Die Parameter des Lichtspektrums
Was ist das sichtbare Lichtspektrum?
Unter dem sichtbaren Lichtspektrum versteht man alle Wellenlängen der elektromagnetischen Strahlung, die durch die Rezeptoren im menschlichen Auge erkannt werden können. Dazu gehören in der Regel alle Wellenlängen zwischen 420 nm und 700 nm. In der folgenden Norm-Kurve für das „Tag-Sehen“, also die Wahrnehmung bei signifikanter Beleuchtung, ist dargestellt wie intensiv die in diesem Bereich vorhandenen Wellenlängen wahrgenommen werden.
Welches Spektrum sollte eine gute Beleuchtung haben?
Die ideale Beleuchtung sollte über das gesamte sichtbare Spektrum eine gleichmäßige Strahlungsstärke haben. Dieses Ziel ist jedoch nur schwer bis gar nicht zu erreichen. Selbst das Lichtspektrum der Sonne an einem Sommernachmittag, wie im Bild unten dargestellt, weist Schwankungen auf. Trotzdem wird die Intensität der normierten Referenzfarben in der Graphik rechts nie kleiner als 99.
Wenn man von einer guten Beleuchtung spricht, sollten ihr Spektrum zumindest ansatzweise diese Konstanz erreichen. Das ist natürlich in erster Linie eine Frage der Kosten. Dennoch kann sich diese Investition im gewerblichen Umfeld schnell rentieren, wenn dadurch Produktionsprozesse schneller und in höherer Qualität durchgeführt werden können.
Was ist die Lichttemperatur?
Die Lichttemperatur ist eine physikalische Vergleichsgröße. Sie bezieht sich auf einen theoretischen, tief schwarzen Körper der keinerlei Umgebungslicht reflektieren kann. Wenn man diesen Körper erhitzt bis er glüht, dann strahlt er durch sein Glühen wieder Licht ab und die Temperatur des Lichts entspricht genau der Temperatur des erhitzten Körpers. Wird dieser Körper z.B. auf eine Temperatur von 4000 Kelvin erhitzt, dann hat das Licht, das durch das Glühen entsteht dementsprechend einer Lichttemperatur von 4000 Kelvin.
Auf dem abgebildeten Farbsegel, in dem alle Spektralfarben enthalten sind, verläuft eine gebogene Linie über die jenigen Farben, die durch die Erhitzung dieses schwarzen Strahlers erzeugt werden können. Die angegebenen Temperaturen zeigen, welche Farben bei welchen Temperaturen abgestrahlt werden. Auch wenn das Licht bei niedrigeren Temperaturen rötlich wird und bei höheren Temperaturen bläulich, spricht man hier allgemein von weißem Licht.
Was ist der Farbwiedergabeindex?
Der Farbwiedergabeindex ist ein Mittelwert, der die Qualität des Lichtspektrums beschreiben soll. Es gibt zwei verschiedene Spezifikationen. Die ältere wird mit Ra bezeichnet und stammt aus der Zeit zu Anfang des 20. Jahrhunderts. Bei der Messung zur Ermittlung von R werden nur 8 Referenzfarben (R1 bis R8) berücksichtigt. Das war zu dieser Zeit vollkommen ausreichend, weil es noch keine Leuchtstoffe gab, welche die individuelle Formung des Spektrums zuließen. Oder anders ausgedrückt: Die Form des Spektrums zweier Glühlampe unterscheidet sich nur wenig, daher genügen auch wenige Stützstellen um die Kurve des Spektrums nachvollziehen zu können.
Durch die Einführung der Leuchtstoffröhren und später auch der weißen LEDs, war diese geringe Anzahl an Referenzfarben nicht mehr ausreichend, daher wurde der Farbwiedergabeindex um die Farben R9 bis R15 erweitert und erhielt die Bezeichnung Re für extended (erweitert).
Die Abbildung zeigt das Balkendiagramm der Referenzfarben einer normalen neutral weißen LED. bildet man den Mittelwert aus den Balkenlängen, die durch die Zahlen am rechten Rand angegeben sind, dann erhält man den Farbwiedergabeindex.
Wichtig ist hier, dass auch die schlechte Wiedergabe einiger Referenzfarben durch wenige besser wiedergegebene Farben ausgeglichen werden kann. Es handelt sich schließlich um einen Mittelwert. Der Farbwiedergabeindex stellt also nur einen Anhaltspunkt dar und kann niemals die detaillierte Betrachtung des Spektrums ersetzen.
Was ist der Gamut Area Index GAI
Hinter dem Gamut Area Index verbirgt sich nichts anderes als die Farbsättigung. Ein Blick auf das Farbsegel zeigt, dass die gesättigten Farben am Rand liegen, während sich die ungesättigten Pastelltöne in der Mitte befinden. Wird der Farbraum eingegrenzt, wie es die gestrichelten Linien andeuten, dann verlieren die Farben ihre Sättigung. Fehlen also Teile des Spektrums, dann verkleinert sich der Farbraum und die Sättigung geht zurück, Farben sind weniger gut zu unterscheiden und es kann bei komplexen Arbeitsschritten, die unter entsprechender Beleuchtung durchgeführt werden, zu Fehlern kommen.
Wird der gesamte Farbraum abgestrahlt, dann hat der GAI einen Wert von 100. Im klassischen Fall einer warm weißen Beleuchtung mit ihrem abfallenden Spektrum liegt er dagegen nur noch unterhalb 50. Hier werden die Farbanteile von rot in Richtung blau immer schwächer. Es fehlt demnach ein großer Teil des Spektrums. Das ist der Grund, warum grün und blau bei einer schwachen warm weißen Beleuchtung kaum noch zu unterscheiden sind.