LED-Fachwissen

Farbtemperatur mit RGBW-LED-Streifen

Nicht wenige möchten bei Ihrer LED-Beleuchtung verschiedenste Effektfarben aber auch unterschiedliche Farbtemperaturen – von warmweiß bis kaltweiß – einstellen. Es gibt dafür sogenannte RGB+CCT LED-Streifen, die 5 LED-Typen kombinieren. Rot, Grün, Blau, Warmweiß & Kaltweiß. Da RGB+CCT Streifen gegenüber normalen RGBW-LED-Bändern aber einige Nachteile haben, zeigen wir hier, dass auch mit normalen RGBW-LED-Bändern verschiedenste Farbtemperaturen machbar sind.

 

Der Farbraum bei RGBW

Folgende Grafik zeigt in dem dunkler eingefärbten Dreieck, welche Farben ein RGBW-LED-Streifen alles darstellen kann:

RGBW Farbraum

Der RGBW-Farbraum deckt einen großen Bereich der überhaupt theoretisch sichtbaren Farben ab. Dazu gehören auch nahezu alle Farbtemperaturen von warm- bis kaltweiß, die über den schwarzen Bogen in der Mitte – den sogenannten Planck’chen Kurvenzug – dargestellt sind.

Ein RGBW-LED-Band kann also sämtliche Farbtemperaturen von 2.000K bis 10.000K problemlos darstellen.

Farbtemperaturen mit RGBW

Farbtemperaturen mit RGBW-LED-Band LK04-6d

 

Gemessene Farbtemperaturen bei einem RGBW-LED-Streifen

Im Folgenden haben wir verschiedene Farbtemperaturen bei unserem 4in1 RGBW-LED-Band LK04-6d eingestellt und spektral vermessen.

Das LED-Band hat warmweiße LEDs mit einer Farbtemperatur von ca. 2.600 Kelvin verbaut.

Das Spektrum und der Farbort dieser warmweißen LEDs sind hier gezeigt. Man sieht das typische Spektrum von warmweißen LEDs mit der kleinen Spitze bei Blau und dann dem großen, breiten Spektralbereich der durch das Phosphor erzeugt wird.

So funktioniert jede weiße LED. Es wird stets ein ursprünglich blauer LED-Chip mit einem Phosphor überzogen, der einen Teil des blauen Lichtes so konvertiert, dass weißes Licht entsteht.

Spektralwerte warmweiße LED

Spektrum warmweiße LED

Durch das Beimischen der roten, grünen und blauen Farb-LEDs kann nun die Farbtemperatur verändert werden. Für kühlere Farbtemperaturen wird natürlich deutlich mehr Blau und auch etwas Grün benötigt. Für wärmere Farbtemperaturen dann mehr Rot.

Im Folgenden 3 gemischte Beispiele. Kühles 6.000K, Neutralweißes 4.000K und extra warmweißes 2.300K.

Kaltweiß 6000K mit RGBW eingestellt

6.000K Kaltweiß

Neutralweiss 4000K mit RGBW eingestellt

4.000K Neutralweiß

Extra warmweiß 2.300 mit RGBW eingestellt

2.300K Extra Warmweiß

In den Spektren sieht man, wie die blauen, grünen und roten LEDs jeweils zum bereits vorhanden Spektrum der warmweißen LED hinzu kommen und so die gewünschten Farbtemperaturen entstehen. Dabei wird auch keineswegs zwingend die Farbqualität, also der CRI-Wert verschlechtert! Das Beimischen von Farben kann diesen sogar verbessern, wie man am Beispiel der Neutralweißen 4.000K sieht. Diese erreichen einen CRI von 93, wo nur die warmweiße LED lediglich 84 erreichte.

Auch die Helligkeit erhöht sich, da zum Licht der warmweißen LEDs ja noch die Farb-LEDs hinzukommen. So sind z.B. die gemischten neutralweißen 4.000K nicht nur im CRI besser, sondern auch über 50% heller im Vergleich zu den rein warmweißen LEDs mit 2.600K.

Wie oben beschrieben sind auch noch größere Farbtemperaturbereiche machbar, z.B. sehr kaltweiße 10.000K oder auch extrem tief warmweiße Werte von unter 2.000K. Dies geht dann schon in Richtung Kerzenlicht. Hierbei wird dann allerdings fast nur noch das Licht der grünen und roten LEDs eingesetzt und kaum noch das der warmweißen. Farbqualität und Helligkeit sinken entsprechend. Daher sollten diese extrem niedrigen Farbtemperaturen nur für Akzente eingesetzt werden, aber wer nutzt schon 1.700 Kelvin für eine Raum-Hauptbeleuchtung?

 

Farbtemperaturen einstellen

Mit einem RGBW-LED-Streifen lassen sich also prinzipiell alle relevanten Farbtemperaturen in guter bis sehr guter Qualität und Helligkeit erzeugen. Jetzt kommt es auf die Steuerung – also die LED-Controller, Apps oder Funkfernbedienungen an, was und wie präzise es möglich ist.

 

Kabelgebunden Smarthome-Steuerungen wie KNX, DMX, DALI, …

Bei allen kabelgebundenen Steuerungen lassen sich die einzelnen Farben eines RGBW-LED-Streifens, also rot, grün, blau und weiß präzise einzeln regeln.

DALI z.B. erlaubt die Regelung in 256 Stufen (8 Bit) was bereits überaus genau ist. DMX erlaubt ebenfalls 8 Bit. Spezielle DMX-Controller können für sehr langsame Fades sogar 16 Bit genau steuern, d.h. über 65.000 Stufen, wobei ein derart hohe Genauigkeit für das simple Einstellen einer Farbtemperatur absolut nicht notwendig ist. 8 Bit genügen vollkommen. Weniger auch.

RGBW DALI LED Controller

DALI RGBW Controller

Über diese Systeme lassen sich Farbtemperaturen bei einem RGBW-LED-Streifen also einwandfrei einstellen und dann z.B. in einem Preset speichern.

 

Funk-Steuerungen mit Hand- oder Wandsendern

Die Funk-LED-Controller der LK55-Serie von LED-Studien erlauben ebenso die getrennte Ansteuerung der Farb-LEDs und der weißen LEDs. Dies ist sowohl mit der Handfernbedienung LK55FB5 als auch mit den Funk-Wandsteuerungen möglich:

RGBW LED Wandsteuerung
RGBW Handfernbedienung LK55FB5

Die eingestellte Farbtemperatur kann dann auf einen der 4 Speicherplätze abgelegt werden. Andere RGBW-Steuerungen, wie die Handfernbedienung LK55FB3 bieten einen Farbkreis anstatt einzelner Steuertasten für R, G & B. Aber auch hiermit lassen sich Farbtemperaturen ausreichend genau einstellen und abspeichern.

 

ZigBee & PHILIPS HUE

Das Smarthome-System HUE von PHILIPS ist aktuell sehr beliebt. Über entsprechende ZigBee-LED-Controller, wie die LK115-U Serie von LED-Studien, lassen sich auch RGBW-LED-Streifen komfortabel über HUE steuern. Hier gibt es allerdings eine Besonderheit!

In der aktuellen App von PHILIPS HUE gibt es keine Möglichkeit, Farb-LEDs und weiße LEDs gleichzeitig präzise anzusteuern. HUE bietet hingegen einen eigenen Farbtemperatur-Modus, d.h. die App entscheidet aktuell selbst, wie Sie die Farb-LEDs den weißen LEDs beimischt, um kühlere und wärmere Farbtemperaturen zu erreichen. Das folgende Video zeigt ab Minute die Funktion:

Die Funktion ist sehr komfortabel aber leider nur minder präzise. Die von HUE automatisch erzeugten Farbtemperaturen liegen i.d.R. etwas zu weit im Magenta-Bereich. Eventuell bringt ein App-Update hier zukünftig Verbesserungen.

 

Insgesamt erlauben aber alle hier genannten Steueroptionen das Einstellen verschiedener Farbtemperaturen auch bei RGBW LED-Streifen.

 

Nachteile von RGB+CCT LED-Streifen

Wie Eingangs erwähnt, gibt es auch LED-Bänder die Farb-LEDs mit einer warmweißen und einer kaltweißen LED kombinieren. Sogenannte 5-Kanal oder RGB+CCT LED-Streifen.

RGB+CCT LED-Streifen

Wir empfehlen diese LED-Bänder nicht, aus folgenden Gründen:

  • Bauteile und Lötkontakte sitzen hier noch einmal deutlich enger als bei RGBW und sind somit anfälliger für Defekte
  • Die Lötpads für die Anschlusskabel (6 Pads auf 12mm Breite!) sitzen extrem eng, was die Installation erschwert
  • Die Gesamtleistung müssen sich 5 LED-Farben teilen. Für Weiß steht dementsprechend weniger Leistung zur Verfügung. RGB+CCT LED-Bänder sind daher i.a.R. dunkler als RGBW LED-Streifen
  • Viele Funk-Steuerungen erlauben keine gleichzeitiges Ansprechen der Farb-LEDs und der weißen LEDs. Man steuert entweder RGB oder CCT. Dies führt dazu, dass bei RGB kein Weiß zugemischt werden kann und daher keine entsättigten Farben möglich sind. Also kein Hellblau, kein Hellgrün, kein Rosa usw.

Normale RGBW-LED-Streifen sind daher in nahezu allen Anwendungsfällen RGB+CCT LED-Bändern vorzuziehen.

 

 

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