Lichtfarbe in Kelvin

Farbtemperatur des Lichts

Farbtemperaturen von Lichtquellen

Die Farbtemperatur (oder auch Lichtfarbe) ist ein Maß für den Farbeindruck einer Lichtquelle.

Sie gibt Auskunft darüber, welche Eigenfarbe das ausgestrahlte Licht hat.

Gemessen wird sie in Kelvin (K). Kelvin ist eine Einheit für die Temperatur, die an das Grad Celsius angelehnt ist.

Farbtemperatur Lichtfarbe
Eine Temperatur von 0 Kelvin entspricht – 273,15 Grad Celsius, dieser Grenzwert ist auch als der absolute Nullpunkt bekannt.
Als Faustregel gilt dabei:
Je höher der Temperaturwert in Kelvin, desto kühler ist die Lichtfarbe.
Je niedriger der Temperaturwert in Kelvin, desto wärmer ist die Lichtfarbe.
Lichtfarben

Wie wird die Farbtemperatur bestimmt?

Der Kelvinwert für eine bestimmte Farbtemperatur ergibt sich folgendermaßen:

Die Farbtemperatur wird durch den Vergleich mit der Farbe eines Schwarzen Körpers (oder auch Planck´schen Strahlers) bestimmt. Dabei handelt es sich um eine idealisierte, thermische Strahlungsquelle. Idealisiert deswegen, weil er sämtliches Licht absorbiert und keine Strahlung reflektiert. Reale Körper würden immer einen Teil der Strahlung zurückwerfen.

Gleichzeitig sendet er eine elektromagnetische Wärmestrahlung aus. Diese Strahlung ist unabhängig von seiner Oberfläche und Beschaffenheit, sie hängt also rein von seiner Temperatur ab.

Aufgebaut ist der schwarze Körper wie eine Hohlkugel mit einem Loch, die innen vollkommen schwarz gefärbt ist. Wird der Körper nun erwärmt, gibt er elektromagnetische Strahlen durch das Loch ab.

Planck´scher Strahler

Bei Temperaturen ab 1.000 Kelvin wird die Strahlung des Körpers als dunkelrotes Licht sichtbar. Wird der Körper immer weiter erwärmt, ändert sich auch die Farbe des abgegebenen Lichts. Er durchläuft dann die Farbskala von Dunkelrot, Rot, Orange über Gelb, Weiß bis Hellblau. Je höher die Temperatur ist, desto weißer wird die ausgesendete Lichtfarbe.

Die Farbtemperatur wird letztlich dadurch bestimmt, wie heiß der schwarze Körper sein muss, um Licht in derselben Farbe auszustrahlen.

Farbtemperatur in Kelvin

Wenn man die verschiedenen Farben des Schwarzen Körpers in die Normfarbtafel überträgt und sie miteinander verbindet, erhält man eine Kurve.

Sie wird als Plancksche Kurve oder Black-Body-Kurve bezeichnet.

Diese Kurve ist Bestandteil des CIE-Normfarbsystems und beschreibt alle Farbtemperaturen von weißem Licht.

Black Body Kurve

Das CIE-Normfarbsystem oder auch CIE-Normvalenzsystem, wurde von der Internationalen Beleuchtungskommission CIE (= Commission internationale de l’éclairage) im Jahr 1931 entwickelt.

Das Koordinatensystem enthält auf seiner hufeisenförmigen Kurve alle Spektralfarben. Es beschreibt also jeden Farbton, den das menschliche Auge unterscheiden kann anhand der beiden Koordinaten X und Y.

In der Mitte liegt der Weißpunkt (=Unbunt). An diesem Punkt sind alle Farben zu gleichen Anteilen vorhanden.

CIE Normvalenzsystem

Das CIE-Normfarbsystem basiert auf dem durchschnittlichen Farbempfinden einer Vielzahl von Testpersonen. Aus den Ergebnissen der Testreihe legte die CIE dann Normspektralwertfunktionen fest. Diese sagen aus, wie die Zapfen im Auge eines Durchschnittsmenschen auf die Farbreize Rot, Grün und Blau reagieren.

Bis heute ist die CIE-Normfarbtafel von 1931 das meistverwendete Farbbeschreibungssystem.

Welche Farbtemperaturen haben LEDs?

LEDs sind in nahezu jeder Farbtemperatur erhältlich. Sie bieten uns ein breites Spektrum und sind problemlos mit Farbtemperaturen von 2.700 bis 6.500 Kelvin erhältlich.

Höhere Lichtfarben, die bis zu 10.000 Kelvin reichen sind zwar machbar, wirken jedoch sehr unnatürlich. In der Regel werden so hohe Farbtemperaturen selten für Beleuchtungen im Innenraum eingesetzt. Eine Farbtemperatur von 10.000 Kelvin ist beispielsweise bläulich-weiß und entspricht einem strahlend blauen (wolkenlosen) Himmel. Sie kommt aber hervorragend für die Beleuchtung von Aquarien oder Pflanzen zum Einsatz.

Angaben zur Lichtfarbe findet man bei jeder Leuchte bzw. Leuchtmittel auf der Verpackung.

Überblick von Farbtemperaturen verschiedener Lichtquellen:

Farbtemperatur Lichtquelle
1.500K
Kerze
2.600K - 3.000K
Glühlampe
2.700K - 3.200K
Halogenlampe
4.000K
Leuchtstofflampe
6.500K - 7.500K
bedeckter Himmel
9.000K - 12.000K
blauer, wolkenloser Himmel

Welche Farbtemperatur eignet sich für welchen Bereich?

  • Warmweiß: bis 2.700K

    Eigenschaften: gemütlich, behaglich, wohnlich
    Einsatzgebiet: Wohnräume, Verkaufsräume (zB. Für Backwaren, Textilien, Lebensmittel), Restaurants, Hotels

  • helles Warmweiß: 2.700K - 3.000K

    Eigenschaften: unaufdringlich, wohnlich
    Einsatzgebiet: Besprechungsräume, Verkaufsräume, Kindergärten, Pflegeheime, Restaurants

  • Neutralweiß: 3.500K – 4.000K

    Eigenschaften: hell, einladend, freundlich, positiv
    Einsatzgebiet: Büroräume, Flure, Arztpraxen, Messehallen, Verkaufsräume, Restaurants, Druckereien uvm.

  • Tageslichtweiß: 5.400K – 6.500K

    Eigenschaften: kühl, tageslicht-ähnlich, Konzentration und Aufmerksamkeit fördernd
    Einsatzgebiet: typische Beleuchtung für Gewerbe und Industrie, Krankenhäuser, Verkaufsräume, Bildungseinrichtungen, Druckindustrie, Labore uvm.

  • Sky White: 8.000K

    Eigenschaften: sehr hoher Blauanteil, fördert ermüdungsarmes Sehen und die Leistungsbereitschaft
    Einsatzgebiet: künstliches Tageslicht in Büro, Konferenz- und Repräsentationsräume, Schulungs- und Unterrichtsräume

Welche Farbtemperaturen gibt es im Tagesverlauf?

Selbst in der Natur begegnen uns täglich Lichtfarben – die Sonne ist das beste Beispiel dafür. Sie ändert je nach Tageszeit ihre Farbtemperatur und unser zirkadianer Rhythmus passt sich ihr an.

Bei Sonnenaufgang taucht sie alles in ein gemütliches rotes Licht, in der Tagesmitte hingegen erreicht sie etwa 5.500K. Deswegen werden Werte von 5.000 – 6.500K auch als Tageslichtweiß bezeichnet. 

Ein Licht in dieser Farbtemperatur wirkt aktivierend und hilft uns, konzentriert zu arbeiten. Gegen Tagesende sinkt die Farbtemperatur des Sonnenlichts auf gemütliche 2.700 – 3.000K ab. 

Mit diesem warmweißen Licht verbinden wir, dass sich der Tag dem Ende neigt. Es wirkt gemütlich und hilft uns zu entspannen.

Dieser natürliche Tageslichtverlauf kann mittels einer biologisch wirksamen Beleuchtung imitiert werden.
Das Konzept wird auch Human Centric Lighting genannt. 

Es zielt darauf ab, mit verschiedenen Farbtemperaturen und Intensitäten einen künstlichen Tageslichtverlauf nachzustellen und den Menschen damit zu unterstützen.

Tageslichtverlauf HCL mit LED-Leuchten