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Farbtemperatur [K]

Was ist die Farbtemperatur?

Die Farbtemperatur gibt an, wie das von einer Glühlampe oder einem LED-Modul gelieferte Licht aussieht. Sie wird üblicherweise in Kelvin (K) auf einer Skala von 1000 bis 10000 ausgedrückt. Die Kelvin-Temperaturen für kommerzielle und private Beleuchtungsanwendungen schwanken generell zwischen 2700K und 4000K.

Der Grund dafür, dass bei dieser Farbmessung eine Temperatureinheit, das Kelvin, verwendet wird, liegt darin, dass die Farbmessung durch Beobachtung der Farbe eines Stahlstücks bei Erwärmung auf die vorgeschriebene Temperatur erfolgt. Das Stahlstück leuchtet je nach der Temperatur, auf die es erhitzt wird, in unterschiedlichen Farben, von glühendem Rot über Gelb bis Bernstein, dann Weiß und schließlich ein bläuliches Weiß.

Wie wählt man eine geeignete Farbtemperatur aus?

Ein gutes Verständnis der Kelvin-Temperatur (K) erleichtert die Auswahl der am besten geeigneten Beleuchtungslösungen, die letztendlich das gewünschte Endergebnis und Wohlbefinden verschaffen. Das sogenannte „warmweiße“ Licht befindet sich am unteren Ende der Skala (zwischen 2700K und 3000K) und variiert im Auftreten von orangefarbenem bis gelbweißes Licht.

Die Farbtemperaturen „Kaltweiß“ oder „Hellweiß“ variieren zwischen 3100K und 4500K. Glühlampen innerhalb dieses Bereichs strahlen ein neutraleres weißes Licht ab und können sogar einen leichten Blaustich aufweisen. 4500K und höher bringt uns zur Farbtemperatur "Tageslicht". Glühlampen mit einer Farbtemperatur von mindestens 4500K und mehr geben ein blauweißes Licht ab, das dem Tageslicht ähnelt.

Lampensockel

Lichtrichtung

IP Schutzklasse

Schutzklasse

Die Klasse I umfasst Geräte, die über zwei Schutzstufen verfügen: die Basis-Isolierung und die Erdung. Ein solches Gerät besteht aus drei Leitungen (Phase, Neutralleiter und Erdung), die an drei verschiedene Stifte angeschlossen sind. Gewöhnlich sind ihre Farben braun, blau und grün/gelb.

Elektrizität wird über einen Stromkreis von einer Stromquelle zu einem Gerät geleitet. Bei einem einwandfreien Stromkreis fließt der Strom von der Quelle zum Gerät und kehrt zur Quelle zurück. Die Phase führt den elektrischen Strom zum Gerät. Der Neutralleiter bringt den Strom zurück zur Stromquelle. Die Erdung ermöglicht einen Stromfluss in den Boden, falls es Mängel in einem Stromkreis gibt.

Die Phase und der Neutralleiter sind am Plastikstecker befestigt, der sie vor jeglichem Kontakt mit dem Metallgehäuse schützt. Es handelt sich um eine sogenannte Basis-Isolierung. Sollten die Phase oder der Neutralleiter das Metallgehäuse berühren, entsteht ein Folgefehler im Stromkreis.

Unter der Annahme, dass die Basis-Isolierung versagt, wird die Erdung als nächste Schutzstufe fungieren, indem der Erdleiter eingesetzt wird, der mit dem Metallgehäuse verbunden ist. Der Erdleiter leitet den Strom in den Boden ab und verhindert dadurch, dass der Strom durch den Körper des Endverbrauchers fließt, was letztendlich zu einem elektrischen Schlag führen könnte. Daraufhin sollte die Sicherung entweder im Stecker oder im Sicherungskasten durchbrennen, oder es sollte ein Stromausfall erfolgen.

Geräte der Klasse II enthalten zwei Isolierschichten. Wie bei den Geräten der Klasse I bildet der Plastikstecker die Basis-Isolierung. Die zusätzliche Isolierungsschicht ist ein Plastikgehäuse, das als Reserveschutz dient. Die doppelte Isolierung erfordert keine zusätzliche Erdung.

Der einzige erforderliche PAT-Test ist der Isolationswiderstandstest.

In einigen Fällen wird die Klassifikation der Klasse II mit der Kennzeichnung der Klasse 2 verwechselt; sie unterscheiden sich jedoch voneinander. Die Bezeichnung der Klasse 2 bezieht sich auf die Stromversorgung, nicht auf die Sicherheit.

Geräte der Klasse III verwenden einen Trenntransformator mit zwei getrennten Spulenwicklungen: Die „Primärwicklung“ ist an die Stromquelle angeschlossen, und die „Sekundärwicklung“ ist am Gerät befestigt. Jede Wicklung ist um die gegenüberliegenden Seiten eines gemeinsamen geschlossenen Magnetkreises gewickelt, der als „Kern“ bezeichnet wird. Die Wicklungen haben ihre eigenen Stromkreise, die als Primär- und Sekundärstromkreis bezeichnet werden. Die Wicklungen kommen nicht miteinander in Kontakt; die Isolierung verleiht dem Transformator seinen Namen. Da die Isolierung durch die isolierten, sich nicht berührenden Wicklungen erzeugt wird, muss die Spannung durch die Wicklungen mittels Induktion geleitet werden, um Strom zu übertragen.

Geräte der Klasse III benötigen keine Erdung. Infolgedessen wird der Strom unterbrochen und kann im Falle eines Stromkreisfehlers nicht weiter fließen. Der Endverbraucher erleidet somit keinen elektrischen Schlag.

Farbwiedergabeindex

Der Farbwiedergabeindex (englisch: Colour Rendering Index, CRI) ist das von der Beleuchtungsindustrie genutzte System zur Messung der Farbwahrnehmung durch das menschliche Auge. Er stellt die Fähigkeit einer künstlichen Lichtquelle dar, die Farben von Objekten im Vergleich zu einer natürlichen Lichtquelle (Sonne) wiederzugeben.

Der Farbwiedergabeindex (CRI) wird als ein Wert zwischen 0 und 100 gemessen. Bei null (0) sehen alle Farben gleich aus. Ein CRI von 100 entspricht den tatsächlichen Farben eines Objekts. Glühlampen- und Halogenlichtquellen haben einen CRI von 100.

In der Regel gelten Lichtquellen mit einem CRI zwischen 80 und 90 als ausreichend und Lichtquellen mit einem CRI von 90+ als ausgezeichnet! Die allgemeine Regel lautet: Je höher der CRI, desto besser die Farbwiedergabekapazität. Ein Wert unter 60 bedeutet eine Farbwiedergabe unter dem Standard.

Das CRI ist völlig unabhängig von der Farbtemperatur. Sie haben absolut nichts gemeinsam. Zum Beispiel könnte eine 5000K (Tageslicht-Farbtemperatur) Leuchtstofflichtquelle einen CRI von 75 haben, während ihr Gegenstück einen CRI von 90 haben kann.

Dieses Diagramm ist eine gute Darstellung der verschiedenen CRI‘s, wobei jedes Bild die gleiche warme Farbtemperatur (2700K) hat:

Wie wird CRI berechnet?

Der Wert des CRI für eine Lichtquelle wird durch Testen der Farben berechnet. Eine Skala von acht Standard-Referenzfarben wurde von der „Commission Internationale de l'éclairage“ (CIE) für die CRI-Methode definiert. Hinzu kommen sieben weitere Spezialfarben, sodass es insgesamt 15 Testfarben gibt.

Der allgemeine Farbwiedergabeindex bezieht sich auf die Indizes (Ri) der ersten acht Testfarben, wobei der Ra-Wert dem Durchschnitt der acht Ri-Werte entspricht und als CRI mit einem Höchstwert von 100 angegeben wird.

Der spezielle CRI bezieht sich auf die übrigen sieben Farben (9 bis 15) einschließlich der gesättigten Farben und Hauttöne.

Beim Test werden entweder acht oder alle 15 Testfarben unter einer Test- und einer Referenzlichtquelle, im Regelfall Sonnenlicht, verglichen. Die durchschnittlichen Abweichungen werden dann von 100 subtrahiert, um den CRI-Wert zu erhalten. Daher haben Lichtquellen, die mehr „echte“ Farben wiedergeben, höhere CRI-Werte und die durchschnittlichen Abweichungen zwischen der Lichtquelle und dem Sonnenlicht sind geringer.

Bei Tageslicht werden unsere Leuchtmittel mit allen 15 Testfarben einschließlich der Pastellfarben, gesättigten Farben und Hauttöne getestet, um eine höhere Genauigkeit zu gewährleisten.

Lichtstrom der Leuchte [lm]

Effizienz

Mittels einer übersichtlichen Reihe von Energieeffizienzklassen von A (am effizientesten) bis G (am wenigsten effizient) wird der Umfang der Energieeffizienz für ein bestimmtes Gerät genau festgelegt, d.h. die Energiemenge, die eine Glühlampe verbraucht. Je niedriger die Wattleistung, desto niedriger die Stromrechnung.

Die Energieeffizienz einer Maschine, eines Geräts oder eines Prozesses trägt bei jeder Energiemessung zum ausgeführten Leistungsvolumen bei. Bei der Beleuchtung wird das Leistungsvolumen in Lumen gemessen. Die elektrische Energie wird in Watt ausgedrückt. Um die Effizienz einer Glühlampe zu bestimmen, muss man die Menge des ausgestrahlten Lichts und die Menge der Elektrizität, die eine Glühlampe zur Erzeugung dieser Lichtmenge verwendet, berücksichtigen.

Wie man die Effizienz einer Glühlampe bestimmt

Die Verpackung sollte zwei entscheidende Werte enthalten, die die Energieeffizienz bestimmen, d.h. die Watt-Zahl und die Lumen oder „Ausgangslumen“. Wenn Sie diese beiden Informationen gefunden haben, teilen Sie einfach die Anzahl der Lumen durch die Anzahl der Watt, um das Standardmaß für die Effizienz zu erhalten, Lumen pro Watt.

Es empfiehlt sich, statt des so genannten „Äquivalenzwertes“ die tatsächliche Wattzahl der Glühlampe zu verwenden. Letzteres ist lediglich ein Verweis auf den Energiebedarf einer herkömmlichen Glühlampe, die die gleiche Menge an Licht erzeugen würde.

Je höher die Zahl der Lumen pro Watt, desto effizienter ist ein Gerät: mehr Licht bei geringerer Leistung. Umgekehrt gilt: Je niedriger die Zahl der Lumen pro Watt, desto weniger effizient ist ein Gerät: mehr Leistung für weniger Licht.

Hier ein anschauliches Beispiel.

Eine herkömmliche 40 W-Glühlampe verbraucht 40 Watt Strom und erzeugt 490 Lumen. Die Effizienz dieser Glühlampe beträgt 12,75 Lumen pro Watt.

Eine entsprechende 40 W-Kompaktleuchtstofflampe verbraucht 10 Watt Elektrizität, um 580 Lumen zu erzeugen, so dass die Energieeffizienz 58 Lumen pro Watt beträgt. Das ist mehr als 4,5-mal effizienter als die Glühlampe. Ziemlich beeindruckend.

Eine typische LED-Glühlampe(äquivalentfür40 W), die 40 W-LED-ErsatzlampenachCree-Standard, verbraucht nur 6 Watt Strom, um 450 Lumen zu erzeugen. Das sind beinahe 75 Lumen pro Watt. Das entspricht einer Effizienzsteigerung von fast 33 Prozent im Vergleich zur Effizienz der Kompaktleuchtstofflampe. Zudem ist sie fast sechsmal effizienter als die ausgetauschte Glühlampe.

Warum Lumen pro Watt wichtig sind

Die höhere Effizienz einer Glühlampe führt zu mehr Energieeinsparung, was zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen beiträgt, die Erwärmung unserer Atmosphäre verlangsamt und - was am wichtigsten ist - Ihre monatliche Stromrechnung halbiert. Im Verhältnis zu Ihrer gesamten Stromrechnung mag dies keine wesentliche Kostensenkung bedeuten, doch mit der Zeit summiert es sich.

Sie können sechs 40 Watt äquivalente LED-Lampen anstelle jeder 40 Watt-Glühlampe einsetzen und erhalten für den gleichen Preis fast sechsmal so viel Licht. Alternativ können Sie die Glühlampen eins zu eins austauschen und mindestens 80 Prozent des Geldes sparen, das ursprünglich für den Stromverbrauch Ihrer Lampen geplant war.

Die genaue Energieeffizienzklasse wird auf der Grundlage des Energieeffizienzindex (EEI) der Lampe bestimmt, wie in der folgenden Tabelle angegeben:

Schlagfestigkeit

IK-Einstufungen sind definiert als IKXX, wobei „XX“ eine Zahl von 00 bis 10 ist, welche den Schutzgrad von elektrischen Gehäusen (einschließlich Leuchten) gegen äußere mechanische Einwirkungen angibt. Die IK-Bewertungsskala bezeichnet die Widerstandsfähigkeit eines Gehäuses, Schlagenergien, gemessen in Joule (J), standzuhalten. IEC 62262 bestimmt, wie das Gehäuse für die Prüfung zu befestigen ist, die erforderlichen atmosphärischen Bedingungen, die Anzahl und Verteilung der Prüfschläge und den Schlaghammer, der für jede Stufe der IK-Einstufung zu verwenden ist.

LED Farbkonsistenz

Abbildung: CIE-Diagramm mit MacAdam-Ellipsen (die zehnfache Vergrößerung der Ellipsen ermöglichte eine genauere Darstellung der Unterschiede)

MacAdam-Ellipsen werden verwendet, um die menschliche Wahrnehmung der Farbkonsistenz zu bestimmen.

Konkret wird die einstufige MacAdam-Ellipse als diejenige definiert, in deren Innenraum die meisten Menschen keine Farbunterschiede erkennen können. Befinden wir uns hingegen in einem doppelt so großen Bereich der Farbabweichung, landen wir in einer zweistufigen MacAdam-Ellipse (auch als 2-SDCM bekannt), in der wir beginnen können, einige Abweichungen zwischen den Farben wahrzunehmen. In ähnlicher Weise wären in einer dreistufigen MacAdam-Ellipse (3-SDCM) die Unterschiede deutlicher zu erkennen.

Wegen der Variabilität der Farben, die bei der Herstellung von LED entsteht, erweisen sich die MacAdam-Ellipsen als unverzichtbares Messinstrument zur Bestimmung der Farbverteilung zwischen den Bins. Die in den MacAdams-Ellipsen enthaltenen Bins, die den 3-Stufen (3 SDCM) unterlegen sind, liefern hervorragende Ergebnisse.

Die Methode der Lichterzeugung änderte sich mit der Einführung des LED-Moduls. Täglich werden während eines Herstellungsprozesses Millionen von LED-Chips am Fließband produziert, daher sind Farbabweichungen zwischen den einzelnen Chips und ihren Modulen unvermeidbar.

Ein ideales Fließband für LED-Module produziert Chargen von Modulen, die innerhalb einer einstufigen MacAdam-Ellipse arbeiten. Es gibt keinen erkennbaren Unterschied zwischen den einzelnen Modulausführungen. Solche hochentwickelten LED-Module werden in Fällen verwendet, in denen die Farbleistung und Genauigkeit zwischen den Leuchten unbedingt erforderlich sind. Üblicherweise werden gute LED-Module im Bereich von zwei bis drei MacAdam-Ellipsen hergestellt, wodurch ein geringfügiger visueller Unterschied zu erkennen ist und im Handel generell als akzeptabel angesehen wird.

Bei preisgünstigen Produkten werden oft LED-Module mit vier bis acht MacAdam-Ellipsen verwendet. Leuchten mit solchen Modulen erfordern eine sorgfältige Handhabung. Diese preisgünstigen LED-Module können zwar immer noch als akzeptabel angesehen und in bestimmten kommerziellen oder industriellen Bereichen eingesetzt werden, sie können jedoch die Farbempfindlichkeit nicht vollständig eliminieren.

Lichtaustritt

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