Viele haben vielleicht schonmal gesehen, dass man in einem Raum, der vollkommen rot ausgeleuchtet ist, rote Sachen kaum bis gar nicht erkennen kann. Rot wird demnach in rotem Licht nicht wiedergegeben, es hebt sich absolut nicht von der Umgebung ab, wobei blau komplett schwarz aussieht. Das Ganze hat was zu tun mit der Farbwiedergabe einer Lichtquelle. Diese Farbwiedergabe wird in einem Index beschrieben. Oft steht auch das Kürzel “CRI“, was einfach nur der englische Begriff dafür ist. CRI ist dabei einfach nur die Abkürzung von “Color Rendering Index“. Im deutschen wird CRI mit “Farbwiedergabeindex” (Kürzel “Ra”) übersetzt. Beides ist jedoch das gleiche.
Schön und gut, aber was ist jetzt eigentlich der CRI Wert und was sagt er aus?
Was bedeutet der CRI-Wert?
Wie ich schon in der Einleitung angedeutet habe, hängt die Farbwahrnehmung sehr stark von der Lichtquelle ab. Z. B. hat das Sonnenlicht die beste Farbwiedergabe, die es gibt. Jede Farbe sieht sehr natürlich aus und genau das ist unsere Referenz. Wenn wir jetzt also mit einem Farbenfrohen Hemd wieder ins Haus gehen und uns im Spiegel betrachten, aber an der Decke nur eine billige Energiesparlampe hängt, könnte es passieren, dass die Farben sehr matt sind, oder das Hemd, was in der Sonne noch schön strahlend aussah, plötzlich ziemlich dämlich wirkt. Das hat aber nichts damit zu tun, dass sich das Hemd verändert hat. Wir haben ja schließlich nichts am Hemd geändert, sondern nur unseren Standort. Und genau jetzt kommt der CRI Wert ins Spiel. Der CRI-Wert charakterisiert nämlich jede Lichtquelle, wie gut sie die Farben im Vergleich zur Sonne wiedergeben kann. Je höher der CRI bzw. Ra- Wert, desto natürlicher und angenehmer werden Farben wiedergegeben bzw. diese empfunden. Je geringer der CRI Wert also ist, desto mehr werden die Farben durch die Lichtquelle verfälscht.
Was sind typische Werte des CRI Indexes?
Da die Sonne unsere Referenz ist und sie die einzige Lichtquelle der Erde ist, die sich im Laufe unseres Daseins wohl niemals verändern wird, bekommt die Sonne den maximalen CRI Wert von 100. Schwarzlicht hätte demnach eine Farbwidergabe von nahezu 0, denn UV Licht kann wohl kaum Rot, Grün oder Blau wiedergeben. Wir würden das alles eher als Schwarz warnehmen.
Typische Werte sind z.b.:
- Glühlampe bis 100
- Halogenlampe bis 98
- Weiße LEDs 70-95
- Leuchtstofflampe 50-90
- Quecksilberdampf-Hochdrucklampe 45-50
- Halogen-Metalldampflampe 60-95
- Natriumdampf-Hochdrucklampe 18-30
Bei LEDs speziell im HighPower-Bereich werden noch keine 100 erreicht. Die besten Werte liegen bei 93-95 wie z.b. die Osram SSL oder die Ostar.
Es gibt außerdem eine Klassifizierung für den Farbwiedergabeindex. So wird ein Ra-Wert von 95 als hervorragend, einer von 90 als fair und einer von 80 als schlecht eingestuft. Der Farbwiedergabeindex unterscheidet sich von der Farbtemperatur, die zwischen kaltem und warmem Licht unterscheidet. Eine warmweiße LED kann daher bezüglich der Farbwiedergabe ebenso gut sein, wie eine kaltweiße LED.
Warum haben warmweiße LEDs dennoch meist einen höheren CRI Wert als kaltweiße?
Das liegt eigentlich mehr daran, dass jede High Power LED eigentlich nur blaues Licht abstrahlt. Weiß bzw. Warmweiß wird es erst durch eine fluroszierende Schicht erzeugt, die über dem leuchtenden Kristall aufgetragen ist. (Schön veranschaulicht ist da ganze auch in diesem Video zur LED-Herstellung.) Diese Schicht wandelt das blaue Licht in verschiedene andere Wellenlängen (Farben) um. Warmweiße LEDs haben eine dickere oder sogar mehrere solcher Schichten, welche dann auch zu einem höheren CRI Wert beitragen. Die Effizienz der LED nimmt daher jedoch ab, denn bei jeder Umwandlung eines Photons entstehen Verluste. Je schmalbandiger und somit monochromatischer die Lichtstrahlung ist, desto geringer ist der CRI-Wert.
Wie kann man den CRI Wert einer LED herausfinden?
Normalerweise müsste dieser Wert auf der Verpackung oder im Datenblatt zu finden sein. Hier muss man einfach den Herstellerangaben vertrauen. Sollte der Wert nicht draufstehen wird das Ganze etwas sehr komplex bzw. auch recht einfach. Einfach, weil man 14 verschiedene Farben miteinander vergleichen muss. Einmal im Sonnenlicht und einmal unter Einfluss der künstlichen Lichtquelle. Kompliziert, weil das gar nicht so einfach ist.
Für die Berechnung des CRI, werden die 14 Testfarben mit einem genormten Remissionsverlauf (das von einem Körper zurückgeworfene Licht) verwendet, die durch die DIN 6169 definiert sind. Berechnet man jetzt für eine Lichtquelle den CRI, werden die Abweichungen der Sekundärspektren mit denen der 14 Testfarben verglichen und dienen als Maßzahl. Spektralbereiche, die außerhalb des sichtbaren Bereiches liegen, werden nicht berücksichtigt.
Wem das jetzt zu ungenau war, der kann sich gerne diese Präsentation von Minolta anschauen. Es ist sehr wissenschaftlich gehalten, aber wer sich wirklich für die Berechnung des CRI Wertes interessiert, bekommt hier doch noch ein paar mehr Infos. Das würde aber hier im Blog nun wirklich den Rahmen sprengen.
Zum Abschluss noch ein paar Herstellerlinks zu High CRI LEDs von Osram: Klick mich!
Etienne
