Leuchtmittel und Farbwiedergabe

Was haben viele wirklich gute Unterwasserfotos gemeinsam?
Neben einem spannenden Motiv, meist auch brillante Farben und satte Kontraste.

Unterschiedliche Farbwiedergabe von Lampen

Je nach dem, welches Licht du verwendest, wirkt das Bild anders.

Leider gehen die Farben beim Tauchen, mit zunehmender TiefeWasser hat als Medium, auf die Fotografie einige Auswirkungen. Welche Besonderheiten auftreten oder wie du mit Schwebeteilchen umgehst, liest du im Artikel zur Sicht unter Wasser., immer weiter verloren. Um kräftige Farben auch noch in 30 Metern Tiefe zu sehen, bist du auf auf künstliche Lichtquellen angewiesen. Von Blitzen über Lampen findest du eine große Bandbreite verschiedener Lichtquellen.

Deshalb möchte ich dir zeigen, dass Licht nicht immer schönes Licht ist, und welche technischen DatenNeben der Farbwiedergabe spielt auch die Lichtleistung eine große Rolle. Deshalb erkläre ich in einem anderen Artikel, den Unterschied zwischen Lux und Lumen beim Kauf von Lampen oder Blitzen, wichtig sind.

 

Die Farbwiedergabe (CRI oder Ra)

Vielleicht kennst du den Effekt schon aus deiner Wohnung. Jede Lampe erzeugt ein unterschiedliches Licht. Halogen ist wärmer, während LEDs kühles, schon fast bläuliches Licht erzeugen.
Dieser Effekt wird mit der Lichtfarbe beschrieben und kann über den Weißabgleich Den Weißabgleich solltest du schon unter Wasser vornehmen. Wie das funktioniert, und welche Einstellung am besten passt, liest im Artikel zur Farbkorrektur. Fotografierst du in RAW, kannst du den Weißabgleich auch noch nachträglich anpassen.deiner Kamera kontrolliert werden.

Aber es gibt einen zweiten Effekt der bei Kustlicht auftritt.
Nicht jede Lampe ist in der Lage alle Farben des Spektrums gleichmäßig darzustellen. Das bedeutet in der Praxis, manche Lampen machen „schöneres“ und „farbenfroheres“ Licht, als andere.

Die Farbwiedergabe bezeichnet also die Fähigkeit eines Leuchtmittels einen möglichst großen Farbbereich des sichtbaren Spektrums zu reproduzieren.

In der rechten Aufnahme sind deutlich mehr unterschiedliche Farben zu sehen


Um die Farbwiedergabe als vergleichbaren Wert anzugeben, haben sich zwei Bezeichnungen durchgesetzt. Im internationalen Gebrauch wird die Bezeichnung CRI (Color Rendering Index), im deutschen Ra verwendet. Dieser prozentuale Wert gibt an, wie viel, des für den Menschen sichtbaren Spektrums, durch das Leuchtmittel wirklich sichtbar gemacht werden kann.

Einige Leuchtmittel wie Glühlampen haben eine sehr gute und natürliche Farbwiedergabe. Andere Lichtquellen wie LEDs haben, auch wenn sie reinweiß wirken, einen deutlich reduzierten Spektralbereich.

 

Dazu eine kurze Exkursion in die Farbwahrnehmung:

Brichst du das weiße Tageslicht mit einem Prisma, sind sämtliche Regenbogenfarben von Rot über Gelb, bis hin zu Umbra und Violett zu sehen. Daher wird den Schülern im Physikunterricht beigebracht: „Die Summe aller Farben ergibt die „Farbe“ Weiß.“

Spektralzerlegung des Sonnenlichts

Spektralzerlegung des Sonnenlichts

Um 1850 beschrieb der Wissenschaftler Hermann von Helmholtz, jedoch die sogenannte Dreifarbentheorie. Diese besagt, dass sich in unseren Augen drei verschiedene Farb-Rezeptoren befinden, die auf Rotes, Blaues und Grünes Licht reagieren. Nach seiner Annahme, lässt sich auch durch die Vermischung allein dieser drei Grundfarben, ein für uns weißer Farbeindruck erzeugen.

Dieser Effekt wurde Anfang des 20. Jahrhunderts bewiesen und kommt heute vielerlei in der Praxis zum Einsatz.
Displayhersteller machen sich diese Methode zur Farbmischung schon länger zu Nutze. Hier werden unterschiedliche Farben nach dem RGB-Prinzip (Rot, Grün, Blau) je nach Intensität der einzelnen Grundfarben in einem einzelnen Pixel erzeugt.

Doch auch bei einzelnen LED-Chips findet diese Forschung Anwendung. Um eine bessere Effizienz zu erreichen, werden die Chips so gefertigt, dass sie nicht das ganze Spektrum abdecken. Stattdessen stellt man bei genauer Betrachtung fest, hier nur oft nur Blau und Gelb (mit wenig Rot und Grünanteilen) kombiniert werden um ein einen weißen Farbeindruck zu erzeugen.

Spektralzerlegung des Lichts einer LED

Spektralzerlegung des Lichts einer LED

Wenn wir nun weißes Licht von einer LED im Prisma brechen, werden wir feststellen, dass in der Spektralzerlegung nicht mehr alle Teile des Lichts gleichermaßen vorhanden sind.

Durch unsere Erfahrung, wie Gegenstände und Farben ursprünglich aussehen – Ein Apfel ist Rot, eine Gurke grün – ist unser Gehirn mit den sogenannten Gedächtnisfarben in der Lage fehlende Farben zu kompensieren und scheinbar trotzdem wahrzunehmen.

Anders verhält es sich mit der Kamera. Sie bildet Farben so ab, wie sie wirklich vorhanden sind, was zu für uns sichtbaren Fehlfarben führen kann, die nachträglich nur bedingt wieder hergestellt werden können.

 

Die Farbwiedergabe verschiedener Leuchtmittel

 

Glühlampen

Farbwiedergabe Halogen

Halogen Leuchtmittel

Noch bis vor einigen Jahren waren die meisten Tauchlampen mit Halogenlampen ausgestattet.

Halogenlampen gehören wie die klassischen Glühbirnen zu den sogenannten Temperaturstrahlern. Hier wird ein Draht von Strom durchflossen und beginnt dadurch immer heller zu glühen.
Diese Temperaturstrahler haben die Eigenschaft, Licht über das gesamte Farbspektrum gleichmäßig zu erzeugen und entsprechen damit einem Tageslicht-ähnlichen Ideal.

Das weiß der Halogen und Glühlampen ist sehr gleichmäßig und macht somit sämtliche Farben des Spektrums gleichermaßen sichtbar. Nachteil dieser Leuchtmittel ist die enorme Verlustleistung in Form von WärmeInfrarot-Licht hat eine Wellenlänge von 780 Nanometern und länger. Das Licht ist für das menschliche Auge nicht sichtbar, doch ab einer gewissen Intensität, kannst du es als Wärme spüren. . Dabei werden nur etwa 15 Lumen pro Watt erzeugt. Das bedeutet, dass die Glühlampe verhältnismäßig ineffizient ist. Dafür erzeugt sie ein sehr gleichmäßiges Licht, das die Farben sehr brillant und vielfältig darstellt.

Die Ineffizienz ist auch der Grund, warum die Glühlampen im Haushalt durch einen Beschluss der EU sukzessive Verboten wurden. Über den Sinn und UnsinnMittlerweile ist mehrfach nachgewiesen worden, dass das Licht von LEDs und Energiesparlampen den menschlichen Körper durcheinanderbringt. Der hohe Blau-Anteil im Licht, verhindert die Bildung von Melatonin. Dieses Hormon ist für einen gesunden Schlaf-Wach-Rhytmus zuständig. Wird dieser gestört, kommt es auf Dauer zu Schlafstörungen und Einschlafproblemen. lässt sich streiten…

Hier im Schaubild ist zu sehen, wie die Farbintensität gleichmäßig in Richtung der größeren Wellenlänge ansteigt. Hierdurch ergibt sich ein warmer, natürlicher Farbeindruck.

 

LED

Farbwiedergabe LED

LED-Leuchtmittel

Ein noch recht junges Leuchmittel ist die LED. Dabei handelt es sich um eine DiodeIn LEDs sind kleine Kristalle verbaut, die mit Phosphor benetzt wurden. Werden diese unter Strom gesetzt, wird die Energie in Form von Photonen, also Licht-Teilchen abgegeben. Die Phosphorschicht beeinflusst dabei die Lichtfarbe., die durch Strom angeregt wird, und so Licht aussendet. (Light Emmitting Diode)

Bei der Herstellung (Massenfertigung) tut sich eine riesige Bandbreite unterschiedlicher Qualität der Leuchtmittel auf.
Lampenhersteller hochwertiger Leuchten, setzen auf selektierte Leuchtmittel. Das heißt, hier werden vor dem Einbau in die Lampen, Muster zur Hand genommen und abgeglichen. Nur wenn die Lichtfarbe, Helligkeit und sonstige Eigenschaften übereinstimmen, werden diese LEDs verbaut.

In günstigeren Lampen, werden LEDs zweiter Wahl, mit deutlich größeren Toleranzen in der Farbe und dem Leuchtbild verbaut. Das macht sich dann bemerkbar, wenn mehrere Lampen des selben Herstellers verglichen werden. Hier können deutlich sichtbare Farbabweichungen auftreten.

In der Leistungs-Aufnahme ergibt sich je nach Farbwiedergabe eine unterschiedliche Effizienz. Das bedeutet, LEDs mit einem niedrigen Ra strahlen bei gleicher Leistung scheinbar heller, als eine LED mit einem Farbwiedergabewert von 95. Mit einer Licht-Leistung von 60 Lumen pro Watt, ist die LED gar nicht so effizient, wie immer behauptet wird.

 

Blitz (Xenon)

Xenon-Blitz

Eine Besonderheit unter den Leuchtmitteln sind die Blitzröhren. Hierbei handelt es sich um gasgefüllte Glasröhrchen. Mit Hilfe von Kondensatoren werden diese Röhren unter einer Spannung von bis zu 400 Volt gezündet.

Dabei wird das Licht innerhalb kürzester Zeit abgegeben. Neben dieser Eigenschaft, die die Bilder quasi einfriert, weisen die Xenon blitze eine hohe Farbtreue auf.

Bis auf eine erhöhte Wiederaufladezeit des Kondensators ist die Belichtung durch einen Blitz aktuell die qualitativ beste Methode.

Farbwiedergabe Blitz

 

Gasentladungslampen

Höhlentaucher und Arbeitstaucher greifen schon lange auf HMI-Leuchtmittel zurück. Diese gehören in die Kategorie der Gasentladungslampen, die auch unter den Bezeichnungen HID, HQI oder CDM zu finden sind.

Anders als Halogenbrenner benötigen die Gasentladungslampen einige Zeit zum Zünden. Dann aber, haben sie einen deutlich geringeren Verbrauch und liegen mit ca. 95lm / Watt in einem sehr effizienten Bereich. Gleichzeitig weisen die HMI oder CDM Leuchtmittel einen hohen Farbwiedergabeindex auf der bei etwa 95 liegt.

Dafür erzeugen die Leuchtmittel eine enorme Hitze und sind anfällig für Stöße und Erschütterungen.

Im Schaubild ist deutlich zu sehen, dass das Spektrum leichte Spitzen aufweist. Diese fallen auf Foto-und Videoaufnahmen aber nicht ins Gewicht.
Farbwiedergabe HMI

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