Farbschädigung LichtFarbe Farbschädigung

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1 Farbschädigung LichtFarbe Farbschädigung Messwerte der Picasso Ausstellung im Stadtmuseum Lindau 2011 Dipl. Ing. (FH) Ralf Müller Zumtobel Lighting Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

2 Die Picasso Ausstellung im Stadtmuseum Lindau (Bodensee) April bis August 2011 Photo by Thomas Dobler Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

3 Anforderung an die Museumsbeleuchtung KONSERVATORIK WAHRNEHMUNG BETRIEB Schutz vor: Strahlung UV, VIS, IR Feuchtigkeit Überhitzung Lichtfarbe Lichtrichtung Farbwiedergabe Beleuchtungsstärke Energieverbrauch Lampenlebensdauer Wartung Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

4 Bestandsaufnahme Halogenstrahler mit QR W Beleuchtungsstärke E: 150lx El. Leistung P: 27W Lichtfarbe CCT: 2032K Farbwiedergabe Ra: % 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Relative spektrale Strahlungsverteilung XENO QR W gedimmt mit UV/IR-Filter Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

5 Wirksame Bestrahlungsstärke Die Schädigung von Objekte wird durch die wirksame Bestrahlungsstärke E dm verursacht. Nach CIE Report 157:2004 definiert sie sich: E eλ s dm, rel λ Spektrale Bestrahlungsstärke Relative spektrale Objektempfindlichkeit Wellenlänge 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Relative spektrale Strahlungsverteilung XENO QR W gedimmt mit UV/IR-Filter + rel. spektr. Oberflächenempfindlichkeit Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

6 Relative spektrale Objektempfindlichkeit Die relative spektrale Objektempfindlichkeit bestimmt sich dabei über die Materialkonstante b. Materialkonstante b für die meisten museumstypischen Materialien liegt bei 0,012. Material Zeitungspapier Hadernpapiere Ölfarben auf Leinwand Textile Materialien Aquarellfarben auf Hadern Materialkonstante b 0,0380 0,0125 0,0115 0,0100 0,0115 CIE 157:2004 CIE 157:2004 Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

7 Schädigungspotenzial Das Schädigungspotenzial ist das feste Verhältnis der wirksamen Bestrahlungsstärke E dm und der Beleuchtungsstärke E und gilt für die Beleuchtungssituation und das Objekt bzw. Material. P dm = E E dm W m² lx In der Picasso Ausstellung: XENO QR111 gedimmt P dm = 0,15 mw/m²lx Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

8 Umbau LED Strahler Zumtobel Tunable White Beleuchtungsstärke E: 150lx El. Leistung P: 16W Lichtfarbe CCT: 2520K Farbwiedergabe Ra: % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 % Relative spektrale Strahlungsverteilung ARCOS 3 LED TW gedimmt, Farbtemperatur 2700K Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

9 Umbau LED Strahler Zumtobel Tunable White 100% 90% 80% In der Picasso Ausstellung: ARCOS LED 1/25 Tunable White gedimmt auf 19%, Lichtfarbe 2700K P dm = 0,11 mw/m²lx 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Relative spektrale Strahlungsverteilung ARCOS 3 LED TW gedimmt, Farbtemp. 2700K + rel. spektr. Oberflächenempfindlichkeit Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

10 Messergebnisse Zusammenfassung Halogenbeleuchtung mit XENO QR111 LED Beleuchtung ARCOS LED Tunable White 100% 100% 90% 90% 80% 80% 70% 70% 60% 60% 50% 50% 40% 40% 30% 30% 20% 20% 10% 10% 0% 0% E: 150lx P el : 27W CCT: 2032 K Ra: 99 P dm : 0,15 mw/m²lx E: 150lx P el : 16W CCT: 2520 K Ra: 91 P dm : 0,11 mw/m²lx Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

11 Schwellenbestrahlung Die Schwellenbestrahlung ist die Menge der Strahlungsenergie, bei der eine optische Farbänderung erkennbar ist. Unbestrahltes Material verändert die Farbigkeit schneller als vorbelichtetes. Mit dem Schädigungspotenzial, der Beleuchtungsstärke und den festgelegten Werten für die Schwellenbestrahlung ergibt sich die Schwellenbestrahlungszeit. Material Zeitungspapier Hadernpapiere Ölfarben auf Leinwand Textile Materialien Schwellenbestrahlung H s,dm [Wh/m²] Aquarellfarben auf Hadern 175 CIE 157:2004 Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

12 Messergebnisse Bestrahlungsdauer Pdm [mw/mlx] 0,25 0,2 0,15 ts [h] h t=27.608h h 0,1 0,05 0 Xeno gedimmt Xeno ungedimmt Arcos 2700K Arcos 3000K Arcos 3500K Arcos 4000K Schädigungspotenzial P dm [mw/m²lx] Bestrahlungsdauer t s [h] Arcos 6500K Verlängerung der Ausstellungsdauer um ca. 34%. Bei ~2.500h/a sind das >11 Jahre. Quelle: PB320 TU Darmstadt Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

13 Farbortverschiebung durch Dimmen 2717K 100% Halogen +700K 2032K 30% LED Farbstabil Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

14 Farbortverschiebung durch Dimmen Einfache Veränderung der Farbtemperatur im Bereich 2700K bis 6500K entlang der plankschen Kurve. Helligkeitsveränderung bei konstanter Farbtemperatur Farbtemperaturveränderung bei konstanter Helligkeit Eine Eigenschaft des LED Lichtmoduls selbst Farbstabilität und Kalibrierung mittels speziellem Betriebsgerät 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

15 Farbwiedergabeindex Darunter versteht man eine photometrische Größe, mit der sich die Qualität der Farbwiedergabe von Lichtquellen gleicher korrelierter Farbtemperatur beschreiben lässt. Der Ra (CRI) definiert sich aus den ersten 8 Testfarben nach CIE. Aufgrund der unregelmäßigen spektralen Strahlungsverteilung von LED Lichtquellen kann die Qualität der Farbwiedergabe mit dem Ra nur unzulänglich beschrieben werden. Derzeit ist der Farbwiedergabeindex durch die CIE in Überarbeitung. Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

16 Messungen der Farbwiedergabe vor Ort und im Labor RA R1 R2 R3 R 4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 Messungen Labor X eno 118m A X eno 400m A K 19% K 100% K 19% K 100% K 19% K 100% K 19% K 100% K 19% K 100% Quelle: PB320 TU Darmstadt Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

17 FAZIT Beleuchtung von Museen mit LED für Beleuchtungsqualität sehr gut Besonderheiten der spektralen Verteilung der LED zu berücksichtigen Beleuchtungsstärke allein ist nicht aussagekräftig Gleichzeitige Messung von E und E dm sinnvoll P dm wird ermittelt Schädigungspotenzial ist die entscheidende Größe, jedoch bisher unüblich bzw. schwer handhabbar. Entwicklung von neuem Messgeräte zur einfachen Erfassung des Schädigungspotenzials Weitere Vorteile von LED Lange Lebensdauer Niedriger Energieverbrauch Geringer Wärmeeintrag in den Raum Dimmbarkeit ohne Farbortverschiebung Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April

18 Kontakt Ralf Müller In Zusammenarbeit mit Lichtfareb - Farbwiedergabe - Farbschädigung, Ralf Müller, April