Licht

Lichtphysik

Farbtemperatur

Betrachtet man weißes Licht, so bewegt sich die weiße Farbe entsprechend der Erhitzung des schwarzen Körpers auf einer Linie durch das Farbdreieck und nimmt genaugenommen verschiedene Farben an, die wir aber mit unserem Gehirn als Weiß interpretieren, während eine Kamera mittels Weißabgleich, manuell oder automatisch erst die Interpretation der Farbe zu einem Weiß erlernen muss.

Die Temperatur, die der schwarze Körper bei Erhitzung annimmt, ist die Bezeichnung der Farbtemperatur, welche der Emission der kontinuierlichen Strahlungsverhältnisse in deren Intensität zwischen den kurzwelligen und langwelligen Spektren des sichtbaren Lichtes entspricht. Die Temperatur wird in Kelvin Grad gemessen. 6.500 Kelvin entsprechen ungefähr dem Tageslicht.

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Für vier Farbtemperaturen werden die Energiekurven dargestellt zusammen mit Fenster der sichtbaren optischen Strahlung.
Je heißer ein Körper wird, um so mehr strahlt er auch kürzere Wellenlängen aus. Je heißer um so mehr sichtbares Blau wird abgestrahlt. (Bild: Herbert Bernstädt)

 

Das Farbdreieck

Die Abbildung zeigt eine Nachbildung für die xy Normfarbtafel für die Abgabe von Farborten
Die Planksche Kurve im Farbdreieck zeigt eindrucksvoll, wie sich die Lichtfarbe vom rötlichen immer weiter in richtung Blau verschiebt. Entsprechend der Temperatur des erhitzten schwarzen Körpers geben wir die Lichtfarbe entsprechend auf der Plankschen Kurve in Kelvin (K) an. (Bild: Herbert Bernstädt)

 

In die Farbtemperaturkurve eingetragen ist das Farbdreieck. Man sieht deutlich wie im roten Bereich bei niedriger Farbtemperatur begonnen wird, und über den gelblichen Bereich durch den Weißpunkt ins Blaue hinein verläuft.

 

Für Halogenleuchtmittel gilt:

Bei 5 % Spannungsänderung an der Lampe ändert sich die Farbtemperatur um 2 %.

Farbtemperatur verschiedener Lichtquellen Farbtemperatur
Kerzen 1.500 K
Nartrium Hochdruck 2.000 K
Allgebrauchslampe
(Haushalts Glühlampe)
2.800 K
Quecksilber Hochdruck (HQL) 2.900 K
Longlife Halogenlampe 3.000 K
Halogenlampe 3.200 K
Halogenlampe für Fotostudio 3.400 K
Mischlichtlampe 3.500 K
Halogen Metalldampflampe 4.700 K – 8.500 K
Studio / Blitzlampe 5.600 K
Xenonlampe 6.000 K

 

Temperatur Sonne versus Abendrot

Die Sonne strahlt mit einer relativ konstanten Farbtemperatur. Aber aufgrund unserer Atmosphäre und der Erdrotation wird das Sonnenlicht, je nachdem wie viele Luftschichten zwischen der Sonne und dem beleuchteten Landstrich liegen, unterschiedlich gefiltert.

Hinzu kommt, dass die Lichtstrahlen die Luftschichten mit verschiedenen Einfallswinkeln treffen und dabei, wie beim Prisma, verschieden gebrochen werden. Bei Sonnenaufgang und -untergang scheint das Licht unter einem sehr flachen Winkel durch die Atmosphäre. So werden nur die langen Wellenlängen (Rot) in Richtung des Betrachters geleitet, die blauen Anteile werden stärker gebrochen und sorgen an einem anderen Ort für den schönen blauen Himmel.

 

Farbtemperatur  mit
Sonne als Lichtquelle
Farbtemperatur
Mondlicht 4.100 K
Mittleres Tageslicht 5.500 K
Sonnenlicht mittags 6.000 K –  8.000 K
Bedeckter Himmel 6.500 K – 7.500 K
Blaues Himmelslicht 9.000 K – 18.000 K

 

Farbtemperatur LED

Das Bild zeigt leuchtende Weisslicht LEDs in verschiedenen Farbtemperaturen.
Auch weisslicht LEDs werden in verschiedenen Farbtemperaturen angeboten. (Bild: Herbert Bernstädt)

Der  Wolframfaden glüht in einer Halogenumgebung mit einer Farbtemperatur von 3.200 K (Kelvin). Das (°) Grad wird in diesem Fall weggelassen. Bei RGB-LED-Leuchtmitteln, die Hinterleuchten, kann somit jede gewünschte Farbtemperatur wiedergegeben werden, solange die Wahl der Einzellichtfarben im Farbdreieck eine Fläche bildet, in der die Farbtemperaturkurve sich auch bewegt.

Weiße LEDs mit nicht optimal ausgewogenen Phosphoranteilen können auch neben der Plankschen Kurve liegen, genau wie eine RGB-LED-Farbmischung jede Farbe innerhalb des möglichen Farbraumes annehmen kann, was auch bedeutet, dass man sich links und rechts neben der Plankschen Kurve bewegen kann. In diesem Fall haben wir eine CCT eine „correlated colour temperature“ also eine annähernde Farbtemperatur.

Bei manchen LED-Scheinwerfern ist auch einzustellen, ob man mehr in Richtung Magenta oder Grün driften möchte. Auch kann sich die Farbtemperatur ins Gelbliche bzw. von der Plankschen Kurve entfernen, wenn man die LED nicht axial in der Mitte betrachtet bzw. beleuchtet, sondern von der Seite betrachtet bzw. mit den Ausläufern des Lichtkegels beleuchtet. Das liegt meist daran, dass zum Rand hin mehr Phosphor durchleuchtet wird und somit die Zusammensetzung des Spekrums verändert.

Bei RGB-Strahlern hat man dagegen meist den unerwünschten Effekt, dass bei roten LEDs aufgrund ihrer anderen Geometrie von der anschließenden Optik das Licht anders geworfen wird als bei grünen und blauen LEDs, was meist als rötlicher Rand wahrgenommen wird.

Spot strahl warmweiss
Ein LED-Strahler der in der Lage ist die Farbtemperatur. Hier auf 3200K eingestellt.einzustellen und im LAufe der Lebensdauer Konstant zu halten dank aktiver Regelung (Bild: Herbert Bernstädt)
Spot strahl kaltweiss
Ein LED-Strahler der in der Lage ist die Farbtemperatur einzustellen und im LAufe der Lebensdauer Konstant zu halten dank aktiver Regelung, Hier auf 6500K eingestellt. (Bild: Herbert Bernstädt)
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