von Luca Marinozzi
Optoelektronischer Designer 

Wir sind in Licht eingehüllt, jeden Tag. Das Licht kann zart, weich, blendend, warm, begrenzt, bewegt, geometrisch, diffus oder dunkel sein. Wenn wir einen schlecht beleuchteten Raum oder Platz betreten, nehmen wir das sofort wahr, wir fühlen uns nicht sicher, wenn wir durch dunkle Straßen gehen. Licht zieht uns an. Es spricht konstant unser Auge an, kann die Wahrnehmung eines Raumes ändern; Licht bedeutet Lebensqualität.

Die technologische Weiterentwicklung, dank der der Beleuchtungssektor die Tore für LED-Lichtquellen geöffnet hat, führte zu einer Vielzahl an neuen Möglichkeiten. Gemeinhin ist LED für Energieersparnisse bekannt, und kürzlich haben wir gelernt, dass LED auch „smart“ sein kann. Aber in Wahrheit ist es weit mehr. Die bedeutendste durch LED eingeführte Innovation ist die Personalisierung. Die Verschiedenartigkeit der am Markt verfügbaren Lichtquellen ist so groß, dass eine der wichtigsten Aufgaben der Entwickler und Hersteller von Beleuchtungsgeräten darin liegt, LEDs mit den für die verschiedenen Anwendungsbereiche am besten geeigneten Eigenschaften auszuwählen.

Wenn die Fassade eines historischen Gebäudes beleuchtet werden soll, dann ist ein Licht mit anderen Eigenschaften als zur Beleuchtung einer Straße erforderlich. Dies gilt sowohl für die farbgebenden Komponenten als auch für die Form des photometrischen Festkörpers, der vom Beleuchtungsgerät abgegeben wird.

Aber über welche Eigenschaften sprechen wir eigentlich? Es müssen mindestens vier Hauptelemente ermittelt werden: CCT, SDCM, CRI und Lichtverteilung.

CCT (Correlated Colour Temperature) ist die korrelierte Farbtemperatur, die durch Ermittlung der Farbwertanteile x und y der untersuchten Lichtquelle berechnet und mit der Kurve nach dem planckschen Strahlungsgesetz korreliert wird. Dies erfolgt über die Iso-Temperaturkurven, die die Kurve nach dem planckschen Strahlungsgesetz schneiden. Tiefe Farbtemperaturen werden wärmeren Farben zugeordnet, wohingegen höhere Farbtemperaturen kälteren Farben angehören. Aufgrund ihrer Definition kann die CCT den Farbwert einer Lichtquelle nicht eindeutig ermitteln. Genauer gesagt werden zwei Lichtquellen mit derselben Farbtemperatur nicht unbedingt auch dieselben Farbwertanteile aufweisen. Dies bedeutet, dass sie dem Auge unterschiedlich erscheinen könnten.

Aus diesem Grund wird nicht nur die CCT herangezogen, sondern es wurde auch die Verwendung der Stufen der MacAdam-Ellipse und die Messung der Farbkonsistenz SDCM (Standard Deviation of Colour Matching) eingeführt. Diese Größe stellt die Methode zur Bewertung der Farbabweichung einer Lichtquelle von der Entsprechung nach Planck dar. Je höher die Anzahl der Stufen ist, in den eine Lichtquelle fällt, desto höher ist die Farbabweichung, und je niedriger die Anzahl der Stufen, desto geringer ist die Farbabweichung. Lösungen mit einer Anzahl an 4 Stufen oder weniger sind sehr gut, wenn berücksichtigt wird, dass Variationen unter drei Stufen nach MacAdam für das menschliche Auge nur schwer wahrzunehmen sind.

Das Licht hat jedoch den Zweck, Gegenstände, Personen oder Räume zu beleuchten und wir wissen, dass die Art, auf die Gegenstände, Personen und Räume erscheinen, ausgerechnet von der Beleuchtung abhängt. Denken wir an Straßen, die von alten, warmen Natriumdampflampen ausgeleuchtet wurden. Mit einer derartigen Lichtquelle ist es sehr schwierig zu sagen, welche Farbe die beleuchtete Umgebung tatsächlich hat. So kam es dazu, dass ein weiteres grundlegendes Element hinzugefügt wurde, das die Qualität einer Lichtquelle oder die Art und Weise beschreibt, auf die die Farben eines Gegenstandes beeinflusst werden, wenn dieser beleuchtet wird. Aus diesem Grund wurde der CRI (Colour Rendering Index) eingeführt, der die Farbwiedergabe einer Lichtquelle beschreibt. Er wird von der internationalen Beleuchtungskommission CIE als „die Auswirkung einer Lichtquelle auf die tatsächliche Farbe der Gegenstände im bewussten und unbewussten Vergleich zur unter einer Referenz-Lichtquelle erscheinenden Farbe“ definiert. Einfacher gesagt ist der CRI eine quantitative Bewertung der Fähigkeit einer Lichtquelle, die Farben eines Gegenstandes bei Beleuchtung mit natürlichem Licht darzustellen. Je höher der Wert des CRI ist, desto „natürlicher“ erscheint die Farbe. Heute sind auf dem Markt LED-Lichtquellen erhältlich, die von CRI70 bis hin zu CRI99 reichen.

Es reicht jedoch nicht aus, derart flexible und hochwertige Lichtquellen zur Verfügung zu haben, wenn das Licht nicht an die Bedürfnisse angepasst werden kann. Daher gilt das optische Design als das vierte wichtige Element, durch das ein qualitätvolles Licht definiert wird. Zusammenfassend kann gesagt werden: wann immer es gebraucht wird und in der Form, in der es gebraucht wird. Denn die richtige Form ermöglicht das Schaffen einer Fassade, das Hervorheben einiger sowie das Verbergen anderer Elemente und das gleichmäßige Beleuchten von Straßen bei geringerem Energiebedarf.

Wer Beleuchtungsgeräte herstellt muss all diese Elemente ausgewogen einsetzen und dabei den Schwerpunkt stets auf die Verwendung legen und berücksichtigen, dass eine gute Beleuchtung auch für mehr Lebensqualität sorgt.

Lassen Sie uns noch einmal zu den vorhergehenden Beispielen zurückkehren: Beim Beleuchten einer Straße ist die hohe Farbwiedergabe nicht wichtig, ein CRI70 reicht aus. Außerdem gibt es auch keinen festgelegten Richtwert für die Farbtemperatur (abgesehen von einigen gesetzlichen Verpflichtungen, z.B. regionale Gesetze). In der Nähe einer astronomischen Beobachtungsstelle kann (muss) eine Lösung mit 3000 K oder 2200 K gewählt werden; wer Wert auf Energieersparnisse legt, wählt eine CCT von 4000 K, also eine Lichtquelle mit tatsächlich höherer Effizienz. Die beiden wichtigen Elemente sind jedoch die SDCM und die Form des Lichts; eine Lösung mit 4 SDCM-Stufen ermöglicht die Vermeidung von Farbvariationen auf derselben Straße, während die Verwendung eines für die Form der Straße geeigneten photometrischen Festkörpers die Optimierung der verbrauchten Leistung und die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen ermöglicht.

Im Gegenteil werden die 4 Elemente beim Beleuchten der Fassade eines historischen Gebäudes nach ihrer besten Eignung ausgewählt. Die Farbtemperatur muss abhängig von der Art der Architektur und des Materials gewählt werden, für die Farbwiedergabe sind höhere oder weniger hohe Werte (CRI70 oder CRI90) möglich, die Anzahl der SDCM-Stufen darf auf keinen Fall höher als 4 sein, wohingegen eine gewisse Anzahl an optischen Lösungen zur Verfügung stehen muss, um die Fassade zu umrahmen.

Eine gute Beleuchtung erfordert hochwertiges Licht und hochwertiges Licht ist ohne ausreichend Forschungsarbeit und Kompetenz nicht möglich.