Optimale Farbwiedergabe mit LEDs erreichen

Übersicht

Dieses White Paper erläutert die Farbwiedergabe – wie Licht das Erscheinungsbild der von uns wahrgenommenen Farben beeinflusst. Es beschreibt verschiedene Systeme zur Messung der Farbwiedergabefähigkeit von Lichtquellen, wie den Color Rendering Index (CRI), den Gamut Area Index (GAI), TM-30 und andere. Wir vergleichen diese Methoden und erörtern, wie sie sich weiterentwickelt haben, um eine genauere Bewertung von LEDs für verschiedene Beleuchtungsanforderungen zu ermöglichen.

Durch die richtige Anwendung dieser Indizes können Sie für nahezu jede Umgebung – vom Einzelhandelsgeschäft bis zum Operationssaal – das passende Beleuchtungskonzept entwickeln. Das Papier beschreibt die überlegenen Farbwiedergabeeigenschaften von Luminus LED-Produkten und wie sie Architekten und Lichtdesignern dabei helfen, spezifische funktionale Beleuchtungsziele zu erreichen.

Farbwiedergabe

Farbwiedergabe (häufig auch als Color Rendering bezeichnet) beschreibt den Einfluss von Licht auf die Farbwahrnehmung von Objekten. Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) definiert Farbwiedergabe als "die Wirkung einer Lichtquelle auf die Farberscheinung von Objekten durch bewussten oder unbewussten Vergleich mit ihrer Farberscheinung unter einer Referenzlichtquelle".

Schlüsselkonzepte zum Verständnis der Farbwiedergabe umfassen:

• Menschliche Farbwahrnehmung: Menschen sehen Farben, wenn Licht ins Auge fällt und auf die Netzhaut trifft, die farbempfindliche Zapfen enthält, die mit dem Gehirn kommunizieren.
• CIE-Farbraum: Ein 1931 definiertes mathematisches System zur Quantifizierung aller vom durchschnittlichen menschlichen Auge wahrnehmbaren Farben.
• Spectral Power Distribution (SPD): Das Wellenlängenprofil einer Lichtquelle, das das Erscheinungsbild der Umgebung und die visuelle Erfahrung erheblich beeinflusst.
• Color Attributes: Grundlegende Merkmale, darunter Farbton (spezifische Farbe), Helligkeit (Helligkeit/Dunkelheit) und Sättigung (Intensität/Reinheit).

Anwendungsbereiche

Eine präzise Farbwiedergabe ist in vielen Branchen und Anwendungen wichtig. Schlechte Farbwiedergabe kann Objekte unattraktiv wirken lassen, die Atmosphäre einer Umgebung beeinträchtigen oder das Ausführen von Aufgaben erschweren und unangenehm gestalten.

Retail Lighting

Händler haben besondere Beleuchtungsanforderungen, bei denen es oft nicht nur auf Farbgenauigkeit, sondern auch auf Farbveredelung ankommt. Das Ziel ist nicht unbedingt eine "perfekte" Farbwiedergabe, sondern die Schaffung eines "faszinierenden" visuellen Erscheinungsbildes mit lebendigen Farben, die die Aufmerksamkeit der Verbraucher auf sich ziehen und die Produktattraktivität steigern.

Hospitality Lighting

Gastgewerbebetriebe wie Hotels, Restaurants und Bars haben komplexe Beleuchtungsanforderungen. Unterschiedliche Bereiche erfordern unterschiedliche Ansätze – die Lobby-Beleuchtung sollte Wärme ausstrahlen, während Restaurantbeleuchtung sicherstellen muss, dass Speisen ansprechend aussehen. Dekorative Beleuchtung kann ebenfalls Teil des Konzepts sein, um architektonische Besonderheiten oder Kunstwerke hervorzuheben.

Medical Environments

In medizinischen Einrichtungen ist eine präzise Farbwiedergabe entscheidend. Die Beleuchtung in Operationssälen muss gewährleisten, dass Chirurgen feine Nuancen von Rottönen unterscheiden können, um Gewebe, Blut und Körperstrukturen zu differenzieren. Die Beleuchtung für diese Umgebung erfordert eine sorgfältige Abwägung von Farbtemperatur und CRI-Aspekten.

Spezielle Umgebungen

Weitere spezialisierte Anwendungen umfassen:

• Food Safety Lighting: Vorschriften erfordern Beleuchtung, die eine klare Sicht zur Kontaminationserkennung ermöglicht, mit besonderem Augenmerk auf der Wiedergabe roter Wellenlängen.
• Galerie-/Museumsbeleuchtung: Erfordert hohe Farbtreue bei gleichzeitigem Schutz der Kunstwerke vor schädlichen UV-Wellenlängen.
• Bühnenbeleuchtung: Setzt Farbe für emotionale Wirkung ein, verbessert Hauttöne, belebt Kostüme oder verändert das Erscheinungsbild von Szenen.
• Video-Beleuchtung: Muss berücksichtigen, wie Objekte von Kamerasensoren erfasst und dann vom menschlichen Publikum wahrgenommen werden.

Color Rendition Models

Es existieren verschiedene Modelle zur Beschreibung der Farbwiedergabeeigenschaften von Lichtquellen. Diese Modelle charakterisieren typischerweise einen von drei Schlüsselaspekten: Farbtreue (genaue Wiedergabe), Farbpräferenz (angenehmes, lebhaftes Erscheinungsbild) und Farbunterscheidung (Fähigkeit, Farben zu unterscheiden).

Color Rendering Index (CRI)

Der CRI misst, wie genau eine Lichtquelle Farben darstellen kann. Er vergleicht das Erscheinungsbild von acht definierten Testfarbproben unter einer realen Lichtquelle mit ihrem Aussehen unter einer Referenzlichtquelle. CRI wird als Ra angegeben, dem Durchschnitt der Proben R1-R8.

Obwohl weit verbreitet, weist CRI Einschränkungen auf:

• Basierend auf nur acht Farbmustern, die als begrenzt und zu pastellfarben betrachtet werden
• Vor der Kommerzialisierung von LEDs entwickelt, potenziell ungenauer für LEDs
• Berücksichtigt nicht die menschlichen Wahrnehmungspräferenzen für Lebhaftigkeit
• Kann zu inkonsistenten Ergebnissen zwischen Geräten mit ähnlichen Ra-Werten führen

Gamut Area Index (GAI)

Der Gamut Area Index (GAI) bietet eine alternative Methode zur Bestimmung der Farbwahrnehmung unter LED-Beleuchtung. Er misst die Farbsättigung und kann in Kombination mit CRI verwendet werden. GAI-Werte können 100 überschreiten, wobei höhere Werte eine größere Farbsättigung und Differenzierung anzeigen.

Experten weisen darauf hin, dass sich GAI (charakterisiert Sättigung/Intensität) und CRI (charakterisiert Farbtreue) gegenseitig ergänzen. In Kombination bieten sie eine umfassendere Methode zur Bewertung einer Lichtquelle.

ANSI/IES TM-30

TM-30 repräsentiert die neueste Methode zur Bewertung der Farbwiedergabe von LED-Leuchten. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist die Verwendung von 99 Farbmustern anstelle der 8 Muster des CRI. TM-30 bietet zwei Hauptmetriken:

• Rf (Farbwiedergabe): Misst die Ähnlichkeit zur Referenz, analog zu CRI
• Rg (Farbraum): Beschreibt den Sättigungsgrad, analog zu GAI

TM-30-20 führte Design-"Intents" ein, um Abwägungen zu erleichtern:

• Color Preference (P): Absicht, eine ansprechende, natürlich wirkende Umgebung zu schaffen
• Farbintensität (V): Absicht, eine lebendige Szenerie zu schaffen
• Farbtreue (F): Bestreben, ein ähnliches Farbaussehen wie bei der Referenzlichtquelle zu erzielen

Jedes Designziel umfasst drei Prioritätsstufen, die die Strenge der Kriterien angeben und Designern helfen, fundierte Kompromisse zwischen verschiedenen Farbwiedergabezielen zu treffen.

Luminus Solutions for Accurate Color Rendering

Luminus LED-Produkte erzielen auf beiden Bewertungsskalen CRI und TM-30 hohe Werte und bieten Architekten sowie Designern vielfältige Optionen für naturgetreue Farbwiedergabe in verschiedenen Umgebungen.

Standard LEDs (AccuWhite™)

Die Luminus Standard LEDs (AccuWhite-Serie) bieten hochpräzise Farbwiedergabe mit konstanten Ra = 97 CRI und einer Mindestpunktzahl von 93 über alle Farbtonwinkelgruppen. Diese Produkte sind in Standard-Warmweiß (2700K und 3000K CCT) und Candle Warm-Optionen (2200K und 1800K CCT) erhältlich.

Sensus™ für hochwertige Einzelhandelsbeleuchtung

Luminus Sensus LEDs liefern konsistente strahlende Weißtöne und reine Farben mit 90+ CRI, Rf von 93 und Rg von 102 bei 3000K. Im Gegensatz zu den meisten Einzelhandelsbeleuchtungs-LEDs erzeugen Sensus-Produkte lebendige Weißtöne und Farben ohne Verwendung von nahe-UV-Wellenlängen zur Anregung von Aufhellungsmitteln.

PerfectWhite™ LEDs

Luminus PerfectWhite LEDs bieten eine nahezu perfekte Farbwiedergabe und sind ideal für Fachhandel, Luxushotellerie, Museen und Kunstgalerien. PerfectWhite-Lampen erreichen einen Durchschnittswert (Ra) von 93 über die 15 CRI-Referenzfarben sowie TM-30-Werte von Rf = 92 und Rg = 100.

Salud™ LEDs

Die Salud-LED-Serie wurde entwickelt, um menschenzentrierte (zirkadiane) Lichtgestaltungsziele zu erreichen und gleichzeitig außergewöhnliche Farbwiedergabegenauigkeit zu bieten. Sie erreichen CRI Ra 90+ mit hohen R9-Rotwerten.

Hospitality COB Series™ LEDs

Luminus Hospitality COB Series LEDs erzeugen ein warmes, einladendes Licht mit reinweißer Farbwiedergabe für hohe Farbtreue (CRI von 90 und höher), ideal für Hotels, Restaurants und andere Gastronomiebetriebe.

Color Mix Tunable LEDs

Abstimmbare LEDs sind eine neuere Entwicklung, die es Nutzern ermöglicht, Lichtcharakteristiken anzupassen. Luminus bietet abstimmbare Color Mix LEDs, die über einen Bereich von SPDs eingestellt werden können, um entweder kaltweißes oder warmweißes Licht bereitzustellen. Diese Produkte ermöglichen die unabhängige vollständige Steuerung jedes Kanals für maßgeschneiderte Beleuchtungsumgebungen.

Fazit

Die Farbwiedergabeleistung künstlicher Lichtquellen wie LEDs bestimmt, wie gut Menschen die Welt in Innenräumen und bei Nacht wahrnehmen können. Lichtquellen mit guter Farbwiedergabe werden als hochgradig authentisch bezeichnet – sie bilden Menschen, Objekte und Umgebungen präzise für unsere Augen ab.

Für einige Beleuchtungsanwendungen ist die Farbtreue die wichtigste Eigenschaft. Für andere können Aspekte wie Sättigung, Farbton oder Effizienz wichtiger sein. Durch das Verständnis und die Anwendung verschiedener Farbwiedergabemodelle können wir bestimmen, welche Lichtquellen optimale Betrachtungsbedingungen für verschiedene Anwendungen schaffen – von Einzelhandelsgeschäften bis zu Lebensmittelverarbeitungsbetrieben, von Wohnzimmern bis zu Operationssälen in Krankenhäusern.

Während jedes Farbwiedergabemodell gültige Methoden zur Bewertung von LED-Eigenschaften bietet, kann die Kombination mehrerer Methoden – wie CRI plus TM-30 – den umfassendsten Referenzpunkt für Architekten und Lichtdesigner liefern.

Mit ihrer durchweg hohen Leistung in allen Bereichen der Farbwiedergabe und Effizienz bieten Luminus LEDs Lösungen für nahezu jede farbsensible Beleuchtungsanwendung.

Anhänge

Das vollständige White Paper enthält detaillierte Appendices mit:

• Anhang A: Measures and graphics included in ANSI/IES TM-30-18 reports
• Anhang B: Farbwiedergabespezifikationen und regulatorische Anforderungen
• Anhang C: Vollständige Farbwiedergabedaten für Luminus LED-Produktlinien