Während des Betriebs einer LED kann jeweils nur ein bestimmtes Energieniveau verwendet werden. Darum erzeugen die Dioden sehr schmale Lichtspektren (monochromatisches Licht). LEDs können dieses monochromatische Licht im leichten UV-, Infrarot- oder sichtbaren Bereich ausstrahlen. Mischfarben lassen sich durch die Verwendung verschiedener LEDs oder durch den Zusatz von Leuchtstoffen auf dem LED-Chip erzeugen.
Bei farbigen LEDs wird der Farbton meist durch die x/y-Koordinaten auf der CIE-Normfarbtafel angegeben. Der Farbton weißer LEDs wird dagegen über die Farbtemperatur anhand der Black-Body-Kurve angegeben (siehe „Farbtemperatur als Angabe des Weißtones“).
Weißes Licht
Aufgrund der Monochromasie der LED ist es nicht möglich, direkt weißes Licht auszustrahlen. Mit der Entwicklung effizienter blauer LEDs kann jedoch weißes Licht auf zwei verschiedene Arten erzeugt werden. Zum einen lässt sich eine blaue LED mit einer Leuchtschicht versehen, welche einen Teil des blauen Lichts in gelbes Licht wandelt. Die Mischung des blauen und gelben Lichts ermöglicht die Wahrnehmung einer weißen Lichtquelle (Lumineszenzkonversion). Zum anderen lassen sich mehrere verschiedenfarbige LEDs in einem LED-Gehäuse zusammenfassen (RGB-Methode). Da die Methode der Lumineszenzkonversion effizienter als die RGB-Alternative ist, verwenden wir für die Erzeugung von weißem Licht ausschließlich Lampen, welche die Lumineszenzkonversion nutzen. Bezüglich der Raumausleuchtung sollte weißes Licht natürlich die erste Wahl sein. Bei manchen Produktgruppen werden jedoch zusätzlich zur weißen Hauptlichtquelle farbige LEDs für eine besondere Akzentuierung und Raumgestaltung eingesetzt.
Lumineszenzkonversion
Bei der Methode der Lumineszenzkonversion wird weißes Licht erzeugt, indem eine blau leuchtende LED mit einem Lumineszenzfarbstoff kombiniert wird. Dabei regt das blaue Licht den Farbstoff zum Leuchten an. Dieser strahlt gelbes Licht aus. Bei diesem Vorgang wird das blaue Licht jedoch nicht vollständig verbraucht. Das weiße Licht ergibt sich in diesem Fall aus der additiven Mischung des blauen und gelben Lichts. Über die Dosierung und Auswahl des Farbstoffes sowie die Auswahl der primären LED-Farbe lässt sich der letztendliche Farbton regeln und die Lichttemperatur detailliert abstufen.
RGB-Methode
Die additive Farbmischung von rotem, grünem und blauem Licht kann bei dem richtigen Mischungsverhältnis weißes Licht erzeugen, diese Eigenschaft wird bei der RGB-Methode genutzt. So werden drei verschiedene LED-Chips, ein rot, ein grün und ein blau strahlender, in einer LED miteinander kombiniert. Auf diese Weise lassen sich alle Mischfarben durch eine entsprechende Ansteuerung der einzelnen Chips erzielen. Auch weißes Licht ist möglich, jedoch handelt es sich hierbei eher um einen positiven Nebeneffekt, da diese Methode nicht mit der Effizienz der Lumineszenzkonversion mithalten kann.
Mit der RGB-Methode lassen sich demnach stufenlose Farbübergänge innerhalb eines Großteils des sichtbaren Farbspektrums gestalten. Aufgrund der verschiedenen Helligkeiten und Betriebsbedingungen der einzelnen LEDs treten jedoch sehr hohe Anforderungen an die verwendete Steuerungstechnik auf.
Farbtemperatur als Angabe des Weißtones
Die Einordnung von Licht in Farbtemperaturen basiert auf einem Phänomen, welches bei einem so genannten „schwarzen Strahler“ auftritt. Erhitzt man einen schwarzen Metallkörper, so strahlt dieser in einer von der Temperatur abhängigen Farbe. Ein kalter Körper strahlt zunächst im infraroten also unsichtbaren Bereich. Mit steigender Temperatur beginnt der Körper rot zu glühen. Steigt die Temperatur weiter, erscheint das Metall gelblich, später weiß und schließlich blau. Die Farbnuancen natürlicher und weißer Lichtquellen lassen sich gut mit den Farbtönen des schwarzen Strahlers vergleichen. Um die Farbe zu beschreiben, wird dann die entsprechende Temperatur des schwarzen Strahlers in °K (Kelvin) angegeben.
Abhängig vom Anwendungsbereich oder den eingesetzten Materialien gibt es Anforderungen nach eher warmem oder eher kälterem Licht. Wir klassifizieren die Farbtemperatur bei LED-Leuchten wie folgt:
Abhängig vom Anwendungsbereich oder eingesetzten Materialien gibt es Anforderungen nach eher warmem oder eher kälterem Licht. Wir klassifizieren die Farbtemperatur bei LED-Leuchten wie folgt:
2700 K superwarmweiß
3000 K warmweiß
4000 K neutralweiß
Zum Vergleich:
eine Leuchtstofflampe mit Lichtfarbe neutralweiß hat z. B. die Bezeichnung 840
(8 = Farbwiedergabe 80 | 40 = 4000 K)
| Kerze | 1500 K |
| Halogenlampe | 3000 K |
| Spätabendsonne | 3400 K |
| Mittagssonne, Bewölkung | 5500 - 5800 K |
| Sonnenuntergang oder kurz vor Sonnenaufgang | 9000 - 12000 K |
| Klares blaues, nördliches Himmelslicht | > 15000 K |
