Art vermeidet Flimmern und Leitungslängenbegrenzungen ist aber mit entsprechend technisch und preislich aufwendiger zu realisieren.
Der in Europa gebräuchlichste Standard zur Signalübertragung der Dimmung bei Leuchten ist die DALI-Dimmung wobei die zusätzlichen beiden Adern im Zuleitungskabel genutzt werden.
(weitere Infos siehe Ratgeber Lichtsteuerung Nr.5).

Die für Glühlampen seit den 1980-er Jahren verfügbaren Phasenanschnittdimmer können bei LED Leuchten Flackern im 100 Hz Bereich erzeugen, was von sensiblen Menschen wahrgenommen wird. Ebenso lassen sich Leuchten mit dieser Dimm-methode zwar in der Helligkeit etwas reduzieren, ein Dimmen in einen 10% Bereich, welches den Lichtsektor bedient, den wir durch Dimmen oft erreichen wollen, ist dabei nicht möglich.

Sowohl bei der Planung einer Elektro- oder Beleuchtungsanlage als auch bei der Anschaffung einer Leuchte ist die Frage nach der Dimmbarkeit gegenüber den Fachleuten zu stellen, um entsprechende Vorbereitungen zu veranlassen.

Flimmern nimmt der Mensch als schnelle zeitliche Änderungen des Lichtes in bestimmten Frequenzbereichen wahr. Die LED erzeugt kein Nachleuchten, wie die Glühlampe bei schnell getakteten Modulationen. LED Lichtquellen sollten daher hinsichtlich des Flimmerns bemessen und betrachtet werden am jeweiligen Einsatzort.

Bei Filmaufnahmen kann es zu Stroposkopeffekten kommen, somit sind Räumen für Videokonferenzen oder Werkstätten mit rotierenden Maschinen besondere Beachtung zu schenken. Ebenso kann Flimmern Netzhautreizungen bei sensiblen Menschen hervorrufen. Arbeitsplätze und Wohnumfeld sollten von Flimmern freigehalten werden.

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