Lichtfarbe und Farbwiedergabe

Die Farbqualität einer Lampe, bzw. eines Leuchtmittels, mit annähernd weißem Licht wird durch zwei Eigenschaften gekennzeichnet:

  • Lichtfarbe des Leuchtmittels

  • Farbwiedergabe - gekennzeichnet durch den Farbwiedergabe-Index - welche das farbige Aussehen von Gegenständen und Personen beeinflusst, die von dieser Lichtquelle beleuchtet werden.

Lichtfarbe

Die Lichtfarbe einer Lichtquelle wird durch die ähnlichste Farbtemperatur Tcp (température de couleur proximale) gekennzeichnet. Die ähnlichste Farbtemperatur ist diejenige Temperatur, die erhitztes Platin annimmt, um in gleicher Farbe zu erscheinen wie die Lichtquelle (siehe Abb.).

Abbildung 3.27: Auszug aus der Normfarbtafel nach CIE mit dem planckschen Kurvenzug, der die Lichtfarbe des erhitzten Platins repräsentiert. Eingezeichnet sind ähnlichste Farbtemperaturen in Kelvin (K) sowie Etwa- Farborte von Lichtfarben, z. B. von Leuchtstofflampen. E ist der Unbuntpunkt oder Weißpunkt.

Tabelle 3.11: Lichtfarbe und ähnlichste Farbtemperatur von Lampen nach EN 12464-1

Niedrige Farbtemperaturen beschreiben warme, gelb-rotweiß erscheinende Lichtfarben, wie z. B. Kerzen, Halogenglühlampen und andere Temperaturstrahler. Hohe Farbtemperaturen beschreiben kalte, also mehr weißblaue Lichtfarben (siehe Tabelle), wie z. B. das Tageslicht mit etwa 6.500 K (bedeckter Himmel).

In EN 12464-1 (siehe Kapitel) werden keine Empfehlungen zur Lichtfarbe der zu verwendenden Leuchtmittel gegeben, weil deren Auswahl stark von der Psychologie, der Ästhetik und dem, was in den unterschiedlichen Regionen Europas als natürlich angesehen wird, abhängt. Die Wahl der geeigneten Lichtfarbe der Leuchtmittel hängt auch vom Beleuchtungsstärkeniveau, den Farben des Raumes und der Möbel, vom Klima der Umgebung und dem Anwendungsfall ab. In warmen Klimazonen wird allgemein eine höhere Farbtemperatur, z. B. tageslichtweiß, bevorzugt, in kaltem Klima eher eine niedrigere Farbtemperatur wie warmweiße Lichtfarben. Für die meisten Sehaufgaben werden die in Mitteleuropa bevorzugten Lichtfarben warmweiß und neutralweiß empfohlen.

Farbwiedergabe

Für die Sehleistung, die Behaglichkeit und das Wohlbefinden ist es wichtig, dass die Farben der Umgebung, der Objekte und der menschlichen Haut natürlich und wirklichkeitsgetreu wiedergegeben werden. Dies lässt Menschen attraktiv und gesund aussehen. Je nach Einsatzort und Sehaufgaben sollten künstliche Lichtquellen ebenso eine möglichst korrekte Farbwahrnehmung gewährleisten wie das natürliche Tageslicht.

Trotz gleicher Lichtfarbe können die Leuchtmittel aufgrund unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung ihrer Strahlung unterschiedliche Farbwiedergabe- Eigenschaften haben. Zur objektiven Kennzeichnung der Farbwiedergabe-Eigenschaften einer Lichtquelle wurde der allgemeine Farbwiedergabe-Index Ra eingeführt. Der Farbwiedergabe-Index bezeichnet das Maß der Übereinstimmung der gesehenen Körperfarbe mit ihrem Aussehen unter der jeweiligen Bezugslichtquelle. Zur Bestimmung des Ra-Wertes werden die Farbverschiebungen von 8 genormten Testfarben bestimmt, die sich ergeben, wenn die Testfarben mit der zu prüfenden Lichtquelle bzw. mit der Bezugsquelle beleuchtet werden. Je geringer die Abweichung ist, desto besser ist die Farbwiedergabe- Eigenschaft der geprüften Lichtquelle. Eine Lichtquelle mit Ra = 100 gibt alle Farben wie unter der Bezugslichtquelle optimal wieder. Je niedriger der Ra-Wert ist, umso weniger gut werden die Farben wiedergegeben. Zum Beispiel ist die Bezugslichtquelle für tageslichtweiße Lichtquellen das natürliche Tageslicht mit einer Farbtemperatur von 6.500 K, was einem bedeckten Himmel ohne Sonnenlicht entspricht. Für Lichtquellen mit einer Farbtemperatur < 5.000 K ist die Bezugslichtart der plancksche Strahler.

Tabelle 3.12: Bereiche für den allgemeinen Farbwiedergabe-Index Ra von Lampen

Abbildung 3.28: Gute Farbwiedergabe und ungenügende Farbwiedergabe.

Leuchtmittel mit einem Farbwiedergabe-Index kleiner als 80 sollten nach EN 12464-1 in Innenräumen, in denen Menschen für längere Zeit (mehr als 2 Stunden) arbeiten oder sich aufhalten, nicht verwendet werden (siehe Kapitel, „Regelwerke”). Ausnahmen lässt die Norm für besondere Beleuchtungsaufgaben zu, wenn aus wirtschaftlichen Gründen Lampen hoher Lichtausbeute erforderlich sind, z. B. Natriumdampf-Hochdrucklampen, die nur eine geringe Farbwiedergabe aufweisen. Dies trifft z. B. für die Beleuchtung hoher Hallen zu. Jedoch sind in diesen Fällen geeignete Maßnahmen zu ergreifen, damit an festen und ständig besetzten Arbeitsplätzen und dort, wo Sicherheitsfarben fehlerfrei erkannt werden müssen, eine höhere Farbwiedergabe sichergestellt ist (siehe auch ISO 3864 „Grafische Symbole – Sicherheitsfarben und Sicherheitszeichen – Teil 1: Sicherheitszeichen an Arbeitsstätten und in öffentlichen Bereichen – Gestaltungsgrundsätze“).

In der Praxis kann diese Problematik auf Grund der vorangeschrittenen Entwicklung effizienter LED-Leuchten heute schon als überholt angesehen werden. Bei hoher Lichtausbeute ≥ 130 lm/W und gleichzeitig guter Farbwiedergabe (Ra ≥ 80) können mit LED-Leuchten zu vertretbaren Kosten auch in industriellen Fertigungsstätten wirtschaftliche Beleuchtungslösungen umgesetzt werden.

In Hallen mit geringer Tageslichtversorgung ist eine Beleuchtung mit einer circadianen Dynamik der Farbtemperatur empfohlen (siehe Kapitel „Human Centric Lighting”).

Tabelle 3.13: Internationale, herstellerneutrale Farbbezeichnung von Leuchtmitteln

Um die Lichtfarbe und Farbwiedergabe von Leuchtmitteln zu kennzeichnen, ist international eine herstellerneutrale Farbbezeichnung eingeführt worden, die aus drei Ziffern besteht (siehe Tabelle). Zum Beispiel deklariert die Bezeichnung 840 einen Farbwiedergabe-Index von 80 bis 89 und die Farbtemperatur von 4.000 K, was der Lichtfarbe Neutralweiß entspricht. Für die klassischen Lampenarten gibt es häufig für die Farbwiedergabeeigenschaften spezifische Namenszusätze (siehe Tabelle). Für LED-Leuchten hat sich das internationale Bezeichnungssystem weitgehend durchgesetzt.

Anders als bei den klassischen Leuchtmitteln, können hochwertige LED-Leuchten mit guter oder sehr guter Farbwiedergabe bei nur geringen Einbußen der Lichtausbeute bereitgestellt werden.