Spektralverteilung LED-Lampen und Farbensehen

[ZiLi]

Hi Leute,

ich mache mir, da ich ein Beroffener bin, so meine Gedanken zum Thema Spektralverteilung. Das Sonnenspektrum ist schliesslich recht kontinuierlich verteilt, und Glühlampen haben auch ein kontinuierliches Spektrum - bei LEDs oder auch Leuchtstofflampen hat man dies bekanntlicherweise ja immer noch nicht, wenngleich auch hier die Anstrengungen erkennbar sind, sich dem anzunähern und NICHT nur durch Mischen einiger weniger relativ enger Farbbänder doch "nur ein normales" Weiss zu erzeugen..

Nun haben gerade Leute mit eingeschränktem Farbsehen bei Tageslicht oder Glühlampen meist noch recht wenig Probleme, doch noch die richtigen Farben trotz ihrer Behinderung (ja, ich nenne es so) zu erkennen, jedoch haben diese zum Teil bei LED-Licht massive Probleme hiermit (und der Anteil solcher Menschen gerade in der hellhäutigen männlichen Populationsgruppe ist da recht hoch - und gerade die deckt sich auch noch ziemlich gut mit einem Grossteil des Flashlight-Markts).

Lange Rede, kurzer Sinn: Welche Emittertypen sind bei LED-Lampen zur Zeit unter diesem speziellen Gesichtspunkt zu empfehlen, haben also (selbst wenn sie vielleicht nicht die schönste Lichtfarbe für Normalaugen haben) möglichst thermisch-kontinuumsähnliche Spektren ohne allzugrosse Lücken? Spezielles Interesse meinerseits besteht an einer Gegenüberstellung der aktuellen Generationen der für Flashlights genutzten LED-Typen Luxeon, Cree/SSC und aktuell natürlich Rebel.

-ZiLi-

 

[Hiltihome]

Hallo ZiLi,

Welche Emitter bei eingeschränktem Farbsehvermögen die besten Ergebnisse bringen, kann ich leider nicht schlüssig beantworten.
Dazu müsste auch bekannt sein, bei welcher Wellenlänge die Empfindlichkeit des Auges reduziert ist. Vielleicht kann die Auswahl eines angepassten Color-Binning etwas Ausgleich schaffen.

Die Emitter mit "weißem" Licht sind bei den Herstellern Cree, Lumileds, Seoul und Anderen grundlegend gleich Aufgebaut.

Ein Chip, der blaues Licht emittiert ist mit einer gelben Phosphor-Schicht überzogen, die zum leuchten angeregt wird. Das sich ergebende Spektrum ist nicht kontinuierlich.

Spektrum einer typischen weißen LED

Es wird schnell klar, dass ein damit beleuchtetes Objekt farblich nicht so wahrgenommen wird wie bei Tageslicht, das ein gleichmäßiges Spektrum hat. Bei eingeschränktem Farbsehvermögen, kann sich der "Fehler" verstärken.

Als Lösung schlage ich den Selbstbau einer Lampe mit RGB-LED vor. Bei einer RGB-LED sind je ein Emitter der Farben rot, grün und blau in einem Gehäuse montiert und können mit unterschiedlicher Intensität leuchten.

Eine fertig aufgebaute "Birne" mit MR16 Sockel für 12V Halogen-System gibt es ebenso zu kaufen, wie einzelne RGB-LEDs.

Zum testen scheint mir die Neuheit sehr gut geeignet, da man über eine optional erhältliche Fernsteuerung die Leuchtkraft der einzelnen Farben einstellen kann.

Die Birne lässt sich bestimmt in eine MAG D/C-Cell einbauen. Die Elektronik sollte dann aber für eine niedrigere Spannung angepasst werden.



Heinz

Wikipedia-Link


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[Andi_800]

Wenn man sich das Spektrum der weißen LED ansieht, fällt die Konzenzration im blauen Bereich (450nm) auf. Eine blaue Cree XR-E Royal Blue hat laut Datenblatt 450-465nm.

Wie sieht es hier mit der Effektivität aus?
Wirft die weiße LED effektiv soviel blaues Licht ab, wie die Royal Blue?

Wie kann ich die Effektivität der farbigen LEDs vergleichen (z.B. Seoul gegen Cree?) - sie dürften einer weißen LED ja nicht nachstehen, in Lumen (durch die schlechtere Wahrnehmung des menschlichen Auges in diesem Lichtwellenbereich) natürlich schon.

 

[ZiLi]

... Wirft die weiße LED effektiv soviel blaues Licht ab, wie die Royal Blue? ...

Nein. Und das lässt sich auch ganz einfach erklären. Eine weisse LED ist prinzipiell erst mal eine LED mit blauem Emitter - das wäre die Royal Blue LED. Und um weisses (bzw. weiss erscheinendes) Licht draus zu machen, kommt ähnlich wie bei Leuchtstoffröhren der 'Phosphor' ins Spiel (gleiches Funktionsprinzip) - dieser wandelt einen Teil des blauen Lichts in andersfarbiges Licht um; wie man an dem Spektrum in Post#2 des Threads sieht, meist mit einem Maximum irgendwo im Grünbereich. Und die Energie zur Erzeugung dieses andersfarbigen Lichts kommt natürlich nicht aus dem Nichts, sondern geht eben vom Blau ab. Somit hat eine weisse LED (explizit aufs Blau bezogen) eine deutlich niedrigere Abstrahlung im Blaubereich als eine rein-blaue.

Leider gibt es meines Wissens keine weissen LEDs mit einem deutlich kontinuierlicheren Spektrum (durch Mischung verschiedener Fluoreszenzfarbstoffe) und durch hinreichende Marktdurchdringung günstigem Preis - aber das ist wohl der Effektivität geschuldet. Eigentlich schade, weil es sehr wohl LED-Anwendungen gibt, wo bis heute eine Glühlampe mit ihrem thermisch-kontinuierlichen Spektrum jeder aktuelle mono-Die LED überlegen ist - und nicht immer das letzte Lumen Lichtleistung zählt...

-ZiLi-

 

[Andi_800]

Danke.. jetzt wo Du es erwähnt hast, hätte ich auch selbst drauf kommen können. Alleine durch die zusätzliche Phosphorschicht geht ja schon Lichtenergie verloren.

Die blaue Cree wird bei einem LED Versand mit "mW typ.: 350 mW" anstelle von Lumen angegeben. Das ist dann vermutlich die Leistung, die effektiv in Licht ausgegeben wird?
Allerdings finde ich diese Angaben nicht im Dateblatt.
Kann man davon ausgehen, dass eine SSC oder Cree in diesem bereich gleich effektiv ist?


Edit: Die SSC ist bis 1A belastbar, die Cree bis 700mA
Also dürfte die SSC von der reinen Lichtleistung im ~460nm ja besser sein?

 

[ZiLi]

... Edit: Die SSC ist bis 1A belastbar, die Cree bis 700mA ... Also dürfte die SSC von der reinen Lichtleistung im ~460nm ja besser sein? ...

Schau bitte nochmal genau ins Cree-Datenblatt (das der XR-E-Serie, nicht das der etwas älteren XR ohne E). Da wirst Du sehen, dass die monochromen und weissen Warmton-CREEs zwar mit 700mA, aber die Binnings mit den kühleren weissen Farbtönen (>5000K) auch mit 1000mA Maximalstrom spezifiziert sind.

Und irgendwie verwundert mich das alles auch gar nicht - sind die CREE XR-E und SSC P4 Dies doch schliesslich identisch und damit prinzipiell elektrisch gleich, und die Unterschiede liegen im Package (eine LED ist eben nicht nur das Die).

-ZiLi-

 

[Andi_800]

Du hast recht, allerdings ist mir das auch klar - ich habe mich etwas unverständlich ausgedrückt, denn ich meinte die Royal Blue LED von CREE.

Also SSC Blau 1A, Cree Royal Blue 700mA

 

[rollin]

Schau bitte nochmal genau ins Cree-Datenblatt (das der XR-E-Serie, nicht das der etwas älteren XR ohne E). Da wirst Du sehen, dass die monochromen und weissen Warmton-CREEs zwar mit 700mA, aber die Binnings mit den kühleren weissen Farbtönen (>5000K) auch mit 1000mA Maximalstrom spezifiziert sind.

Und irgendwie verwundert mich das alles auch gar nicht - sind die CREE XR-E und SSC P4 Dies doch schliesslich identisch und damit prinzipiell elektrisch gleich, und die Unterschiede liegen im Package (eine LED ist eben nicht nur das Die).

-ZiLi-

Beschichtet SSC die DIEs nicht auch selber mit Phosphor?

 

[ZiLi]

Beschichtet SSC die DIEs nicht auch selber mit Phosphor?

Das meinte ich mit "Package", also nicht nur die Montage des quasi fertigen Dies mit Tralala, sondern auch den Phosphor, die Pill, usw. Aber ELEKTRISCH sind die Chips wohl auch gleich, wenn sie von der selben Produktionsstrasse laufen...

-ZiLi-

 

[jafi]

Vorweg: Ich habe weder von Taschenlampen und den aktuellen LEDs noch von der spektralen Empfindlichkeit des menschlichen Auges mit/ohne Rot-Grün-Schwäche viel Ahnung.
Aber ich habe vor 2-3 Jahren mal für Photosyntheseversuche mit Algen recht intensiv nach LEDs gesucht, die dem Sonnenlicht möglichst nahe kommen. Die Luxeon warm white waren da überraschend gut. Insgesamt emmitieren sie etwas zu 'warm', d.h. zuviel Energie im roten Bereich. Auch gibt's eine kleine Delle bei ca. 500nm. Verglichen mit einer 'normalen' weißen LED waren sie aber sehr viel näher am Sonnenlichtspektrum. Ich muß mal suchen, ich hatte damals auch etliche Spektren selbst gemessen...

viele Grüße, Jan.

 

[ZiLi]

... für Photosyntheseversuche mit Algen recht intensiv nach LEDs gesucht, die dem Sonnenlicht möglichst nahe kommen. Die Luxeon warm white waren da überraschend gut [...] Verglichen mit einer 'normalen' weißen LED waren sie aber sehr viel näher am Sonnenlichtspektrum. Ich muß mal suchen, ich hatte damals auch etliche Spektren selbst gemessen...

Mensch klasse. So Vergleichsspektren als Kurvenschar hier mal zu sehen wäre richtig gut.

Den unterschiedlichen Farbseheindruck des Nachts bei verschiedenen LED-Typen habe gerade ich als rot-grün-Schwächler deutlich wahrgenommen. Speziell die auf maximale Leistung optimierten Cree XR(E) und SSC sind für mich hier nicht sehr befriedigend (das 470nm-Loch und im "Weissmach-"Gegenzug die zu steil abfallende Flanke im Bereich oberhalb 600nm sind hier wohl verantwortlich), während die alten Luxeons und überraschenderweise auch die neuen Rebels ein für meine Augen deutlich natürlicheres Licht liefern - hauptsächlich wohl, weil diese im Rotbereich nicht so schnell abfallen, weniger wegen eines nicht so tiefen Blauloches.

Und ähnliches habe ich auch schon von einigen Waidmännern(/innen) gehört bzw. gelesen, welche bis heute "heisse" Lampen z.B. bei der Nachsuche bevorzugen.

-ZiLi-

 

[ZiLi]

AW: Ich habe heute mal in meine Fenix P1 geschaut

[...] Ich frage deshalb, weil ich kürzlich meine P1 mit einer Seoul SSC-P4 aufrüsten wollte, aber den Zugang nicht gefunden habe [...] Meine P1 mit LUXIII hat als einzige meiner Fenixe einen angenehm warmen Tint und ich möchte sie keinesfalls ruinieren [...]

Aehem. Jetzt bin ich aber etwas confused. Einerseits auf SSC umbauen wollen aber andererseits den Tint der Lux3 nicht verlieren wollen? Das geht doch nicht zusammen, da der Tint doch vom Emitter (also der Kombination von Die und Phosphor) kommt. Oder handelt es sich um zwei verschiedene P1 und ich habs nur nicht kapiert?

Davon abgesehen: Was den Tint und die Weite des Spektrums angeht (Stichwort Farbsehen bei Dunkelheit mit Lampe) habe ich bisher mit Lampen mit Luxeon-Emittern (egal ob 1W, LuxIII oder Rebel) immer noch die besten Erfahrungen gemacht - da kann zur Zeit keine Cree/SSC bestückte Lampe mithalten - schlicht weil Lumen-Optimierung mit Abstrichen bei der Bandbreite der Phosphor-Subspektren bezahlt werden muss. Und so werde ich mich auch nicht von meinen Luxeons trennen.

Aber als Alternative könnte man natürlich eine SSC/Cree mit einem Warmton-Binning wählen, wenngleich das natürlich auch wieder nicht das letzte Quentchen Helligkeit rausholt. Aber das wäre immerhin ein nutzbarer Kompromiss aus nahezu optimaler Leistung bei noch akzeptablem Spektrum.

-ZiLi-

 

[Hiltihome]

AW: Ich habe heute mal in meine Fenix P1 geschaut

Hallo ZiLi,

Deine Frage beantworte ich gerne.

Ich suche mir die SSC-P4 mit meinem Wunsch Farbton mit meiner einfachen Teststation für Emitter aus. Das klappt mittlerweile recht gut.


Deine positiven Erfahrungen mit LUXI und LUXIII kann ich allerdings nicht nachvollziehen, im Gegenteil.
Die Abweichung vom für mich erwünschten Tint sind bei den SSC-P4 viel geringer, als bei den LUX LEDs. Rebel habe ich zu wenig, um zu werten.
Die Aussagen gehen aber dahin, dass die Rebel angenehm warm leuchten. Meine einzige Lampe mit Rebel LED hat einen violetten Tint im Spillbeam...gefällt mir überhaupt nicht....

Meine erste P1 war ein abschreckendes Beispiel für die Luxeon Lotterie..




Heinz