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Grundlagen Licht

Licht als elektromagnetische Strahlung

Licht ist eine Form der Energie und lässt sich aus anderen Energieformen, wie etwa Wärme gewinnen. Es lässt sich auch in andere Energien umwandeln, z.B. in elektrische Energie beim Fotoelement und hat die Eigenschaften elektromagnetischer Strahlung, wie Rundfunkwellen, Infrarotstrahlung oder UV-Strahlung. Dabei empfindet das menschliche Auge elektromagnetische Strahlungen mit einer Wellenlänge von 380-780 nm als Licht.

Verschiedene Lichtfarben

Weißes Licht besteht aus einer Vielzahl verschiedenfarbiger Lichtstrahlen. Das Farbspektrum des weißen Lichts umfasst dabei im Wesentlichen die Farben Violett, Blau, Grün, Gelb und Rot. Diese Lichtfarben unterscheiden sich durch ihre Wellenlänge voneinander. Violettes Licht hat eine kurze Wellenlänge und rotes Licht eine große Wellenlänge. Die Wellenlänge ist die Frequenz des Lichtes, desto größer die Wellenlänge, umso niedriger die Frequenz.

Man kann aber auch andersherum bestimmte Lichtfarben zu weißem Licht zusammenfügen. Dafür reichen bereits die drei Lichtfarben Violett, Grün und Rot. Eine Summierung verschiedener Lichtfarben zu einer neuen Lichtfarbe nennt man additive Farbmischung. Weißes Licht ist also keine eigenständige Lichtfarbe, sondern besteht immer aus einer Anzahl verschiedener Lichtfarben. Hierbei enthält ideales weißes Licht das gesamte Spektrum der sichtbaren elektromagnetischen Strahlung.

Das Zusammensetzen aller Farben aus nur drei Lichtfarben wird z.B. bei so genannten Dreiband-Leuchtstofflampen genutzt.

Verschiedene Tönungen

Weißes Licht kann nun unterschiedliche Tönungen aufweisen. Eine Glühlampe gibt beispielsweise Licht mit einer leicht rötlich-weißen Farbe ab. Tageslicht zwischen ca. 10 und 12 Uhr vormittags wirkt dagegen erheblich weißer und zur Mittagszeit schließlich fast bläulich-weiß. Dies liegt daran, dass die einzelnen Lichtfarben in unterschiedlichen Anteilen (Intensität) in der Gesamtstrahlung enthalten sind.

Diese Tönung des weißen Lichts wird durch die Farbtemperatur angegeben, gemessen in K (Kelvin). Grundlage ist die absolute Temperatur (in K) eines zum Glühen gebrachten schwarzen Körpers.

Lampen werden insbesondere folgenden 3 Lichtfarben zugeordnet:

  • Warmweiß (ww) → Farbtemperatur unter 3300 K → Glühlampen, Leuchtstofflampen 830 und 930
  • Neutralweiß (nw) → Farbtemperatur 3300 bis 5300 K → Leuchtstofflampen 840 und 940
  • Tageslichtweiß (tw) → Farbtemperatur über 5300 K → Leuchtstofflampen 860 und 965

Eine ww-Lampe enthält also stärker die „wärmeren“ Lichtfarben wie Rot und Gelb, eine tw-Lampe dagegen die „kälteren“ Lichtfarben wie blau und violett. In einer nw-Lampe sollten im Idealfall alle Lichtfarben des Spektrums mit gleicher Intensität enthalten sein.

Die Auswahl der „richtigen“ Lichtfarbe für die jeweilige Anwendung hängt von psychologischen und ästhetischen Gesichtspunkten ab und davon was als natürlich empfunden wird. Tageslichtweißes Licht unterstützt allgemein die Aktivität des Menschen, was gut für Arbeitsstätten ist. Allerdings wird dieses Licht erst bei hoher Beleuchtungsstärke als die richtige Beleuchtung angesehen, da es sonst als unangenehm (fahl, kalt) empfunden wird. Warmweißes Licht wird dagegen auch bei niedrigerer Beleuchtungsstärke als angenehm empfunden. Es unterstützt aber nicht unbedingt die Aktivität des Menschen, da es von der optischen Wirkung eher eine entspannte Atmosphäre vermittelt. Zusammen mit einer hohen Beleuchtungsstärke wird die Farbtemperatur des warmweißen Lichtes meist höher, also tageslichtähnlicher empfunden. Weiterhin beeinflusst auch die farbliche Gestaltung eines Raumes den Farbeindruck. Helle Räume wirken schnell tageslichtähnlicher und Räume mit vielen Rot-/Brauntönen wärmer.

Farbwiedergabe

Weiße Flächen reflektieren alle Lichtfarben. Unser Auge nimmt die Summe der reflektierten Strahlung also als weiß wahr. Wird diese weiße Fläche jetzt allerdings nur mit blauem Licht angeleuchtet, kann sie auch nur blaue Strahlung reflektieren und wir nehmen diese Fläche als blau wahr. Somit erkennt man, dass der Farbeindruck von einer Fläche wesentlich von den Farbanteilen in der Beleuchtung mitbestimmt wird. Da schwarze Flächen im Wesentlichen alle Lichtfarben absorbieren, empfängt das Auge auch keine reflektierten Strahlungsanteile und nimmt die Fläche als schwarz wahr.

Farbige Flächen dagegen reflektieren einen Teil der Strahlung des weißen Lichts, während sie einen anderen Teil absorbieren. Eine rote Fläche reflektiert also vor allem rote Strahlungsanteile und absorbiert grüne und blaue Strahlungsteile, weshalb sie dem menschlichen Auge auch rot erscheint. Würden dem Licht jetzt die roten Strahlungsanteile fehlen, würde die Fläche auch nicht als rot erkannt werden. Somit wird deutlich, dass eine weiße Lichtquelle möglichst alle Lichtfarben des Spektrums enthalten sollte und deshalb die Auswahl der passenden Lampen von Bedeutung ist.

Deshalb wurde zur objektiven Kennzeichnung der Farbwiedergabeeigenschaft der Farbwiedergabeindex Ra eingeführt, dessen Höchstwert 100 beträgt und der bei abnehmender Farbwiedergabequalität kleiner wird. Zur Übersichtlichkeit wurden Farbwiedergabeindizes zusammengefasst. Lampenhersteller geben den Farbwiedergabeindex Ra oder die Farbwiedergabestufe ihrer Produkte an.

Stufen der Farbwiedergabe
Stufe Ra -Wert Allgemeine Beschreibung
1A
1
100…90
sehr gute Farbwiedergabe
1B 90…80
2A
2
79…70
gute Farbwiedergabe
2B 69…60
3 59…40 weniger gute Farbwiedergabe
4 39…20 Farbbeurteilung nicht möglich

Nach DIN EN 12 464-1 sollen Lampen mit einem Farbwiedergabeindex Ra<80 in Innenräumen, in denen Menschen für längere Zeit arbeiten oder sich aufhalten, nicht mehr eingesetzt werden. Davon gibt es allerdings unter bestimmten örtlichen Gegebenheiten Ausnahmen, bei denen jedoch eine höherer Farbwiedergabeindex an ständig besetzten Arbeitsplätzen gegeben sein muss und Sicherheitsfarben problemlos erkannt werden können.

Die Farbtemperatur einer Lichtquelle erlaubt keine Aussage über deren Farbwiedergabe, es gibt Lampen in jeder weißen Lichtfarbe mit unterschiedlich guter Farbwiedergabe.Die einheitliche Typenkennzeichnung für die wichtigsten Leuchtstofflampen und Kompaktleuchtstofflampen besteht aus drei Ziffern. Dabei beschreibt die erste Ziffer die Farbwiedergabestufe und die zweite und dritte Ziffer mit 100 multipliziert die Farbtemperatur in K.

Beispiel: Typenbezeichnung „840“

Farbwiedergabestufe 1B

Farbtemperatur 4000 K

Siehe auch