Um den Farbwiedergabeindex (CRI) und die Lumen zu verstehen

Wie bei vielen anderen Aspekten der Farbwissenschaft müssen wir auf die spektrale Leistungsverteilung einer Lichtquelle zurückkommen.
Der Farbwiedergabeindex (CRI) wird berechnet, indem das Spektrum einer Lichtquelle untersucht und anschließend das Spektrum simuliert und verglichen wird, das von einer Reihe von Testfarbmustern reflektiert würde.
Der CRI berechnet die spektrale Leistungsverteilung (SPD) von Tageslicht bzw. Schwarzkörperlicht. Ein höherer CRI-Wert bedeutet, dass das Lichtspektrum dem von natürlichem Tageslicht (höhere Farbtemperaturen) oder Halogen-/Glühlampenlicht (niedrigere Farbtemperaturen) ähnelt.

Die Helligkeit einer Lichtquelle wird durch ihre Lichtstärke beschrieben, die in Lumen gemessen wird. Helligkeit hingegen ist eine rein menschliche Wahrnehmung! Sie wird durch die Wellenlängen bestimmt, für die unsere Augen am empfindlichsten sind, und die in diesen Wellenlängen enthaltene Lichtenergie. Ultraviolettes und infrarotes Licht bezeichnen wir als „unsichtbar“ (d. h. ohne Helligkeit), weil unsere Augen diese Wellenlängen schlichtweg nicht als wahrgenommene Helligkeit „erfassen“, unabhängig von der darin enthaltenen Energie.
Die Funktion der Leuchtkraft

Zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts entwickelten Wissenschaftler Modelle des menschlichen Sehsystems, um besser zu verstehen, wie das Phänomen der Helligkeit funktioniert. Das grundlegende Prinzip dahinter ist die Leuchtdichtefunktion, die die Beziehung zwischen Wellenlänge und Helligkeitswahrnehmung beschreibt.

Die gelbe Kurve stellt die Standard-Photopische Funktion dar (oben).
Die Leuchtdichtekurve erreicht ihr Maximum zwischen 545 und 555 nm, was einem limettengrünen Farbspektrum entspricht, und fällt bei höheren und niedrigeren Wellenlängen rapide ab. Besonders kritisch ist, dass die Leuchtdichtewerte jenseits von 650 nm, was dem roten Farbspektrum entspricht, extrem niedrig sind.
Das bedeutet, dass rote, dunkelblaue und violette Lichtwellenlängen nicht geeignet sind, Dinge hell erscheinen zu lassen. Grüne und gelbe Lichtwellenlängen hingegen erzeugen die größte Helligkeit. Dies erklärt, warum Warnwesten und Textmarker typischerweise gelb-grüne Farben verwenden, um ihre Leuchtkraft zu erzielen.
Vergleicht man die Leuchtdichtefunktion mit dem Spektrum des natürlichen Tageslichts, wird deutlich, warum ein hoher Farbwiedergabeindex (CRI), insbesondere ein R9-Wert für Rottöne, im Widerspruch zur Helligkeit steht. Ein breiteres, volleres Spektrum ist fast immer vorteilhaft, wenn ein hoher CRI angestrebt wird, während ein schmaleres Spektrum im grün-gelben Wellenlängenbereich die effektivste Methode ist, um eine höhere Lichtausbeute zu erzielen.

Aus diesem Grund werden Farbqualität und Farbwiedergabeindex (CRI) bei der Optimierung der Energieeffizienz fast immer vernachlässigt. Zugegebenermaßen gibt es jedoch einige Anwendungen, wie zum Beispiel …AußenbeleuchtungBei manchen wird der Effizienz mehr Bedeutung beigemessen als der Farbwiedergabe. Ein Verständnis der zugrunde liegenden physikalischen Prinzipien kann hingegen sehr hilfreich sein, um bei der Planung von Beleuchtungsanlagen eine fundierte Entscheidung zu treffen.