Lichtfarbe

Die allgemeine Einteilung der Lichtfarbe für LED hat sich im Lauf der Leuchtenentwicklung immer wieder leicht verändert. Doch als Durchschnittswerte kann man angeben, dass warmweißes (ww) auf Werte unter 3300 K kommt und als gelb- oder rötlich-weißes Licht relativ gemütlich und entspannend empfunden wird. Neutralweißes (nw) Licht trägt eher zu einer sachlichen und “kühlen” Atmosphäre bei und befindet sich im Bereich zwischen 3300 und 5300 K. Das sogenannte Tageslichtweiß (tw) enthält viele bläuliche Töne und wird im Bereich über 5300 K verortet. Diese Art Licht wirkt technisch, regt und spornt an und eignet gut zur Unterstützung hoch konzentrierten Arbeitens wie z.B. als Arzt am OP-Tisch. Doch was bedeutet das K und wie erklären sich die Werte dieser Lichtfarbe?

Mit Lichtfarbe wird die Farbe beschrieben, die von einer selbstleuchtenden Lichtquelle ausgeht. Reflektiertes Licht nennt man dagegen Körperlicht, ein fast nur in Fachkreisen verwendeter Begriff. Dabei deckt das Farbspektrum von Lichtquellen praktisch den gesamten Sehbereich des Menschen ab, reicht aber z.B. im Infrarotbereich noch weit darüber hinaus. Die Lichtfarbe kann auf verschiedenste Weise erzeugt, beeinflusst und beschrieben werden. Spätestens seit Erfindung und Verbreitung der LED spielt die Angabe der Lichtfarbe eine große Rolle. Jede Lichtquelle erzeugt ihre Lichtfarbe, die üblicherweise mit einem Wert ausgedrückt wird, der als Farbtemperatur bezeichnet wird. Dieser Wert ist eine Entsprechung, die erstmals über den sogenannten Planckschen Strahler getroffen wurde. Der Physiker Max Planck hatte beobachtet, dass ein erhitzter Wolframfaden je nach Temperatur unterschiedliche Farben annimmt. Diese als Temperaturstrahlung bezeichnete Strahlung reicht beim Wolframfaden vom Rot in den unteren Bereichen über Orange und Gelb bis ins Weiße hinein. Planck entwickelte daraufhin um das Jahr 1900 eine Formel, nach der die Verteilung der elektromagnetischen Strahlungsleistung als Funktion der Wellenlänge begriffen werden kann, die ein idealtypischer schwarzer Körper als Wärmeleistung abgibt.

Dementsprechend wird die Lichtfarbe auch als Farbtemperatur bezeichnet und in Kelvin ausgedrückt. Kelvin ist eine der Celsius-Skala vergleichbare Temperatur-Skala, deren Grade in gleichen Abständen wie diejenigen von Celsius ansteigen. Nur befindet sich der Nullpunkt der Kelvin-Skala nicht beim Gefrieren von Wasser, sondern bei der angenommenen tiefstmöglichen Temperatur, unterhalb derer keine atomare Bewegung möglich ist. Wenn man Kelvin und Celsius miteinander vergleichen will, muss man dementsprechend 273,15 Grad zur angegebenen Temperatur in Kelvin addieren und kommt auf die Temperatur in Celsius. Wenn also für eine LED Leuchte ein Wert von 3.500 Kelvin angegeben wird, bedeutet das nicht nur, dass die Leuchte ein Licht ausstrahlt, das die meisten Menschen als neutralweiß empfinden. Es bedeutet auch, dass die LED in dieser Leuchte einer Farbe entspricht, wie sie ein reines, erhitztes Platin bei einer Temperatur von 3.773,25 Grad Celsius annimmt.

Die internationale Beleuchtungskommission hat eine Normtafel entwickelt, die auf zwei Dimensionen alle Spektralfarben enthält und für den Weißanteil ihre jeweilige Verteilung. Im reinen Weißpunkt sind alle Farben gleich verteilt. Je höher die Farbtemperatur reicht, desto bläulicher erscheint das Weiß, umgekehrt wird der rötliche Anteil größer. LEDs für Leuchten werden mit dieser Normtafel verglichen, um ihre Einordnung nach Lichtfarbe zu erhalten. Dabei ist wichtig, dass die spektrale Zusammensetzung verschiedener Lichtquellen für so einen Vergleich völlig unterschiedlich sein kann und trotzdem beide Leuchten die gleiche Lichtfarbe erzielen. Denn der Farbreiz basiert auf der spektralen Zusammensetzung entweder einzelner Spektralfarben oder einer Mischung verschiedener Wellenlängen oder einem kontinuierlichen Spektralbereich. Entscheidend ist letztendlich die Wirkung auf die Fotozellen im Auge und damit die Art der Verarbeitung im menschlichen Nervensystem. Diese vom Wahrnehmungssystem abhängige Größe wird als Farbvalenz bezeichnet.

Paradoxerweise nehmen wir jedoch eine Lichtfarbe mit mehr rötlichen Anteilen als wärmer wahr, während die höheren bläulichen Anteile als kühler bzw. sachlicher verortet werden. Diese Umkehrung der eigentlichen Verhältnisse hängt mit der Entwicklung und dem Anteil des Sonnenlichts am Tageslicht zusammen. Je heller und greller das morgendliche Licht, desto agiler fühlt sich der Mensch. Je mehr rötliche Anteile des Abends im Licht enthalten sind, desto entspannter und sozusagen gemütlicher bereitet uns das Nervensystem auf den Nachtschlaf vor. Die Lichtfarbe ist also ein wesentlicher Wert, um die biologische Wirksamkeit des Lichts auf den Menschen zu nutzen. Dazu lassen sich sowohl unterschiedliche Leuchten nutzen wie spezielle Leuchten, die ihre Lichtfarbe ändern können (siehe Human Centric Lighting).