{"id":1328,"date":"2016-04-10T19:33:34","date_gmt":"2016-04-10T17:33:34","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ledclusive.de\/blog\/?p=1328"},"modified":"2024-10-11T08:46:13","modified_gmt":"2024-10-11T06:46:13","slug":"ies-tm-30-15-farbwiedergabeindex-rf-rg","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.LEDclusive.de\/blog\/ies-tm-30-15-farbwiedergabeindex-rf-rg\/","title":{"rendered":"IES TM-30-15 Neuer Standard zur Farbwiedergabe-Bestimmung"},"content":{"rendered":"

IES publizierte einen neuen Standard zur Bestimmung der Farbwiedergabe von Leuchtmitteln und Leuchten. (TM-30-15)<\/h2>\n

\"Lighting<\/a>Dieser Artikel informiert anschaulich \u00fcber die Funktion und Nachteile bisheriger, bekannter Farbwiedergabeparameter (Ra, Re, GAI) und leitet dann verst\u00e4ndlich \u00fcber zu den neuen Indizies Rf<\/sub> und Rg<\/sub> aus dem IES-Standard TM-30-15<\/strong><\/a>.<\/p>\n

Die nachstehend dargestellten Messungen wurden mit dem Smart-Spektrophotometer Lighting Passport Pro Standard des Herstellers Asensetek durchgef\u00fchrt.<\/p>\n

Ra<\/sub> (=CRI) kennt nur 8 Referenzfarben<\/h3>\n

Der seit 1965 verwendete und bekannteste Lichtparameter neben der Farbtemperatur ist der Farbwiedergabeindex Ra (bzw. engl. CRI- Color Rendering Index.)<\/a> In der Lichtmesstechnik wird die F\u00e4higkeit von Licht gepr\u00fcft wie gut die bekannten 8 Referenzfarben (TCS) abgebildet werden k\u00f6nnen. So wurden z.B. bei Leuchtstoffr\u00f6hren die Konversionsschichten auf diese Farben optimiert (3 Band\/5Band) und auch das Konvertierungsmaterial (h\u00e4ufig als Phoshor bezeichnet) f\u00fcr die LEDs folgte dieser Vorgabe.<\/p>\n

Das dies nicht gen\u00fcgte, zeigt dann die Erweiterung auf 14 bzw. 15 Referenzfarben (incl. Asia Skin-Color) insbesondere mit R9<\/sub> f\u00fcr „rot“ und unter der Bezeichnung Re<\/sub> (f\u00fcr e<\/strong>rweitert) bekannt.<\/p>\n

Erw\u00e4hnenswert noch ein Lichtparameter der Filmindustrie TLCI (Television Lighting Consistency Index)<\/a>, welcher auf 24 Referenzfarben basiert.<\/p>\n

CIE1931 oder CIE1976 Farbdiagramm und seine vielen anderen Farben<\/h3>\n

\"131px-CIE-Normfarbtafel\"<\/p>\n

Die 1931 bzw. 1976 entwickelten Farbdiagramme zeigen alle Farben, welche das menschliche Auge wahrnehmen kann. Dieses urspr\u00fcnglich in Anlehnung an drei versch. Rezeptoren des Auges aufgebaute drei-dimensionale Gebilde stellt den sogenannten Farbraum (engl. Gamut) dar.<\/p>\n

Durch eine mathematischen Definition (z.B. x+y+z=1) ist es m\u00f6glich diese Diagramme zweidimensional (x,y-Koordinaten f\u00fcr CIE1931) darzustellen. Bekannt als „Farbsegel“, „Horseshoe-Diagram“ o.\u00e4.<\/p>\n

Eine ideale Lichtquelle verf\u00fcgt somit \u00fcber die M\u00f6glichkeit all diese Farben abzubilden. Sp\u00e4testens hier wird klar, dass der Ra<\/sub> oder Re<\/sub> maximal eine kleine Stichprobe darstellt.<\/p>\n

Farbraum (Gamut) und sein Index GAI (Gamut Area Index)<\/h3>\n

\"Farbraum<\/a>Einen extrem begrenzten Farbraum kennen wir aus der Fernsehtechnik, wo insbesondere durch die Verwendung von RGB (Rot-Gr\u00fcn-Blau) und Mischung dieser einen Farbraum als Dreieck aufgespannt. Farben ausserhalb k\u00f6nnen nicht erzeugt werden. Es ist nur ein begrenzte S\u00e4ttigung an Farben m\u00f6glich.Ein Qualit\u00e4tskriterium war somit die Gr\u00f6\u00dfe des Dreiecks, bzw. abgeleitet von den Farborten von RGB. Soweit die Veranschaulichtung des Begriffes Farbraum.<\/p>\n

Einige namhafte LED-Hersteller sind bereits in den letzten Jahren dazu \u00fcbergegangen und haben ihren Datenbl\u00e4ttern noch den Wert GAI hinzugef\u00fcgt. Dieser ist ein Indikator, wie gut die (Oktaeder-) Fl\u00e4che, welche\u00a0 durch die acht Referenzfarben des Ra<\/sub> definiert wird, von der Lichtquelle quasi „beleuchtet“ wird.<\/p>\n

Ist die von Lichtquelle erreichte Fl\u00e4che gleich gro\u00df wie das Referenzoktaeder spricht man von einem GAI = 100. Dieser Wert kann bei guten Leuchtmitteln sogar > 100 werden. N\u00e4mlich dann, wenn der abbildbare Gamut gr\u00f6\u00dfer als der des Ra<\/sub>-Oktaeders ist.<\/p>\n

Experten nennen den Index GAI gerne den „Lebhaftigkeitsindex“, denn gerade z.B. in Museen kennzeichnet die S\u00e4ttigung von Farben bei Gem\u00e4lden deren „Lebhaftigkeit“.<\/p>\n

Kurzum erst eine Betrachtung von beiden Indizes gibt Auskunft \u00fcber „Farbechtheit“ und „Farbs\u00e4ttigung“.<\/p>\n

Folgende Kombinationen sind m\u00f6glich:<\/p>\n\n\n\n\n\n
<\/td>\nCRI klein<\/td>\nCRI hoch<\/td>\n<\/tr>\n
GAI klein<\/td>\nweder Farbtreue noch Farbs\u00e4ttigung erkennbar<\/td>\nGute Farbtreue, doch „fades“ Bild<\/td>\n<\/tr>\n
GAI hoch<\/td>\nBuntes Bild, jedoch fehlende oder falsche Farben<\/td>\nNaturgetreue Abbildung. Farbton
\n-und S\u00e4ttigung sind optimal.<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Kurzum: Zwei Leuchtmittel mit identischen Werten in CCT, CRI, MacAdam bzw. Farbort k\u00f6nnen vollst\u00e4ndig unterschiedliche Lichtwirkung ergeben. Grund genug f\u00fcr die Einf\u00fchrung von TM30-15.<\/p>\n

Mit dieser Einleitung ist der neue Lichtparameter und IES-Standard TM30-15 schnell erkl\u00e4rt.<\/h3>\n

Fidelity-Index Rf<\/sub><\/h4>\n

Unzul\u00e4nglich bei obiger Betrachtung bleiben z.B. Farben wie R9<\/sub> (rot) und und da es verschiedene „Rot“ gibt und auch noch viele weitere Farben greift der neue Standard auf 99 Referenzfarben<\/strong> (CES = Colour Evaluation Samples) zur\u00fcck. Diese sind \u00fcber den gesamten Farbraum verteilt. Nach Messung mit dem Lichtspektrometer<\/a> vergleicht dieses die ermittelten Farborte mittels aufwendigem Rechenverfahren mit den Referenzfarborten und bildet daraus den sogenannten Fidelity-Index Rf<\/sub>.
\n(Quasi ein Profi – CRI)<\/p>\n

Gamut-Index Rg<\/sub><\/h3>\n

Zur Analyse der Farbs\u00e4ttigung, sowie ggf. Farbtonverschiebung wurde ein kreisf\u00f6rmiger Farbraum aus 16 Farborten festgelegt. (\u00e4hnlich GAI)<\/p>\n

Der daraus resultierende Kreis gilt als Referenzfl\u00e4che. Abweichungen von dieser Fl\u00e4che lassen R\u00fcckschl\u00fcsse hinsichtlich Farbs\u00e4ttigung zu. Werte \u00fcber 100, analog zur obigen GAI-Betrachtung sind m\u00f6glich.<\/p>\n

Die graphische Umsetzung erlaubt weiterf\u00fchrende Auswertungen.<\/h3>\n

\"TM-30-15<\/p>\n

So zeigt die Grafik links eine LED-Lampe mit einem \u00fcbers\u00e4ttigten Gr\u00fcnbereich. Das findet man leider h\u00e4ufig bei billigen LED-Lampen. Dadurch wird die spektrale Dichte passend f\u00fcr die V-Lambda optimiert und damit der Lumen-Wert nach oben getrickst.<\/p>\n

Leider werden jedoch z.B. die roten Farbbereiche nicht nicht ges\u00e4ttigt. Entsprechend liegt der R9<\/sub> bei -8.<\/p>\n

Weitere Werte der Messung ergaben:<\/p>\n

Ra = 70
\nRe = 61
\nGAI=53,5
\nDuv=0,0029 (Abweichung von Black body line)<\/p>\n

Diese graphische Darstellung erlaubt somit lokale Abweichungen vom Referenzkreis sofort zu erkennen und erm\u00f6glicht somit eine schnelle Aussage der farbabh\u00e4ngigen S\u00e4ttigungsgrade.<\/p>\n

\"TM-30-15In der alternativen Grafikdarstelung (rechts) ist dar\u00fcberhinaus die Farbtonverschiebung durch Vektoren zu erkennen<\/p>\n

Zwar wurde hier ein guter Wert f\u00fcr den Gamut-Index Rg<\/sub> = 97 erreicht, doch betrachtet man die Farbtonabweichung, gezeigt \u00fcber die gr\u00fcnen Pfeile, so erkennt man hier deutlich, warum der Fidelity-Index Rf<\/sub> = 68 so niedrig ist. (vgl. Ra<\/sub>=70)<\/p>\n

Viele lange Pfeile auch entlang des Referenzkreises m\u00f6gen ggf. einen 1:1 Gamut zeigen. Nur in Verbindung beider Werte ist eine finale qualitative und quantitative Bewertung des Leuchtmittels oder Leuchte m\u00f6glich.<\/p>\n

Fidelity-und Gamut-Index innerhalb eines Diagramms<\/h3>\n

\"Fidelity<\/p>\n

Entsprechend hat das IES-Gremium sich f\u00fcr eine Darstellung beider Werte in einem Koordinatensystem entschieden.<\/p>\n

So ist eine Bewertung des oder der Leuchtmittel(s) mit einem Blick m\u00f6glich.<\/p>\n

Linke Abbildung zeigt das Ergebnis einer Messreihe verschiedenster LED-Lampen, Gl\u00fchlampen, sowie Leuchtstofflampen.<\/p>\n

Eindeutig identifizierbar ist definitiv die Gl\u00fchlampe rechts an der Spitze mit Rf<\/sub>=100, Rg<\/sub>=100 und stellt somit das Optimum dar.<\/p>\n

Beispiele von Messungen mit dem Lichtspektrometer Lighting Passport von Asensetek<\/a><\/h3>\n\n\n\n
Sonnenlicht direkt 17 Uhr<\/strong>CCT = 5162 K
\nRa = 99
\nRe = 99
\nGAI=89,6
\nTLCI = 98<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n99<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n100<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spektrum<\/td>\n\"Foto<\/td>\n<\/tr>\n
\"06-tm30-color-vector-masked\"<\/td>\n\"Sonnenlicht<\/td>\n\"TM30-15<\/td>\n<\/tr>\n
Blauer Himmel 17 Uhr<\/strong>CCT = 7349 K
\nRa = 99
\nRe = 99
\nGAI = 101,9
\nTLCI = 100<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n99<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n101<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spectrum<\/td>\n\"blauer<\/td>\n<\/tr>\n
\"Gamut<\/td>\n\"Fidelity<\/td>\n\"Gamut<\/td>\n<\/tr>\n
Gl\u00fchlampe E27 40W<\/strong>CCT = 2678 K
\nRa = 100
\nRe = 100
\nGAI = 47,7
\nTLCI = 100<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n100<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n100<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spektrum<\/td>\n\"Gluehlampe<\/td>\n<\/tr>\n
\"06-tm30-color-vector-masked\"<\/td>\n\"Gl\u00fchlampe<\/td>\n\"Gl\u00fchlampe<\/td>\n<\/tr>\n
Tageslicht, Sonnenlicht oder Gl\u00fchlampe stellen eine idealle Lichtquelle dar. Rg und Rf finden sich jeweilig in der Spitze des TM30-15 Dreieckdiagramms.<\/td>\n<\/tr>\n
Energiesparlampe <\/strong>CCT = 2588 K
\nRa = 85
\nRe = 77
\nGAI = 42,7
\nTLCI = 52,9<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n74<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n103<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spektrum<\/td>\n\u00a0\"Energiesparlampe<\/td>\n<\/tr>\n
\"Gamut<\/td>\n\"Falsche<\/td>\n\"Fidelity<\/td>\n<\/tr>\n
LED-Lampe China (billig)<\/strong>CCT = 2888 K
\nRa = 54
\nRe = 40
\nGAI = 44,7
\nTLCI = 21,6<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n54<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n86<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spektrum<\/td>\n\"billige<\/td>\n<\/tr>\n
\"China<\/td>\n\"Farbtonverschiebungen<\/td>\n\"TM3015<\/td>\n<\/tr>\n
Die Schwachstellen von billigen Lampen und auch Energiesparlampen werden mittels TM30-15<\/strong> schnell aufgedeckt. Selbst der hohe Rg<\/sub> der Energiesparlampe gen\u00fcgt nicht, um in die „Spitzenposition“ zu gelangen.<\/td>\n<\/tr>\n
LEDON-LED-Lampe<\/strong>CCT = 2673 K
\nRa = 91
\nRe = 88
\nGAI = 45,7
\nTLCI = 89<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n90<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n100<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spectrum<\/td>\n\"LEDON<\/td>\n<\/tr>\n
\"Rg<\/td>\n\"Farbechtheit<\/td>\n\"Sehr<\/td>\n<\/tr>\n
Muster-LED-Lampe kaltweiss<\/strong>CCT = 5291 K
\nRa = 97
\nRe = 95
\nGAI = 96,1
\nTLCI = 96,5<\/p>\n\n\n\n\n\n\n
TM-30-15 Rf<\/td>\n91<\/td>\n<\/tr>\n
TM-30-15 Rg<\/td>\n101<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/td>\n\"Spektrum<\/td>\n\"Musterlampe<\/td>\n<\/tr>\n
\"rot<\/td>\n\"Vector<\/td>\n\"TM30-2015<\/td>\n<\/tr>\n
Die LEDON Lamp GmbH hat sich zum Ziel gesetzt bestm\u00f6glich LED-Leuchtmitteln<\/a> zu entwickeln, die nahe der Gl\u00fchlampe sind. Die TM-30-15 Indizes zeigen eine gelungene Umsetzung.Auch eine auf der L&B2016 kostenlos erhaltene LED-Musterlampe eines taiwanischen Herstellers zeigt bemerkenswerte gute Indizes. Auff\u00e4llig jedoch ist die etwas „\u00dcbers\u00e4ttigung“ in Rot. Wohl zur Erreichung eines guten R9<\/sub>-Wertes.(98)<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Wie obige Beispiele zeigen ist der neue lichttechnische Parameter TM30-15 wohl eine gelungene Umsetzung. Auch die Messung der Parameter ist heute mit preiswerten Smartspektrometern m\u00f6glich. Asensetek scheint zur Zeit der einzige Hersteller von Lichtspektrometer zu sein, welche diese Berechnung bereits in ihre Ger\u00e4te integriert haben.
\nAlle anderen m\u00fcssen sich zur Zeit noch die M\u00fche machen, diese Parameter \u00fcber einen Import der Spektrumstabellen in eine Excel-Makro-Datei zu berechnen.<\/p>\n

Video „New Color Metrics, IES TM-30-15 – IES Oct.2015 Meeting<\/h3>\n

Weitere umfangreiche Informationen zeigt auch folgendes Video. Es zeigt die Vorstellung von TM-30-15 w\u00e4hrend einem IES-Meeting im Oct 2015 durch Michael Royer.
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