Aktuelle Leuchtmittel

Wie funktioniert eine LED?

Moderne Leuchtmittel und Leuchten werden in LED Technik ausgeführt. Bei einer weiß-leuchtenden LED handelt es sich im Kern um eine blaue LED oder eine violette LED. Eine Beschichtung über der LED, das sogenannte Phosphor-Coating, enthält verschiedene Leuchtstoffe, die durch dieses blaue oder violette Licht angeregt werden und alle anderen Farbanteile des Lichtspektrums erzeugen.

Die meisten auf dem Markt befindlichen LEDs bestehen im Kern noch aus einer blauen LED. In diesem Fall wird das blaue Licht direkt genutzt, während die restlichen Farbanteile durch die Leuchtmittel erzeugt werden. Aus physikalischen Gründen ergibt sich auf dieses Weise eine Lücke zwischen blau und grün, die nicht ausgeglichen werden kann. Damit das Licht trotzdem weiß ist, muss demnach in der Produktion der rote Bereich reduziert werden. Diese LEDs haben also nicht nur eine Türkis-Schwäche, sondern auch eine Rot-Schwäche.

Bei den neuen Vollspektrum-LEDs ist das nicht mehr der Fall. Sie werden von kaum sichtbarem violettem UV-Licht angeregt. Das bedeutet: Alle sichtbaren Farbanteile entstehen nur noch durch Leuchtstoffe. Auf diese Weise gibt es keine Türkis-Schwäche mehr und die roten Spektralanteile müssen auch nicht mehr reduziert werden. Es entsteht ein nahezu perfektes Lichtspektrum.

Warum werden nicht alle LEDs mit UV-Licht angeregt?

Die Herstellung einer UV-LED ist heute immer noch wesentlich schwieriger als die Herstellung einer blauen LED. Das schlägt sich dementsprechend auch im Preis nieder. Alleine die LEDs, nicht die restlichen Komponenten des Leuchtmittels, sind um den Faktor 3 bis 4 teurer. Dazu kommt, dass moderne weiße LEDs, die im Kern mit blauem Licht betrieben werden, auch heute schon beachtlich gute Lichtspektren vorweisen können. Kurz gesagt haben es die Vollspektrum-LEDs schwer sich durchzusetzen. Dennoch sind sie verfügbar und in kritischen Bereichen durchaus die bessere Wahl.

Das warm weiße LED-Spektrum (bis 3300 K)

In den beiden Diagrammen unten sind links eine konventionelle warm weiße LED und rechts eine Vollspektrum-LED dargestellt. Bei der konventionellen LED ist noch der starke blaue Anteil und die Lücke zwischen blau und grün zu sehen, während die Vollspektrum-LED hier bereits einen sehr homogenen Abfall der Kurve aufweist. Trotzdem ist der Unterschied auf den ersten Blick sehr gering. Erst die Werte des Farbwiedergabeindexes zeigen die Wahrheit:

Das neutral weiße LED-Spektrum (3300 K bis 5300 K)

Deutlicher wird der Unterschied zwischen der konventionellen Technik und der Vollspektrum-Technik bei neutral weißen LEDs. Während das Spektrum der konventionellen LED links immer noch die Lücke zwischen blau und grün aufweist und damit technisch nicht ohne Rot-Schwäche auskommt, fällt im Diagramm der Vollspektrum-LED rechts das Licht in Richtung blau wieder gleichmäßig ab. Das zeigt sich auch im Farbwiedergabeindex:

Das kaltweiße LED-Spektrum (ab 5300 K)

Am intensivsten zeigt sich der Unterschied zwischen der konventionellen Technik und der Vollspektrum-Technik bei dem so genannten kalt weißen LED-Licht. Im linken Spektrum (konventionelle LED) überragt der blaue Anteil die restlichen Farben um annähernd das Doppelte. Das ist auch der Grund, warum kalt weißes Licht einen derart schlechten Ruf genießt. Es wird von den meisten Menschen als unangenehm, grell und damit als wirklich kalt empfunden, dabei liegt die Farbsättigung, der GAI annähernd bei 100.

Im rechten Bild ist zum Vergleich das Lichte einer kalt weißen Vollspektrum-LED zu sehen. Warum dieses Licht als kalt bezeichnet wird, ist bei genauerer Betrachtung nicht mehr wirklich nachvollziehbar. Es hat eine Farbtemperatur von 5900 Kelvin und entspricht, wenn man die nicht sichtbaren Spektralanteile unterhalb 420 nm und oberhalb 700 nm weg lässt, ziemlich genau dem Licht eines hellen Sommernachmittags, wie es anfangs dargestellt wurde (Die Parameter des Lichtspektrums). Hier handelt es sich um eine Beleuchtung, in der wirklich jeder Farbanteil zu sehen ist. Das zeigt auch der der Farbwiedergabeindex:

Eine wichtige Anmerkung muss zum Farbwiedergaberindex noch gemacht werden. Die Werte der Vollspektrum-LED sind hier etwas schlechte als bei der neutral weißen Vollspektrum-LED. Das bedeutet aber nicht, dass das Spektrum schlechter ist. Der Grund liegt vielmehr in der zur Messung verwendeten Referenz. Bis 5000 K ist die Referenz der schwarze Strahler. Ab 5000 K aufwärts ist die Referenz das Tageslicht.