Wie Licht auf den Menschen wirkt

Lichtfarbe, Farbtemperatur, Farbwiedergabeindex – was ist das eigentlich?

Wenn der Laie von Lichtfarbe spricht, meint er meist die Tönung des weißen Lichts, also die Farbtemperatur. Aber diese alleine sagt wenig über die Art des Lichts, das Wohlbefinden und die Farbwiedergabe aus. Auch die Helligkeit wird durchaus anders empfunden, wenn das Licht in einer anderen Nuance oder Temperatur strahlt. Ob weißes Licht als gemütlich empfunden wird, hängt von vielen Faktoren ab.

Was ist Licht?

Licht gehört zu den gekoppelten elektrischen und magnetischen Feldern, die sich kontinuierlich wellenförmig ändern. Sie werden als elektromagnetische Welle oder Strahlung bezeichnet. Lange Wellen schwingen langsam, haben eine niedrige Frequenz, während kurze Wellen in einer hohen Frequenz schwingen. Wellen mit einer Länge zwischen 380 nm und 780 nm (Frequenz: von 789 THz bis 384 THz) sind für das menschliche Auge als Licht sichtbar. Sie sind das Licht.

Es gibt kein weißes Licht. Wellen zwischen 380 nm bis 420 nm sehen Menschen als Violette und ab 650 nm bis 750 nm wirkt das Licht rot. Durch Mischen von Licht in unterschiedlichen Farben entsteht der Eindruck das Licht sei farblos beziehungsweise weiß. Ein Regenbogen ist nichts anderes als weißes Sonnenlicht, das durch die Brechung an Regentropfen in seine Spektralfarben zerlegt wird.

Weißes Licht kann gelblich, rötlich oder bläulich wirken, es kann einen warmen oder einen kühlen Eindruck machen. Die Vorstellung, dass gelbliches Licht warm ist, stimmt nicht ganz. Die Vorgänge sind komplexer.

Die Temperatur des Lichts

Ein glühender Körper sendet weißes Licht aus, dessen Farbzusammensetzung mit der Temperatur des Körpers oder der Flamme zusammenhängt. Eine Kerzenflamme ist gelblich, während die Flamme eines heißeren Schweißbrenners blau erscheint. Die heißere blaue Flamme sendet also Licht aus, das als kühl empfunden wird.

Die Temperatur des glühenden Körpers sagt aber nichts über die Farbe des Lichts aus. Daher ist die Farbtemperatur ein ungenaues Maß für die Farbe. Ein roter Körper strahlt bei der gleichen Temperatur ein andersfarbiges Licht aus, als ein Grüner.

Ausgehend von den drei Farbrezeptoren im menschlichen Auge spannt man einen Farbraum auf der durch drei Achsen, welche den Farben rot, grün und blau zugeordnet werden. An jedem Punkt im Raum, an dem die drei Farben zu gleichen Teilen vorhanden sind, ist der Raum „unbunt“ als schwarz, grau oder weiß. Die Projektion des dreidimensionalen Raums in die Ebenem zeigt deutlich, dass die gleiche Farbtemperatur keine Aussage über die Farbe des Lichts machen kann. Eine Farbtemperatur von 6.000 K (rot markiert) kann beispielsweise rötlich, bläulich oder grünlich wirken.

Die schwarze Linie in der Grafik gibt das Strahlungsverhalten eines idealen schwarzen Körpers wieder, der als planckscher Strahler bezeichnet wird.

Unabhängig davon wird Licht in der DIN 5035 auf diese Art unterteilt:

  • warmweiß (ww); unter 3.300 Kelvin, gelblich – ähnelt Glühbirnen-, Halogenleuchtmittellicht und dem Licht von Leuchtstoffröhren mit der Bezeichnung Warmton
  • neutralweiß (nw); 3.200-5.000 Kelvin, weiß – ähnelt dem Licht von Halogenröhren und von normalen Leuchtstoffröhren
  • tageslichtweiß (tw); über 5.000 Kelvin – ähnelt dem Licht von Tageslichtröhren. Für diese Farbtemperatur ist auch der Bezeichnung kaltweiß üblich

 

Die Farbdefinition von Isolicht:

  • ultrawarmweiß (uww): 2500 Kelvin, leichtes orange, ähnelt einer Vintage Grlühbirne, dem helleren Tönen einer Flamme.  
  • warmweiß (ww); 2700 Kelvin, gelblich, ansatzweises orange – ähnelt Glühbirnenlicht
  • warmweiß (ww): 3000k Kelvin, ähnelt Halogenleuchtmittellicht und dem Licht von Leuchtstoffröhren mit der Bezeichnung Warmton 
  • neutralweiß (nw); 4.000-4.200 Kelvin, weiß – ähnelt dem Licht von Halogenröhren und von normalen Leuchtstoffröhren im Büro 
  • kaltweiß (kw), tageslichtweiß (tw); über 5.700 oder 6000 Kelvin – ähnelt dem Licht von Tageslichtröhren oder Xenon/LED Autoscheinwerfern. Für diese Farbtemperatur ist auch der Bezeichnung kaltweiß üblich. 

 

Wir vermeiden bei LED blasse Farben und unnatürliche Farbgebungen wie z.B. rosa und pink.  

Die entsprechenden EG-Verordnungen verlangen die Angabe eines Zahlenwerts in Kelvin und in grafischer Form beziehungsweise in Worten angegeben. Die Bezeichnungen warmweiß, neutralweiß, tageslichtweiß und kaltweiß sind nicht verbindlich genormt und daher zu ungenau.

Zur Erinnerung:

Eine 60 Watt Glühlampe hat eine Farbtemperatur von 2.700 Kelvin, Mondlicht von 4.100 Kelvin und ein bedeckter Himmel von 6.500 bis 7.500 Kelvin. Tageslichtweiß liegt also von der Farbtemperatur zwischen Mondlicht und einem wolkigen Tag um die Mittagszeit.

Die Temperaturen sagen wenig darüber aus, ob Menschen sich wohlfühlen. Ob ein Licht als angenehm empfunden wird, hängt von der Temperatur und der Intensität ab. Als Faustregel gilt, je heller weißes Licht ist, umso höher sollte die Farbtemperatur sein. Dies zeigt die unten stehende Grafik deutlich.

Wiedergabe von Farben

Sie sehen das Rot einer Tomate, weil in der Frucht Pigmente sind, die rotes Licht reflektieren und andere Lichtfarben aufnehmen (absorbieren). Ein Blatt ist grün, weil das Chlorophyll alle Farben, außer grün, verwendet, um den Stoffwechsel einer Pflanze aufzubauen.

Theoretisch ist weißes Licht durch Mischen von blauem, gelben und rotem Licht möglich. In diesem Licht würde Gras schwarz erscheinen. Die rechte Abbildung zeigt ein grünes Baltt in weißem Licht, dem fast alle Grünanteile fehlen. Die weiße Fläche erscheint weiß, das grüne Blatt rötlich Braun. Links ist das gleiche Blatt bei Tageslicht zu sehen.

   



Dieses krasse Beispiel zeigt, dass die Farbtemperatur alleine nicht ausreicht, um die Fähigkeit Farben natürlich erscheinen zu lassen nicht ausreicht. Grundsätzlich empfindet man Licht als unangenehm, das Farben stark verfälscht. Dem trägt auch die EU-Verordnung 1194/201 Rechnung und schreibt einen „Farbwiedergabe“ (Ra) fest. Es geht um den Colour Rendering Index, CRI. Die photometrische Größe gibt die Qualität der Farbwiedergabe von Lichtquellen mit gleichartiger Farbtemperatur an. Obwohl es in dem Zusammenhang um die Wirkung von Licht auf das farbliche Aussehen von Objekten, geht, ist auch die Farbtemperatur von Bedeutung.

Eine Glühlampe (2700 K) strahlt mit wenig blauem und violettem Licht, daher gibt diese Lichtquelle die beiden Farben nicht exakt wieder. Erst ab einer Farbtemperatur von über 4.500 K emittiert eine Lampe das volle Farbspektrum. Der Wert ist immer im Zusammenhang mit dem natürlichen Farbspektrum eines glühenden Körpers mit vergleichbarer Temperatur zu sehen.

Eine LED-Lampe mit der Farbtemperatur 3.000 wird mit einer Glühbirne verglichen 100 bis 200 Watt starken Glühbirne verglichen, genauer gesagt mit einem schwarzen Strahler. Deren Farbwiedergabe hat einen Ra = 100. Eine LED-Lampe mit einem Ra = 90 gibt die Farben ähnlicher wieder als eine mit einem Ra = 80. Lampen mit Ra = 65 geben die Farben noch schlechter wieder.

Eine LED-Lampe mit einer Farbtemperatur von über 5.000 wird dagegen mit Tageslicht am Morgen verglichen. Die Farben sehen also bei gleichem Ra-Wert anders aus, als im Licht einer Lampe mit 3.000 K.

Die genannte Verordnung verlangt eine Farbwiedergabe (Ra)≥ 80 für normales Haushaltslicht und ein (Ra) ≥ 65 für Lampen im Außenbereich oder für industrielle Anwendungen. Die Aufnahmen zeigen, wie sich der RA-Wert auf die Farbe eines Gegenstandes auswirkt.