LED - Weisslicht

Spricht man von weißem Licht bei LEDs sollte man zwei Gruppen unterscheiden.

So gibt es weiß abstrahlende LEDs sowie weiß wahrgenommenes Licht aus einem RGB- (Rot, Grün, Blau) Farbmisch-System.

Weiß abstrahlende LED

Bei einer empfundenen Farbe, wie z. B. beim Gelb, kann ein Betrachter nicht unterscheiden, ob diese Farbe aus einer reinen Spektralfarbe besteht (Gelb 589 nm) oder aus der additiven Mischung von einem Rot 671 nm und einem Grün 535 nm, also damit einer "bedingt" gleichen Farbe. Bei dem gleichen Gelbeindruck, trotz unterschiedlicher Zusammensetzung, spricht man von gleicher Farbvalenz.

Die "weiße" LED wurde mit Hilfe der Lumineszenz-Wellenlängenkonversion

entwickelt. Dieses Verfahren ist uns in ähnlicher Form bereits von den Leuchtstoffröhren bekannt, bei denen die emittierte UV-Strahlung der Quecksilberniederdruck-Lampe durch die Schlemmung an der Glasbande in sichtbares Licht umgewandelt wird. Bei weißen LEDs nutzt man die emittierten blauen Strahlungsanteile, um es mit einer Phosphor- Beimischung anteilig in das energie-ärmere gelbliche Licht umzuwandeln. In der Summe der Spektren ist das Ziel der Weißpunkt mit einer möglichst gleichmäßigen Amplitudenverteilung aller Frequenzen entsprechend dem Tageslicht bzw. dem Halogenlicht.

Dies ist der LED-Typus, der sich anschickt, in Zukunft das Glühlampenlicht zu ersetzen. Jedoch sind die

heute erlangten Leistungsklassen nicht mit denen von Halogenleuchtmitteln vergleichbar, so dass die LEDs hauptsächlich zur Kennzeichnung und als Kleinlichtstrahler Verwendung finden. Bei ihnen rechtfertigen die übrigen noch zu erörternden Vorteile der LED die höheren Investitionskosten. Obwohl der Farbwiedergabeindex von 85 für LEDs bereits sehr beachtlich ist, sind dennoch farbkritische Einsätze zur Beurteilung der Wirkung von Farbpigmenten, wie sie an Dekorationen oder in der Maske aufgetragen werden, nicht zu empfehlen.

Weißlicht durch RGB-Farbaddition

Noch stärker wirkt sich die schlechte Farbwiedergabe bei Weißlicht aus, das aus den Grundfarben von einzelnen LEDs mit Hilfe der additiven Farbmischung (Rot, Grün Blau - RGB) gewonnen wird. Diese Anordnung hat aber den Vorteil, dass man gegenüber der "weißen LED" nicht nur Weiß, sondern beinahe jede Farbe mischen kann, indem die Lichtstärke jeder LED einzeln angesteuert wird.

Bei einer reinen Spektralfarbe oder einer

"bedingt" gleichen Farbe entsteht z.B. der gleichen Gelbeindruck, trotz unterschiedlicher Zusammensetzung, spricht man von gleicher Farbvalenz. Obwohl beide Gelbtöne den gleichen Farbeindruck hinterlassen, besitzen sie eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung. Würde man nun die spektral gleiche Farbe auf eine grüne Dekoration werfen, so erscheint die Dekoration grün. Wirft man aber die "bedingt gleiche Farbe" auf dasselbe grüne Dekorationsobjekt, so erscheint dieses unbunt (grau). Denn hier erfolgt bei der Reflexion von Licht auf die Farbpigmente wieder die subtraktive Mischung, welche sehr wohl auf die Zusammensetzung der Quell-Lichtspektren bezogen ist.

Dekorationen deren Farbpigmente nur die Frequenzen reflektieren können die von der Lichtquelle aus auch auf die Fläche treffen, können bei Bestrahlung mit starken Linienstrahlern sehr differente Farben hervorrufen als dies im reellen Tageslicht erscheinen würde.

Aus diesem Grund wird der Farbwiedergabeindex verwendet, der angiebt, wie stark eine natürliche Farbe durch die Lichtquelle verfälscht werden kann.

Schlussfolgerung:

-Weißes LED-Licht aus Wellenlängenkonversion kann keine hohe Farbanforderung zufrieden stellen.

-Weißes LED-Licht aus RGB-Mischung kann nur eine geringe Farbanforderung leisten.

LED-RGB-Farbmischung

Bei den photometrischen Daten von LED-Farbwechsel-Scheinwerfern werden meist 16,7 Milionen Farbvariationen beschrieben. Diese Zahl rührt daher, dass ein DMX-Kanal 256 Werte unterscheidet. Diesem standardisierten Regelstellbereich wurde meist die Ansteuerung der LED-Treiberelektronik untergeordnet. Demnach folgt für die drei Wertebereiche Rot, Grün und Blau 256 hoch drei, also 16.777.216 Kombinationsmöglichkeiten. In der Praxis machen wir aber oft die Erfahrung, dass man selbst beim %-weisen Ändern eines Farb-Kanals keine Veränderung erkennen kann. Dies liegt daran, dass unser Sehsystem, bestehend aus Auge und Gehirn nur in der Lage ist, ca. 200 Farben zu unterscheiden. Werden hellere und dunklere Farbabstufungen berücksichtigt, so sind es immerhin ca. 20.000 Farbunterschiede, die der Mensch erkennen kann. So ist es verständlich, dass meist erst ab zwei Prozentpunkten eine Veränderung erkennbar ist. Im unteren Regelbereich aber sind Prozentveränderungen und sogar einzelne Bitsprünge durchaus erkennbar, ähnlich wie bei Leuchtstofflampen. Hier könnten die Hersteller, ähnlich der Dimmerkurven, das Ansprechverhalten der Farbmischsysteme anpassen, zumal im oberen Stellbereich mehrere Prozentpunkte keine sichtbare Veränderung hervorrufen. Ein Vergleich mit den Angaben bei PC-Grafiksystemen erlaubt aber dort keinen Rückschluss zur Eingrenzung auf 20.000 Farbnuancen. Dort sind 16,7 Millionen oder gar mehr Farbkombinationen sinnvoll, obwohl wir sie am Monitor nicht auseinanderhalten können. Aber die Bildbearbeitung erlaubt bei einer hohen Farbtiefe wesentlich mehr Differenzierungsmöglichkeiten zur Bildmanipulation, so dass bestimmte Ergebnisse erst über den Umweg des tiefen Farbraumes ermöglicht werden.

Schlussfolgerung:

- Die Werbeaussage über 16 Millionen Farben ist unerheblich.

- Gemischte Farben von LEDs sind nicht vergleichbar mit Farben erzeugt von Farbfolien oder dichroitischen Filter.

Mischt man zwei Farben die gegenüber durch den Weisspunkt laufen im passenenden Verhältniss zueinander nimmt unser Gefirn die resultierende Farbe als weiss war.

Deshalb werden bei LED-Demonstartionen gerne weiße Objekte bestrahlt um nicht auf diesen Manko hinzuweisen

Quelle: Hauke Haller / www.led-info.de
 

Quelle: Hauke Haller / www.led-info.de
 

Quelle: Hauke Haller / www.led-info.de
 

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