Farbunterschiede zwischen Leuchten: Binning und Farbtemperatur

Gleiche Kelvinzahl, anderes Weiß

Die Meldung ist fast immer dieselbe: Die Anlage wurde erweitert oder einige Leuchten wurden ersetzt, und nun sieht der Auftraggeber einen Unterschied. Im Büro fällt es in einem durchgehenden Lichtband an einer weißen Decke auf: Ein Segment wirkt etwas gelblicher, das nächste etwas bläulicher oder sogar leicht rosa. In einer Halle mit Hallenstrahlern in 8 bis 12 Metern Höhe sehen Sie es am Boden als Flecken mit einem leicht anderen Farbton. Im Außenbereich zeigt es sich entlang einer Straße, auf der jeder dritte Lichtmast ein anderes Weiß liefert.

Auf der Verpackung steht bei allen 4000K. Diese Zahl stimmt, und doch sagt sie weniger aus, als Sie denken. Die Farbtemperatur ist eine einzige Zahl für eine Farbe, die eigentlich zwei Koordinaten braucht.

Was Kelvin nicht verrät

Die Farbtemperatur beschreibt nur, wo eine Lichtfarbe auf der Linie von warm nach kalt liegt. Der Nennwert 4000K ist dabei eine Klasse, kein Messwert: Je nach angewandter Norm kann diese Klasse grob 3.700 bis 4.300 K umfassen. Zwei Leuchten, die beide korrekt mit 4000K bezeichnet sind, können also mehrere hundert Kelvin auseinanderliegen.

Noch wichtiger ist die Abweichung quer zu dieser Linie. Eine Lichtfarbe kann bei exakt gleichem Kelvinwert oberhalb des Planckschen Kurvenzugs liegen (grünlich) oder unterhalb (rosa). Gerade diese Grün-Rosa-Abweichung nimmt das Auge am stärksten wahr, und sie steht nirgends auf dem Karton. Hinzu kommt die Farbwiedergabe: Eine Leuchte mit Ra 80 und eine mit Ra 90 ergeben bei gleicher Farbtemperatur ein anderes Bild auf farbigen Flächen, vor allem bei Rottönen und Hauttönen.

Binning und MacAdam-Ellipsen

Ein LED-Hersteller kann die Farbe eines Chips nicht auf den Nanometer genau steuern. Nach der Produktion werden die Chips deshalb gemessen und nach Lichtstrom, Spannung und Farbort sortiert. Dieses Sortieren heißt Binning. Je kleiner das Bin, desto teurer der Chip, weil ein größerer Teil der Produktion außerhalb der engen Grenzen liegt.

Die Größe eines solchen Farb-Bins wird in MacAdam-Ellipsen angegeben, in Datenblättern meist als SDCM (englisch: standard deviation of colour matching). Eine Ellipse mit 1 Stufe ist der Bereich, in dem ein geschultes Auge unter Laborbedingungen gerade noch keinen Unterschied erkennt. In der Praxis gelten diese Faustregeln:

• 1 bis 2 SDCM: nicht unterscheidbar, auch nicht nebeneinander. In der Regel nur für Museen und farbkritische Arbeitsplätze erforderlich.
• 3 SDCM: nebeneinander in einem Lichtband kaum sichtbar. Eine häufig gestellte Anforderung für Büro, Einzelhandel und Gesundheitswesen.
• 5 SDCM: innerhalb einer Leuchte unsichtbar, aber zwischen zwei Leuchten an einer weißen Decke sichtbar. Üblich bei Hallen- und Außenbeleuchtung.
• 7 SDCM: deutlich sichtbar. Das entspricht etwa der Breite einer ganzen Kelvin-Nennklasse.

Eine Leuchte mit 5 SDCM ist also kein schlechtes Produkt. Zwei Bins aus zwei Lieferungen können jedoch auf gegenüberliegenden Seiten des Zielpunkts liegen und addieren sich dann zu einem Unterschied, den jeder sieht.

Die Ursachen aus der Praxis

Meist ist nicht ein einzelner Faktor verantwortlich, sondern eine Kombination. Gehen Sie diese Liste durch, bevor Sie eine Leuchte reklamieren:

• Zwei Produktionschargen. Die Nachbestellung stammt aus einer späteren Charge mit einem anderen Chip-Bin oder einer neuen Generation des LED-Moduls. Gleiche Artikelnummer, anderer Farbort.
• Gemischte Serien. Ein UFO-Hallenstrahler neben einer Linearleuchte aus einer anderen Serie, beide 4000K, zeigt fast immer einen Unterschied.
• Falsche Einstellung. Bei Leuchten mit einstellbarer Farbtemperatur, etwa den Mastaufsatzleuchten von POLARIS mit 2200, 3000 und 4000K, ist ein Exemplar schlicht anders eingestellt.
• Alterung. Nach einigen Jahren verschiebt sich der Farbort einer LED leicht, und eine Polycarbonat-Abdeckung vergilbt. Eine neue Leuchte zwischen alten wirkt dann kälter und heller.
• Andere Optik oder Diffusor. Eine opale Abdeckung mischt das Licht anders als eine klare Linse, auch bei identischen LEDs.
• Dimmstufe. Bei niedrigen Dimmstufen verschiebt sich der Farbort geringfügig. Zwei Gruppen auf unterschiedlichem Dimmniveau zeigen das als Farbtonunterschied.

So vermeiden Sie es bei Nachbestellungen

Farbunterschiede lassen sich günstiger vermeiden als beheben. Diese Vereinbarungen kosten nichts extra:

• Bestellen Sie das gesamte Projekt auf einmal, inklusive 3 bis 5 Prozent Reserve aus derselben Lieferung. Lagern Sie diese Reserve getrennt mit einem Projektetikett.
• Legen Sie die Toleranz fest, im Leistungsverzeichnis oder in der Angebotsanfrage: maximal 3 SDCM für Büro und Einzelhandel, maximal 5 SDCM für Hallen und Außenbereich.
• Bewahren Sie Bestellnummer und Produktionsdatum der Leuchten auf. Geben Sie beides bei jeder Nachbestellung an, dann lässt sich prüfen, ob dieselbe Charge noch lieferbar ist.
• Ergänzen Sie je Zone, nicht je Leuchte. Stammt eine Nachbestellung aus einer anderen Charge, montieren Sie sie in einem eigenen Raum, Flur oder Regalgang. Einen Unterschied zwischen zwei Räumen sieht niemand, einen Unterschied innerhalb eines Lichtbands sieht jeder.
• Ersetzen Sie am Ende der Lebensdauer je Reihe oder je Raum, nicht Stück für Stück.
• Prüfen Sie die Einstellung jeder Leuchte mit einstellbarer Farbtemperatur, bevor sie montiert wird.

Wo ein Unterschied akzeptabel ist und wo nicht

Je näher die Leuchten beieinander hängen und je weißer die Umgebung, desto strenger müssen Sie sein. Ein nahtlos gekoppeltes Lichtband von LINEA mit UGR<21 an einer weißen Bürodecke verträgt keinen sichtbaren Unterschied: Die Segmente berühren sich, und der Betrachter sitzt 2,5 Meter darunter bei 500 Lux auf dem Schreibtisch. Hier sind 3 SDCM aus einer einzigen Lieferung die einzig sichere Wahl.

Hallenstrahler von ATRIA hängen in 8 bis 12 Metern Höhe mit mehreren Metern Abstand. Ein Unterschied von 5 SDCM ist am Boden noch erkennbar, wird aber selten als störend empfunden, erst recht auf grauem Beton bei 200 bis 300 Lux. Im Außenbereich, entlang einer Straße mit Leuchten von VIA in Schutzart IP66 auf Lichtmasten mit 60 mm Zopfmaß und 25 bis 35 Metern Mastabstand, ist die Umgebung dunkel und das Auge vergleicht weniger direkt. Mischen Sie dort 2700K mit 3000K, sehen Sie es dennoch: Das ist kein Bin-Unterschied mehr, sondern eine andere Klasse.

Häufige Fragen