Licht ist lebendig Hervorragende Lichtqualität und Farbkontraste durch optimierten FCI

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1 Licht ist lebendig Hervorragende Lichtqualität und Farbkontraste durch optimierten FCI Shop-Beleuchtungen mit LED-Systemen Licht ist OSRAM

2 LED-Beleuchtung Effiziente Systeme zur Shop-Beleuchtung Die richtige Beleuchtung von Schaufenstern und Verkaufsräumen versetzt Kunden in Kaufstimmung. Dabei übernimmt Licht gleich mehrere Aufgaben: es gibt Orientierung, akzentuiert Produkte und inszeniert den gesamten Innenbereich. Das richtige Licht ist aktive Verkaufsförderung und unterstützt erheblich Kaufentscheidungen. Beleuchtung schafft Atmosphäre und rückt Produkte ins richtige Licht vorausgesetzt die Shop-Beleuchtung erfüllt die hohen Anforderungen an eine attraktive Farbwiedergabe. LED statt HID Weißtöne und Farben sollen in Shops ansprechend und natürlich wie bei Tageslicht wirken. Im Lichtmarkt vollzieht sich ein umfassender Technologiewandel. Die Halbleiterbasierte LED-Technologie, eröffnet neue Möglichkeiten für effiziente und flexible Beleuchtungssysteme. Einsparpotenziale durch effizientes Licht Die Beleuchtung stellt im Einzelhandel einen erheblichen Kostenfaktor dar: Im Non-Food-Handel ist die Beleuchtung mit einem Anteil von mehr als 60 % an den Energiekosten der höchste Kostenfaktor! Hinzu kommen oft hohe Wartungskosten. Mit modernen LED-Beleuchtungslösungen, individuell auf einzelne Shop-Szenarien abgestimmt, lassen sich daher signifikante Einsparpotenziale realisieren. Bisher kamen in Verkaufsräumen in der Regel Hochdruckentladungslampen (High Intensity Discharge) zum Einsatz. LED-Beleuchtungssysteme erreichen inzwischen eine immer höhere Lichtqualität und Effizienz und bieten zusätzlich eine wirtschaftliche Alternative zu HID-Lampen. Die Vorteile von LED-Systemen liegen auf der Hand: bis zu dreifache Lebensdauer gegenüber traditionellen Lösungen geringer Energieverbrauch einfache Dimmbarkeit äußerst geringe Lichtmodulation keine IR- oder UV-Strahlung Einer der Hauptvorteile der HID-Lampen ist die gute Farbwiedergabe. Eine Anforderung, die auch LED-Systeme im Verkaufsbereich erfüllen müssen, um eine echte Alternative zu sein. LED-Systeme sind ressourcensparend und langlebig In LED-Modulen sind weder Blei noch Quecksilber enthalten. Durch ihren geringen Energieverbrauch sinkt die Klimabelastung durch CO 2 deutlich. Mit LEDs ausgeleuchteter Verkaufsraum 2

3 Attraktive Farbwiedergabe Anforderungen an Shop-Beleuchtung Trotz aller quantitativen Vorteile von LED-Lösungen steht im Verkaufsbereich die Qualität der Farbwiedergabe im Mittelpunkt und ist ein entscheidendes Kriterium für die Auswahl eines Beleuchtungssystems. Erst mit LED-Systemen die eine natürliche Farbwiedergabe erreichen, können bestehende Systeme abgelöst bzw. neue Beleuchtungssysteme auf LED-Basis realisiert werden. Weiß soll leuchtend ohne Farb- oder Grautönung erscheinen und Farben sollen lebendig und ansprechend wie bei Tageslicht wiedergegeben werden. Objektive Qualitätsbeurteilung aber wie? Um die Qualität der Farbwiedergabe von Lampen möglichst objektiv zu messen, wurden verschiedene Verfahren und Indizes entwickelt. Diese basieren in der Regel auf Spektralmessungen, die Referenzmessungen mit einer genormten Lichtquelle gegenübergestellt werden. Aus den Messdaten werden dann mathematisch ein oder mehrere Werte ermittelt. Werte von unterschiedlichen Lichtquellen, die auf die gleiche Art und Weise ermittelt wurden, lassen sich so qualitativ vergleichen. Allerdings gibt es eine Vielzahl von Verfahren und Indizes, die unterschiedlich ermittelt werden und unterschiedliche Schwerpunkte haben. Diese Werte sind untereinander nicht direkt vergleichbar. Für die relativ junge LED-Technologie hat sich bisher noch kein Index etabliert, der die Bewertbarkeit der Lichtqualität von LED-Modulen zufriedenstellend ermöglicht und gleichzeitig das subjektive Farbempfinden von Menschen ausreichend mit berücksichtigt. Subjektive Farbwahrnehmung Werden Indizes wie der Color Rendering Index (CRI) als Basis für die Lichtqualität herangezogen, kann z. B. bei HID- Lampen durchaus eine gute Vergleichbarkeit und Bewertung der Lichtqualität erreicht werden. Bei LED-Modulen hat sich dieser Index allein allerdings als nicht ausreichend erwiesen. Im direkten Vergleich verschiedener LED-Module mit gleichem CRI-Wert sind zum Teil deutliche Unterschiede in der Farbqualität wahrnehmbar. Die objektive Beurteilung und Einordnung von LED-Modulen ist so nicht möglich. Das bedeutet, dass bestehende Systeme nicht einfach um LED- Module mit identischem CRI-Wert ergänzt werden können, ohne Unterschiede in der Farberscheinung zu riskieren. Attraktive Farbwiedergabe ist ein wichtiges Kriterium bei Shop-Beleuchtung 3

4 Kann die Lichtqualität objektiv bewertet werden? Für die Planung einer Shop-Beleuchtung werden quantifizierbare Größen zur Beurteilung der Lichtqualität benötigt. Neben der Beleuchtungsstärke wird aktuell meist die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex angegeben. Farbtemperatur Die Farbtemperatur ist ein Maß, um die Farbe des abgestrahlten Lichtes näher zu charakterisieren. Die Farbtemperatur (CCT=Corelated Color Temperature) wird in Kelvin (K) angegeben und entspricht der Farbe der Strahlung eines schwarzen Körpers, der auf die entsprechende Temperatur erhitzt würde (Plankscher Strahler bzw. Schwarzer Strahler). Das Spektrum folgt im Wesentlichen dem Planckschen Strahlungsgesetz. Licht kann ein kontinuierliches Spektrum haben, wenn es, wie das Sonnenlicht oder das Licht einer Glühlampe, von einem glühenden Körper ausgeht. Der Farbeindruck reicht von rötlich (niedrige Temperatur) über warmes und kaltes Weiß bis blau (hohe Temperatur). Warmes Weiß: kleiner 3000 K Neutrales Weiß: 3000 bis 5000 K Kaltes Weiß (Tageslicht): größer 5000 K Der Farbwiedergabeindex (CRI) Der Farbwiedergabeindex wurde in den 1960er Jahren entwickelt, um die Farbwiedergabe von aufkommenden Leuchtstoffröhren zu bewerten. Leuchtstoffröhren weisen im Gegensatz zu Glühlampen kein kontinuierliches, sondern ein diskretes Spektrum auf. Dieses schmalbandige Spektrum unterscheidet sich daher stark vom Licht der Glühlampen. Ziel war es, mit dem Farbwiedergabeindex einen reproduzierbaren Wert bereitzustellen, der angibt, wie weit die Farbwiedergabe einer Lampe vom Tageslicht bzw. dem einer Glühlampe abweicht und so eine Vergleichbarkeit von Lampen ermöglicht. Wie wird der Wert ermittelt? Basis für die Ermittlung des Wertes ist die spektrale Messung (Sekundärspektrum) von 14 genormten Testfarben (DIN 6169), die mit der Testlichtquelle beleuchtet werden. Für Farbtemperaturen bis 5000 K wird als Referenzlichtquelle ein schwarzer Strahler verwendet, für Farbtemperaturen über 5000 K ein normiertes Tageslichtspektrum. Aus dem Vergleich der jeweils von den 14 Testfarben (1, 2,..., 14) wiedergegebenen Spektren bei Beleuchtung mit der Testlichtquelle vs. Beleuchtung mit der Referenzlichtquelle werden mathematisch 14 Farbwiedergabeindices (R1, R2,..., R14) abgeleitet. R a = R 1 + R R 7 + R 8 8 y 0,440 0,420 0,400 Kaltweiß Neutralweiß Warmweiß 0, K 2500 K 0, K 4000 K 0, K 0, K 6000 K 0, K x 0,290 0,310 0,330 0,350 0,370 0,390 0,410 0,430 0,450 0,470 0,490 Farbtemperatur entlang der Plankschen Kurve Planck sche Kurve Die Testfarben beruhen größtenteils auf Pastellfarben. Zur Berechnung des oft verwendeten allgemeinen Farbwiedergabeindex (R a ) wird das arithmetische Mittel aus den ersten acht Farbwiedergabeindices gebildet. Gleicher Farbwiedergabeindex bedeutet nicht gleiche Farbwiedergabe Ein idealer schwarzer Strahler oder Tageslicht erreichen einen Farbwiedergabeindex von 100. Die Skala reicht von 0 (mangelhaft) bis 100 (ausgezeichnet). Eine Lichtquelle kann einen hohen allgemeinen Farbwiedergabeindex (R a ) erreichen und im Spektralverlauf trotzdem noch erheblich von dem eines Schwarzen Strahlers abweichen. Erklärbar ist dies u. a. durch ein eingeschränktes Farbset (8 Farben) und die Bildung des arithmetischen Mittels aus wenigen Messwerten. So können sich z. B. hohe und niedrige Werte in den unterschiedlichen Farbbereichen gegenseitig aufheben. Das bedeutet in der Praxis, dass die Farbtemperatur und der Farbwiedergabeindex allein nicht ausreichen, um die Lichtqualität bei LED-Modulen vergleichbar zu machen. Europäische Ökodesign Gesetzgebung Die europäische Ökodesign Verordnung (EU) Nr. 1194/2012 verlangt für LED-Module mindestens R a = 80. Alle OSRAM LED-Module erfüllen diese Vorgabe. Den R a -Wert finden Sie in den Produktdatenblättern unseres Online-Katalogs und auf jeder Verpackung. 4

5 Eine alte Methode neu entdeckt Feeling of Contrast Index: FCI Mit dem Ziel Licht generell noch besser vergleichen zu können, wurde von Kenjiro Hashimoto, Tadashi Yano, Masanori Shimizu und Yoshinobu Nayatani eine Methode zur Bewertung der Farbwiedergabequalität entwickelt (2007). Ziel der Methode ist es, das subjektive Farbempfinden zu berücksichtigen und einen messbaren Vergleichswert zu ermitteln. Inhalt der Studie Grundlage für den FCI ist der CIELAB Farbraum, der Farben definiert, wie sie von einem Normalbetrachter bei Standardlicht D65 wahrgenommen werden. In ihrer Studie 1) haben die Wissenschaftler auch FCI-Werte und R a -Werte (CRI) gleicher Lichtquellen gegenübergestellt und verglichen. Die wichtigsten Ergebnisse der Studie sind: Der FCI eignet sich zur Bewertung der Farbqualität bei jeder Art von Lichtquelle FCI und R a sind komplett unterschiedlich, aber die Kombination beider Indizes eignet sich hervorragend zur quantitativen Bewertung der Farbwiedergabequalität FCI als Index eignet sich besonders, wenn Produkte attraktiv beleuchtet und präsentiert werden sollen Wie wird der neue Indexwert ermittelt? Der FCI basiert auf dem Vergleich des Farbraums (Gamut, G) einer Testlampe (T) mit dem Farbraum einer Standard-Lichtquelle (D65). Grundlage für die Testmessungen ist ein Farbmuster mit vier gesättigten Farbflächen, das von der Testlampe beleuchtet wird. Der ermittelte Farbraum basiert auf den Farbkoordinaten des CIELAB Farbraums. Der Feeling of Contrast Index (FCI) wird mit nachfolgender Formel errechnet: ( ) 1,5 G(T) FCI = x 100 G(D65) R (5R4/12) B (4.5PB3.2/6) CIELAB Farbraum Der von der CIE (Commission internationale de l éclairage) definierte Farbraum beschreibt alle wahrnehmbaren Farben. Zu den wichtigsten Eigenschaften des L*a*b*-Farbmodells zählen die Geräteunabhängigkeit und die Wahrnehmungsbezogenheit. Das heißt: Farben werden unabhängig von der Art ihrer Erzeugung oder Wiedergabetechnik so definiert, wie sie von einem Normalbeobachter bei einer Standard- Lichtbedingung wahrgenommen werden. G (5.5G5/8) Y (5Y8.2/10) Muster mit vier gesättigten Farbflächen L* Y Das D65 Standardlicht... G R... ist eine von der International Commission on Illumination (CIE) definierte Standardlichtquelle, die durchschnittlichem Tageslicht entsprechen soll. Die Farbtemperatur liegt bei 6504 K. B b* a* Farbraum (Gammut) mit CIELAB Koordinaten 1 ) A New Method for Specifying Color Rendering Properties of Light Sources Based on Feeling of Contrast, 2007, Kenjiro Hashimoto, Tadashi Yano, Masanori Shimizu und Yoshinobu Nayatani 5

6 Das SSL4EU Projekt Die wissenschaftliche Basis Das EU-geförderte Projekt SSL4EU wurde mit dem Ziel ins Leben gerufen, die von Menschen aller Altersgruppen bevorzugte Spektralverteilung in verschieden Beleuchtungssituationen zu ermitteln. Die Ergebnisse sollten als Grundlage für die Optimierung der Spektralverteilung von Lampen dienen. Im Zentrum stand dabei das menschliche Empfinden in unterschiedlichen Raumsituationen. Die Untersuchungen und Interviews wurden an den Universitäten Aalto University Finnland und University of Pannonia Ungarn sowie bei OSRAM durchgeführt. Interview und Messung Basiert auf Fragebögen (subjektives Empfinden) und Messungen (quantitative Beurteilung) wurden verschiedene Beleuchtungssituationen untersucht. Um verschiedenste Spektralverteilungen simulieren zu können, kamen LED-Module mit 20 unabhängig ansteuerbaren Kanälen zum Einsatz. Eine Untersuchung mit 180 Probanden wurde zum einen Teil im Labor mit Lichtkästen und zum anderen Teil in realen Raumsituationen durchgeführt (ca. 60 Untersuchungen). Ergebnis und Statement der Studie zum FCI Im Bereich der Shop-Beleuchtung konnte eine hohe Übereinstimmung der subjektiven Bewertung der Testpersonen mit dem ermittelten FCI festgestellt werden. Shop-Beleuchtungen mit FCI-Werten im Bereich von 130 bis 150 wurden am besten bewertet. Die Testpersonen beurteilten die Farbenwiedergabe als angenehm, intensiv und lebendig. Auch OSRAM interne Tests haben gezeigt, dass sich der FCI sehr gut für die Bewertung der Farbwiedergabequalität von LED-Modulen eignet. Beispiele für FCI-Werte Halogenlampe: 110 Kompaktleuchtstofflampe: 120 HID-Lampe: 125 OSRAM PrevaLED Core Style: 138 Testinstallationen im Shop-Bereich Unterschiedlich beleuchtete Räume 6

7 LED-Module mit optimalem FCI Ausgezeichnete Farbwiedergabe LED Module wie die PrevaLED Core Style von OSRAM bieten ausgezeichnete Lichtqualität für Shop-Beleuchtungen. Die Core Style erreicht einen FCI von 138, ein nahezu optimaler Wert für eine ausgewogene Farbwiedergabe. Niedrigere FCI-Werte lassen Farben eher flau erscheinen. Höhere Werte bewirken grelle Farben. flau natürlich übersättigt niedrigere Werte FCI höhere Werte Gegenüberstellung Spektrum HID/PrevaLED Core Style 1,800 0,600 1,600 0,500 1,400 Relative Power (W/nn) 1,200 1,000 0,800 0,600 Relative Power (W/nn) 0,400 0,300 0,200 0,400 0,100 0,200 0, , Wavelength (nm) Wavelength (nm) Standard HID (Hochdruckentladungslampe) CRI = 92 FCI = 125 PrevaLED Core Style (LED-Modul) CRI = 85 FCI = 138 7

8 PrevaLED Core Style Shop-Lösung mit herausragendem FCI Produkteigenschaften Spot-Modul mit standardisierten Schnittstellen Reversible Abschaltung am Modul oder thermale Drosselung mit OTi DALI Anschluss über Federzugklemmen mit Litzen und Volldraht Chip-Technologie von OSRAM Opto Semiconductors Mit CE-Kennzeichnung und UL-gelistet, ENEC Technische Ausstattung System abgestimmt auf OPTOTRONIC LED-Treiber OTi DALI, OT FIT und OTe Produktvorteile Brilliantes Weiß und lebendige Farben durch optimierten Feeling of Contrast Index (FCI) Optimierte OSRAM True-Color-Technologie zur Erreichung hoher FCI-Werte Schutz vor Überhitzung durch thermische Abschaltung Flexibilität in der Treiberwahl ermöglicht kostengünstige und intelligente Systeme LEDset II in Kombination mit OTi DALI-Treibern erleichtert das Leuchtendesign 5 Jahre Garantie (Siehe: Anwendungsgebiete Spotbeleuchtung in Shops und im Einzelhandel Ausstellungshallen Museen, Galerien Gutes Binning Bei der industriellen Produktion von LED-Chips kommt es innerhalb einer Fertigungscharge zu Abweichungen bei lichttechnischen Eigenschaften. Der Binning-Prozess beschreibt das Sortieren der LEDs einer Charge. LEDs werden nach der ANSI-Norm (American National Standards Institute) sortiert. Diese Norm erfüllen alle OSRAM LED-Module. Die Binning-Werte für alle OSRAM LED-Module finden Sie im Online-Katalog in den jeweiligen Produktdatenblättern. 8

9 Kompetenz für hohe Lichtqualität In weiteren Anwendungsbereichen Ausstellungs- und Museumsbeleuchtungen stellen hohe Anforderungen an die Lichtqualität. Räume, die durch Lichtöffnungen auch natürliches Tageslicht bekommen, sollen durch Kunstlicht in annähernd gleicher Weise auszuleuchten sein. Umgekehrt sollen Räume ohne Fenster in einer dem Tageslicht entsprechenden Qualität beleuchtet werden. Ausstellungs- und Museumsbeleuchtung Zentrale Anforderungen an moderne Museumsbeleuchtung sind: Hohe Farbwiedergabequalität Variable Lichtfarben Konstanz der Lichtfarbe Dimmbar mit konstanter Lichtfarbe und Farbwiedergabe Beleuchtung des Lenbachhauses Das neue Beleuchtungssystem im Lenbachhaus basiert auf LED-Technik und wurde von OSRAM realisiert. Das primäre Ziel war, ein möglichst natürliches Licht zu erzielen, in dem die Kunstwerke am besten sichtbar werden. Dem Besucher des Museums sollte "Licht" nicht auffallen. In dieser Installation wurde über den gesamten möglichen Farbbereich von 3000 K bis 6000 K eine äußerst hohe Lichtqualität und Farbtreue erreicht. Ausstellungsraum des Lenbachhauses Haftungsausschluss Alle Informationen in dieser Broschüre wurden von der OSRAM mit größter Sorgfalt gesammelt, ausgewertet und überprüft. OSRAM übernimmt jedoch keine Verantwortung für die Korrektheit und Vollständigkeit der in diesem Leitfaden enthaltenen Informationen und keine Haftung für Schäden, die durch die Verwendung oder im Vertrauen auf den Inhalt dieses Leitfadens entstehen. Die Informationen in diesem Leitfaden spiegeln den Wissensstand am Tag seiner Veröffentlichung wider. 9

10 07/15 OSRAM LLS SMK OEM Technische Änderungen und Irrtümer vorbehalten OSRAM AG Hauptverwaltung: Marcel-Breuer-Straße München Fon Fax