Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Moderator: T.Hoffmann

Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Mo, 23.01.17, 16:39 (0 Bewertungen, 30 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Hallo, werte Fachkollegen,

die LED-Lichttechnologie hat bekanntlich in den vergangenen Jahren eine enorme Entwicklung verzeichnet und wird nun auch für hochqualitative Beleuchtungsanforderungen, unter anderem auch im veranstaltungstechnischen Umfeld, bereits großflächig eingesetzt.

Durch das Prinzip der additiven Farbmischung moderner LED-Scheinwerfer mit unterschiedlichsten LED-Farben ist es nun möglich, den Wünschen von Lichtdesignern nach qualitativer Lichtfarbe flexibel und ohne konventionelle subtraktive Filterung nachzugehen. Hierbei gibt es jedoch zwischen den einzelnen, am Markt verfügbaren LED-Scheinwerfern – und besonders bei der Steuerung via Lichtsteueranlage –erhebliche Unterschiede in der Lichtfarbe.

Sicher sind Ihnen solche Unterschiede in der Farbqualität von LED-Scheinwerfern, gerade bei Steuerung über eine Lichtsteueranlage, auch bekannt?

Ich habe mich als Masterabsolvent, im Studiengang Veranstaltungstechnik und –Management an der Beuth Hochschule für Technik Berlin, mit dieser Thematik in meiner Masterabschlussarbeit ausführlich beschäftigt. Dieses Masterthema der Abschlussarbeit lautete:

„Ansatz zur Entwicklung einer Methode für die Optimierung von Farbqualitätsmerkmalen der Spektraleigenschaften DMX-fähiger LED-Lichtquellen, mit Hilfe eines an eine Lichtsteueranlage gekoppelten Spektrometers, im veranstaltungstechnischen Umfeld“

Inhaltlich wurden hierfür zunächst die Grundlagen und Grundbegriffe der Lichttechnik erläutert. Weiterhin wurden die Begriffe CIE-Farbraum und Farbqualitätsmerkmale hinreichend definiert und im Anschluss die Funktionsweise und die Eigenschaften der LED-Lichttechnologie und moderner LED-Scheinwerfer vorgestellt.

In weiteren Teilen wurden für den praktischen Teil der Arbeit die Kommunikation zwischen Lichtsteueranlage und LED-Scheinwerfer, über ein Lichtnetzwerk mit verschiedenen Lichtsteuerprotokollen, dargestellt.

Die Arbeit gibt weiterhin einen Aufschluss darüber, welche Möglichkeiten zur Steuerung diverser Parameter von LED-Scheinwerfern (wie Lichtfarbe, Helligkeit etc.) mit praxisüblichen Lichtsteueranlagen vorhanden sind. Ferner wurden die Verfahren der Farbmessung dargelegt und eine Möglichkeit zur Optimierung der Spektraleigenschaften von LED-Scheinwerfern, unter Einbeziehung der aktuell üblichen mathematischen Modelle der Farbmessung, gesucht.

Durch Vorabuntersuchungen konnten erste Erkenntnisse gewonnen werden, die für die Entwicklung einer Methode einer Testserie im Lichtlabor der Beuth Hochschule für Technik Berlin maßgeblich waren. Es erfolgten umfangreiche Messungen, mit verschiedenen Spektrometern, an praxisüblichen LED-Scheinwerfern, welche über eine namenhafte Hybridkonsole gesteuert wurden.

Ein wichtiger Bestandteil dieser Messabfolgen war das Neue Spektrometer „Lighting Passport“, welches mir freundlicherweise vom Onlineshop für LED-Beleuchtung https://www.LEDclusive.de zur Verfügung gestellt wurde.

Meine Untersuchungen an diversen DMX-fähigen LED-Scheinwerfern der Veranstaltungstechnik haben u.a. gezeigt, dass tatsächlich physikalisch messbare Unterschiede der Farbqualität bei verschiedenen Lichtfarben, besonders mit unterschiedlichen Farbmischsystemen, derzeit noch bestehen.

Hierbei wurde das o.g. Spektrometer „Lighting Passport“ der Firma LEDclusive.de als Hauptmessgerät und für Vergleichszwecke während der Messabfolgen im Lichtstudio eingesetzt. Durch die kompakte Bauform (68,5 x 17 x 56 mm) und die einfachen Koppelung des „Lighting Passports“ über Bluetooth wurden die Messabfolgen im Laborversuch erheblich erleichtert. Weiterhin ist es sehr übersichtlich, einfach zu bedienen und eine Vielzahl an lichttechnischen Parametern, wie CRI, CCT uvw., können schnell und einfach gemessen und die Daten im Anschluss nach der Messung sofort per z.B. E-mail oder WiFi verschickt werden.

Bei diesen Messabfolgen im Laborversuch wurde beispielsweise eine manuelle Optimierung an einfachen LED-Scheinwerfertypen (kurz: LED-SW) wie LED-PAR56 und einem LED-AT10 durchgeführt und mit der vom „Lighting Passport“ mitgelieferten Diagnosesoftware ausgewertet und grafisch dargestellt. Die unten dargestellte Grafik. beinhalte bspw. die sog. CIE-Normfarbtafel und zeigt die beiden LED-SW Lichtfarben als Farbort (rechts) und als direkte Farbe am Farbort (links). Hierbei wurde die Lichtfarbe E105 von Rosco als eine Referenz über einen ColorPicker ausgewählt und die LED-SW über eine grandMA2 ultra-light angesteuert. Der Referenz-Farbort des LED-PAR56 (links: Mitte) wurde mit einer manuellen Optimierung via Lichtsteueranlage vom abweichenden Ausgangs-Farbort des LED-AT10 (links: Unten) auf eine wenigstens metamere Lichtfarbe (links: Oben) gebracht.

Grafik.png
Grafik.png (166.47 KIB) 1266-mal betrachtet


Somit konnte eine erste manuelle Methode zur Optimierung der Spektraleigenschaften von LED-Scheinwerfern, mit Hilfe einer Lichtsteueranlage und eines Spektrometers, gefunden werden.

Weiterführend wurden zwei weitere Ansätze zur Automatisierung dieses Prozesses erarbeitet. Diese wurden als Lichtsteueranlagen- und LED-Scheinwerfer-Lösung bezeichnet und definieren u.a. die Örtlichkeit der Hard- und Software-Lösung sowie die Abfolge der Messungen mit einem Spektrometer, einschließlich des Algorithmus für die Auswertung.

Mein besonderer Dank gilt Herr Reichelt von LEDclusive.de, welcher mit Material und Informationen diese Masterarbeit unterstützte und ermöglicht hat. Das „Lighting Passport“ ist unter http://www.lightingpassport.de zufinden.

Wenn Sie Interesse an meiner Arbeit oder weiterführende Informationen zum Thema Farbqualität von Lichtfarben DMX-fähige LED-Scheinwerfer unter Steuerung von Lichtsteueranalagen bekommen haben, dann stehe ich gern für Fragen unter konrad.dietze@gmx.de für Sie bereit. Zusätzlich finden Sie mich auch in den Portalen XING (https://www.xing.com/profile/Konrad_Dietze) und LinkedIn (https://de.linkedin.com/in/konrad-dietze-891782a4).

Mit kollegialem Gruß

M.Eng. Konrad Dietze
Benutzeravatar
Konrad Dietze
 
Posts: 3
Wohnort: Berlin/Dresden

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Mo, 23.01.17, 19:59 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Hierbei wurde das o.g. Spektrometer „Lighting Passport“ der Firma LEDclusive.de als Hauptmessgerät und für Vergleichszwecke während der Messabfolgen im Lichtstudio eingesetzt.

Hersteller des Gerätes ist die Firma Asensetek, nicht LEDclusive.

Total überteuerte Geräte, wie die von Asensetek, braucht man sich nicht zulegen.
Mit zu den günstigsten Spektrometern zählen die Module von Mazet (Jencolor), die per USB an einen PC angeschlossen werden können. Diese bekommt man schon ab ungefähr 250 EUR aufwärts (Grundgerät + Software, Kabel, usw.). Und selbst damit sind unter anderem auch solche Messungen möglich: Farbtemperatur, Farbort (CIE1931, Lab, xyz), CRI.

Forum-Beiträge:
Gesucht wird: Messgerät für Farbtemperatur (vom 23.07.2010)
True-Color Farbsensorboard (vom 10.08.2010)
Farbort (x,y) über den Strom einstellen? (vom 28.10.2010)
x- und y-Koordinaten in einen CCT umrechnen (vom 29.09.2011)

Tools:
cct.xls (OpenOfficeCalc/Excel, 6kB)
farbmischung.xls (OpenOfficeCalc/Excel, 7kB)
Benutzeravatar
Achim H
 
Posts: 12372
Sterne: 12520
Wohnort: Herdecke (NRW)

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Di, 24.01.17, 09:55 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Hallo Achim,
vollkommen richtig. Hersteller ist Asensetek und ist damit seit 2013 am Markt. LEDclusive.de dagegen macht den Vertrieb in D,A,CH.
Ja und mit 1100-1200€ ist das für Hobbyisten sicherlich etwas zu hoch.
Allerdings darf man ein Spektrometer, wie es im obigen Artikel verwendet wurde nicht mit den Mazet-Modulen vergleichen.
Die Mazet Module verwenden eine 3-Punkt-Messung und errechnen darüber den Farbort.
Das sind keine Spektrometer sondern Colormeter. Entsprechend der Preisunterschied.
Vergleicht man innerhalb mobilen Spektrometer, so sind die Asensetek Spektrometer aufgrund des Konzeptes (Mitbenutzung des eigenen Smartphones) immer noch sehr preiswert und technisch vorne.

Das Mazet hatte ich auch mal in den Fingern, doch ohne vernünftige Kalibriermöglichkeit und bei wechselnden Lichtquellen (d.h.stark unterschiedlichen Lichtspektren) nicht wirklich praktikabel.
Und will man etwas mehr, wie TM30-15 messen, so kommt man eben um ein Spektrometer nicht mehr herum. Zur Not kann man sich das auch mal leihen.
viel Grüße.
LED-Profi
 
Posts: 9

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Di, 24.01.17, 12:01 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Hallo Achim,

absolut korrekt! Höchstwahrscheinlich ist die Formulierung in diesem Abschnitt etwas uneindeutig. Es war so gemeint, das LEDclusive.de die Firma war, die mir das "Lighting Passport" zur Verfügung gestellt und ausgeliehen hat (Verleih- und Verkaufsfirma). Die Herstellerfirma des "Lighting Passport" ist natürlich Asensetek.

Ich konnte während meiner Masterarbeit nur gute Erfahrungen mit dem "Lighting Passport" sammeln und es ist in der Standard-Ausführung auch für den einen oder anderen ambitionierten Lichttechniker oder Beleuchtungsmeister erschwinglich. Bei hochqualitativen Beleuchtungsanforderungen, wie in der Film- und Fernsehbranche, vorallem jedoch bei Mischlicht-Situationen mit DMX-fähigen LED-Scheinwerfern wird es jedoch in Zukunft fast unabdingbar sein.

Ansonsten kann ich mich dem LED-Profi nur anschließen, vergleichbare Spektrometer sind weitaus teurer und nicht derart Kompakt. Außerdem hat das "Lighting Passport" eine große Vielzahl an messbaren lichttechnischen Parameter und eine sehr gute kostenfreie Diagnosesoftware.

Besten Gruß
Konrad
Benutzeravatar
Konrad Dietze
 
Posts: 3
Wohnort: Berlin/Dresden

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Di, 24.01.17, 19:26 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Die Frage ist doch, wie genau brauchen Normalsterbliche ein Ergebnis.
Wer nicht gerade in einer Leuchtenindustrie arbeitet, kann möglicherweise ein paar Prozente Ungenauigkeit verschmerzen.
Und wer in einer Leuchtenindustrie beschäftigt ist, braucht wahrscheinlich keine mobile Messeinrichtung, sondern etwas stationäres.
Übrig bleiben nur noch Lichtgestalter, Dekorateure, Handwerker und Hausierer.
Benutzeravatar
Achim H
 
Posts: 12372
Sterne: 12520
Wohnort: Herdecke (NRW)

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Do, 26.01.17, 12:51 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Hi Achim,

Messungenauigkeiten bleiben bei jedem Spektrometer nicht aus. Ergebnisse werden für hochqualitative Beleuchtugnsanforderungen auf jedenfall benötigt! Aller spätenstens der Lichtdesigner einer Veranstaltung oder eines Theaterstückes bzw. einer Fernsehshow brauch ein Ergebniss. Vorallem wenn Farbunterschiede zwischen einzelnen Scheinwerfern bzw. gar ganzer Farben bestehen. Ich betrachte die Nachkalibrierung mit Hilfe eines Spektrometes und DMX als durchaus sinnvoll und zukunftsträchtig. Ausnahmen werden LED-Scheinwerfer mit einheitlichen Farbmischsystemen bzw. gleiche Modelltypen eines Herstellers und einer Charge darstellen.

Besten Gruß
Konrad
Benutzeravatar
Konrad Dietze
 
Posts: 3
Wohnort: Berlin/Dresden

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Do, 26.01.17, 18:39 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Ergebnisse werden für hochqualitative Beleuchtugnsanforderungen auf jedenfall benötigt!

Einen Unterschied zwischen einem CRI von 95 und einem von 96 wirst Du nicht wahrnehmen.
Ebensowenig einen Temperaturunterschied von 100K. Die typische Seriensteuung bei Leds beträgt schon mindestens 3%.
Und ob die Led nur 115 Lumen oder 119 Lumen raus haut, wirst Du auch nicht bemerken.
Wenn Du folglich keinen Unterschied siehst, warum willst Du ihn dann hochpräzise messen?
Ich denke, dass man mit 2-3% Ungenauigkeit durchaus leben kann und noch gute Ergebnisse bekommt.

So genau sind die Messgeräte von LightingPassport im Übrigen auch nicht.
Nur ein paar Werte (selbstverständlich habe ich mir die miesesten Werte rausgesucht)
Standard Version
Beleuchtungsstärke: +/-5%
CCT: +/-3%

Pro-Version
Beleuchtungsstärke: +/-3%
CCT: +/-2%

Ein Farbtemperaturmessgerät mit +/-3% Ungenauigkeit (inkl. Umrechnung auf x/y-Koordinaten) bekommst Du hier im Shop für unter 100 EUR.
Ein Luxmeter mit +/-5% bekommt man schon für rund 20 EUR.

Das LightingPassport hat noch ein paar Features mehr, die Benutzeroberfläche ist mehrsprachig, dürfte aber hochgerechnet nicht mehr wie 500 EUR kosten. 1400 EUR oder noch viel mehr ist das Gerät definitv nicht wert.

Aber es gibt immer und überall ein paar Menschen, die sich sowas holen. Wahrscheinlich haben diese auch ein Auto, welches 450km/h fahren kann. Wenn man das aber nur auf dem Nürburgring ausfahren kann, dann ist das ziemlich hohlbirnig. Solche Leute haben offensichtlich einen Geltungsbedarf --> ala mein Haus, mein Auto, meine Jacht, meine Hamstertrainerin.

Für mich ist das Thema abgeschlossen --> keine weiteren Kommentare.
Benutzeravatar
Achim H
 
Posts: 12372
Sterne: 12520
Wohnort: Herdecke (NRW)

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Do, 26.01.17, 23:13 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Achim H hat geschrieben:Einen Unterschied zwischen einem CRI von 95 und einem von 96 wirst Du nicht wahrnehmen.
Ebensowenig einen Temperaturunterschied von 100K. Die typische Seriensteuung bei Leds beträgt schon mindestens 3%.
Und ob die Led nur 115 Lumen oder 119 Lumen raus haut, wirst Du auch nicht bemerken.

Zwischen 5000K und 5100K siehst Du keinen Unterschied. Zwischen 5100K und 5200K auch keinen. Zwischen 5200K und 5300K auch keinen. ... Zwischen 6900K und 7000K auch keinen. Aber einen zwischen 5000K und 7000K.
Dito CRI, Ra und Lumen.
Irgendwo muß die Meßlatte hängen. Und wenn's genauer geht, warum ungenauer?

Dem Konrad geht es sicher nicht um den Home-Consumerbereich sondern eher um den Director of Photography, Gaffer (Chief Lighting Technician), Best Boy Electric, Key Grip etc., also dem Teil einer Film Crew etc., die für's Licht zuständig ist. Dem Regisseur und den Produzenten kann das Licht auch nicht egal sein.

Frag mal bei Arri hier in München, was deren Kunden für Anforderungen ans Licht stellen. Mit ihren ALEXA Kamerasystemen sind die Marktführer. Wäre sicher interessant, auch ob sie überhaupt antworten. Z.B. in STAR WARS: EPISIODE VIII wurden über 1000 ARRI SkyPanels verwendet.
oscar
 
Posts: 297
Sterne: 306

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Fr, 27.01.17, 09:18 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Farbtemperatur und CRI sagen nur wenig über die Lichtqualität aus. Der CRI läßt sich inzwischen prima auf die 8 Referenzfarben "hinzüchten". Lichtplaner, gerade für Museen wissen das. CRI > 90 und doch wirken die Bilder nicht. Auch die Farbtemperatur, also gemeint CCT (Betonung hierbei auf "Correlated") sagt "ähnlich. Das können Farborte oberhalb oder unterhalb der Blackbody-Line sein.
Das sind u.a. Gründe warum Firmen wie Xicato in der Vergangenheit den GAI (Gamut Area Index) hinzugezogen haben und seit Existenz der wesentlich aussagefähigeren
Farbwiedergabewerte wie Rf und Rg aus TM30-15 in ihren Datenblätter angeben.

Für diese Messungen und Berechnungen braucht es eben ein Spektrometer. Gerade die Filmindustrie TM30-15 immer mehr und löst oder ergänzt den TLCI (Television Lighting Consistency Index).
Im obigen link sind ein paar Beispiele zu sehen, wie deutlich die Unterschiede verschiedener Lichtquellen sind. Da geht es nicht mehr um CRI oder Farbtemperaturabweichungen sondern es zeigt prima, wie nahe das Leuchtmittel am Sonnenlicht oder an der Glühbirne ist.
Ansonsten kann ich das bestätigen. Farbunterschiede von 100K sind mit dem Auge kaum erkennbar. Wohl aber Abweichungen vom Farbort. Stichwort MacAdam-Ellipsen, bzw. SDCM.
Es gibt so überschlägig die Aussage 100K Abweichung entspricht ca. 4-SDCM. Doch das hängt wiederum ab, ob hohe oder niedrigere CCT.

Achim, du erwähntest ein Farbtemperaturmessgerät unter 100€. Konnte ich leider nicht finden. Kannst du den link mal posten bitte?
LED-Profi
 
Posts: 9

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Fr, 27.01.17, 10:49 (0 Bewertungen, 5 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Achim meint dieses Platinchen:

http://www.leds.de/LED-Zubehoer/Steuerungstechnik/ColorSense.html

Hat allerdings mit einem Spektrometer ungefähr soviel zu tun wie ein Kinderdreirad mit einem Airbus A380. :D
ustoni
 
Posts: 1597
Sterne: 6200
Wohnort: Mechernich

Re: Farbabweichungen bei LED-Scheinwerfern optimieren!

Beitrag am Sa, 02.09.17, 00:53 (2 Bewertungen, -4 Sterne)

  •  
  •  
  •  
Interessant ist es schon.
Es ist glaube ich so das die Einstellung des Einzigen ist ob er es so genau haben möchte oder eben nicht.
Benutzeravatar
Alfredan
 
Posts: 11
Sterne: -1


Zurück zu LED Tests & Vergleiche

Wer ist online?

Mitglieder: Bing [Bot], Exabot [Bot], Google [Bot], MichaelKRI, Yahoo [Bot]