CIE Normfarbtafel, Plancksche Kurve, McAdam, McAdamEllipsen, SDCM, Farbort Farbtemperatur, Kelvin, Standard Deviation of Colour Matching, Standardabweichung Farbabgleich, Saxonia Licht Chemnitz

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Was sind McAdam-Ellipsen?

kurz & bündig
  • McAdam-Ellipsen beschreiben die Farbkonsistenz
  • Sie beschreiben Bereiche, in denen der Mensch kaum Farbunterschiede wahrnehmen kann
  • 3-SDCM hat sich als hochwertiger Standard etabliert
  • 5-SDCM reicht für die meisten Standardanwendungen problemlos aus

Wie Sie bereits aus unserem Beitrag Die Farbtemperatur in Kelvin wissen, werden die Farbtemperaturen von weißem Licht durch die Temperatur des Planckschen Strahlers bestimmt.

Wenn die verschiedenen Farben des Strahlers in die CIE Normfarbtafel übertragen und miteinander verbunden werden, erhält man die sogenannte Black-Body-Kurve oder auch Plancksche Kurve.

Die genaue Farbe einer Lichtquelle kann durch den Farbort angegeben werden. Durch ihn wird eine Farbe anhand ihrer Koordinaten in der CIE Normfarbtafel genau festgelegt.

Es gibt insgesamt 3 Koordinaten (X, Y, Z), die in Summe stets die Zahl 1 ergeben. Dadurch lässt sich durch bereits 2 Koordinaten der Farbort bestimmen.

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Wozu wird der Farbort gebraucht?

Durch die Angabe des Farbortes lassen sich Farbtöne genauer definieren als durch die bloße Angabe der Farbtemperatur. Das ermöglicht es, unerwünschte Abweichungen in der Farbtemperatur zu benennen. Der Farbort ist besonders wichtig, wenn die Beleuchtung einen einheitlich vorgegebenen Farbton erzeugen muss. Abweichungen von diesem Farbton würden das Erscheinungsbild stören.

Was ist die Farbkonsistenz?

Die Farbkonsistenz beschreibt die maximale Abweichung vom Ziel-Farbort. Ihre Maßeinheit ist SDCM. SDCM steht für Standard Deviation of Colour Matching, zu Deutsch: Standardabweichung des Farbabgleichs.

Einfach ausgedrückt, ist der SDCM-Wert ein Maß dafür, wie stark das Licht einer LED von der vom Hersteller angegebenen Farbtemperatur abweicht. SDCM beschreibt also die Größe der Ellipse und die damit verbundene Standardabweichung vom Ursprung.

Wieso McAdam-Ellipse?

Der US-amerikanische Physiker David L. McAdam beschäftigte sich sehr intensiv mit der Wahrnehmung von Farbkontrasten zwischen Farbtönen. Er wollte herausfinden, ob und wie der Mensch Unterschiede zwischen Farbtönen wahrnimmt, die im CIE Normfarbsystem nahe beieinander liegen. Zu seiner Überraschung stellte er 1942 fest, dass die Grenzlinien für identisch gesehene Farben keine Kreise, sondern Ellipsen um einen vorgegebenen Punkt in der CIE Normfarbtafel sind.

Die McAdams-Ellipsen sind nach ihrem Entdecker benannt. Sie markieren Bereiche innerhalb der CIE Normfarbtafel, in denen der Mensch keine Farbunterschiede mehr wahrnehmen kann. Um die Farbabweichungen zu klassifizieren, werden unterschiedliche Stufen von McAdams-Ellipsen definiert.

Was sagen die Stufen der Ellipsen aus?

Allgemein gilt:

Mit steigender Zahl (McAdam1, McAdam2, McAdam3 usw.) werden die Ellipsen und die Farbunterschiede darin größer.

McAdam1 beschreibt eine sehr kleine Ellipse mit einem eng begrenzten Bereich unterschiedlicher Farben. Der Bereich McAdam1 beschreibt eine so geringe Abweichung, dass sie für den Menschen praktisch nicht wahrnehmbar ist.

Die Angabe McAdam1 bzw. 1-SDCM bedeutet also, dass die Farbwahrnehmung um den vorgegebenen Farbort liegen muss. Je nachdem wie groß die Abweichung vom Farbort ist, wird die Ellipse festgelegt.

Zur statistischen Bewertung wird häufig die Gaußsche Verteilungskurve und deren Standardabweichung σ (Sigma) verwendet. Eine Abweichung von 1 σ entspricht einem Anteil von 68,3 %.

Oder anders ausgedrückt:

Ellipse

Abweichung

1-SDCM

± 30 Kelvin

2-SDCM

± 60 Kelvin

3-SDCM

± 100 Kelvin

7-SDCM

± 175 Kelvin

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Welche McAdam-Ellipsen haben LED-Leuchten?

Die McAdam-Ellipsen sind ein generelles Qualitätsmerkmal von LED-Leuchten und Leuchtmitteln. Qualitätsbewusste Hersteller achten deswegen darauf, dass ein Wert von 5-SDCM nicht überschritten werden. Die EU-Kommission fordert eine maximale Abweichung von 6-SDCM.

Vor allem in der Anfangszeit der LED-Beleuchtung gab es jedoch teils erhebliche Unterschiede. Schon kleinste Schwankungen in der Produktion von LED-Chips, beim Zusammensetzen oder bei der Konversionsbeschichtung haben den Lichteindruck sichtbar verändert. Deswegen haben viele Hersteller einerseits ihre Produktionsprozesse verbessert und andererseits damit begonnen, die LED-Chips zu selektieren (natürlich je nachdem, welcher Kostenrahmen pro Modell einkalkuliert wurde). Diese Selektion wird auch als Binning bezeichnet, ist recht teuer und sorgt für jede Menge Ausschuss.

Daraus lässt sich mittlerweile eine Faustformel für LEDs ableiten: 

Umso billiger das Produkt ist, desto größer sind die Farbton-Differenzen.  

Sie fragen sich nun sicherlich, ob Sie dem SDCM-Wert überhaupt Beachtung schenken sollen und welchen Wert Sie wirklich brauchen. Pauschalantworten sind schwierig, deswegen ist hier eine kleine Hilfestellung:

Die meisten Lichtquellen werden nicht direkt angeschaut, sondern wirken hauptsächlich durch ihre Reflektionen auf Oberflächen (Wände, Schreibtische u.ä.).  Der Mensch beurteilt das Licht danach, wie es sich auf Flächen ausbreitet und welche Farbe es dabei ausstrahlt. Durch Reflektionen gleichen sich die subjektiven Unterschiede häufig aus und werden nicht einmal wahrgenommen.

Womöglich sind Sie sogar in der Lage, Abweichungen von 2-SDCM klar und deutlich zu erkennen. Wohingegen Ihr Nachbar selbst bei 3-SDCM keinen Unterschied wahrnehmen würde. Für die häufigsten Anwendungen reicht daher ein Wert 5-SDCM problemlos aus.