Variable Farbtemperaturen Ein Wechselspiel bei den Farbtemperaturen

Die stufenlose Veränderung der Farbtemperatur bei der Spot- und Downbeleuchtung galt bisher als Problem. Wir zeigen Ihnen eine punktförmige Lichtquelle mit variabler Farbtemperatur.

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Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

EBV Elektronik GmbH & Co. KG

congatec GmbH

Sharp Devices Europe GmbH

Welche Farbtemperatur von Menschen als angenehm empfunden wird, hängt stark von Tageszeit und Aktivität ab. Untersuchungen haben gezeigt, dass über den Tag wechselnde Farbtemperaturen zum Wohlbefinden und somit zur Produktivität von Menschen beitragen. Hersteller von Flächenbeleuchtungen und Lichtleisten, wie sie üblicher Weise in Büros eingesetzt werden, haben daher bereits Lösungen mit veränderbarer Farbtemperatur entwickelt.

Diese basieren in der Regel auf einem Raster von LEDs aus dem unteren und mittleren Leistungsbereich mit unterschiedlichen Farbtemperaturen, wie sie beispielsweise auch Sharp in Form der Pico Zenigata anbietet. Die kalt- und warmweißen LEDs werden dabei separat angesteuert, so dass sich über die Lichtmischung in der Leuchte die Farbtemperatur justieren lässt. Ein Diffuser unterstützt dabei unter Umständen die Durchmischung des Lichts und sorgt damit für eine homogene Abstrahlung.

Was für Flächenbeleuchtungen und Lichtleisten funktioniert, lässt sich aber nicht ohne weiteres auf Spotbeleuchtungen übertragen.

Es gibt Ansätze, bei denen unterschiedliche Farb-LEDs und Weißlicht LEDs auf einer Leiterplatte mit rund 10 cm Durchmesser integriert werden. Diese Multipunktlichtquellen haben jedoch den Nachteil, dass sich die Lichtanteile nicht unbedingt ausreichend homogen mischen, wenn sie über Reflektoren oder Linsen gebündelt werden, wodurch mehrfache und eine teils farblich unterschiedliche Schattenbildung entsteht, was für viele Anwendungen nicht akzeptabel ist.

Diffuser können zwar die Durchmischung der verschiedenen Lichtanteile verbessern, führen aber zu Transmissionsverlusten und gehen daher deutlich zu Lasten der Gesamteffizienz des Spots oder des Downlights. Abgesehen davon sind komplexe Multipunktlichtquellen aus Einzel-LEDs mit veränderbarer Farbtemperatur eine recht komplexe Angelegenheit.

Unterschiedliche Farbtemperaturen aus einem LED-Array

Sharp hingegen hat es geschafft, ein kompaktes LED-Modul zu konstruieren, das gleichzeitig warmweißes und kaltweißes Licht abstrahlt und das bei einer Licht emittierenden Oberfläche (LES) mit einem Durchmesser von 17 mm. Die Farbtemperatur des neuen Arrays mit der Bezeichnung Tiger-Zenigata-LED lässt sich daher stufenlos im Bereich von 2700 bis 5700 K skalieren. Je nach Farbtemperatur emittiert das Modul einen Lichtstrom von 1900 bis 2200 lm bei einer Leistungsaufnahme von ungefähr 25W.

Dank der kompakten, runden LES hat die Tiger-Zenigata-LED die optischen Eigenschaften einer punktförmigen Lichtquelle. Das vereinfacht das Design der Optik von Leuchten und verhindert die Bildung von Mehrfachschatten, wie sie bei Multipunktlichtquellen auftreten können. Auch ist das Licht des neuen Arrays von sehr hoher Qualität über die gesamte Bandbreite der Farbtemperaturen, mit CRI Werten von maximal 92 im kaltweißen Bereich bis hin zu 94 bei warmweißer Tönung. Dies sorgt für eine naturgetreue Farbwiedergabe der angestrahlten Objekte. Damit ist die Tiger Zenigata als Leuchtmittel für Strahler und Downlights mit veränderbaren Weißlichttönen prädestiniert.

Streifen als Grundlage – LED mit 168 blauen Dies

Ihren Namen erhielt die Tiger Zenigata aufgrund des Streifenmusters. Die Licht emittierende Oberfläche besteht aus insgesamt 168 blauen Dies, die streifenweise mit unterschiedlichen Mischungen aus rotem und grünem Phosphor beschichtet sind, welche die warm- und kaltweißen Lichtanteile erzeugen. Die alternierenden Streifen sind in zwei unabhängigen Stromkreisen verschaltet. Der Schaltkreis für 2700 K Lichtanteil besteht aus 96 einzelnen LED Dies, die in acht parallelen Serien aus 12 LEDs angeordnet sind, während der 5700-K-Lichtanteil von 72 Dies erzeugt wird, die in sechs parallelen Serien aus ebenfalls 12 LEDs verschaltet sind.

Beide Stromkreise benötigen eine Vorwärtsspannung von jeweils 37 V bei einer maximalen Bestromung von 700 mA, wobei das Modul allerdings nur für eine Gesamtleistungsaufnahme von 25W spezifiziert ist. Die Steuerung der Farbtemperatur erfolgt dabei wechselseitig über eine unterschiedliche Bestromung der warm- und kaltweißen LED-Streifen. Mit einiger Erfahrung lässt sich die Ansteuerung der Tiger-Zenigata-Module so austarieren, dass das Lichtspektrum des Arrays bei jeder Farbtemperatur zwischen 2700 und 5700 K der Strahlung eines idealen schwarzen Körpers und somit dem Spektrum des natürlichen Lichts entspricht.

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