Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik RGB LEDs: welches Lichtstrom-Verhältnis ergibt 6500K?


von Alex (alex_fl)


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Grüß euch!

Kann man pauschal sagen, welches Verhältnis von Rot, Grün und Blau 
gewählt werden muss, damit sich ein Weißpunkt von 6500K auf der 
Black-Body-Kurve ergibt?
Gibt es da einen rechnerischen Ansatz oder eine einfache Erklärung?

Hintergrund zur Frage:
Ich habe RGB-LEDs vor mir, deren Vorwiderstände so dimensioniert sind, 
dass durch alle 3 LEDs der selbe Strom fließt.
Werden alle 3 LEDs gleichzeitig bestromt, ergibt sich jedoch ein extrem 
kühles weiß. Sehr viel bläulicher als eine 6500K LED im direkten 
Vergleich.

Es handelt sich um 20mA RGB-LEDs mit folgenden Eigenschaften:
Rot: 1,76lm (Ld = 622,4nm / Fe = 8,9mW)
Grün: 6,95lm (Ld = 526,2nm / Fe = 14,4mW)
Blau: 1,29lm (Ld = 468,3nm / Fe = 19,5mW)

Ich möchte die Vorwiderstände gerne so anpassen, dass sich das besagte 
6500K weiß ergibt, wenn R, G und B gleichzeitig leuchten.

Vielen Lieben Dank schon mal für eure Hilfe! :)
Beste Grüße!

von Björn W. (bwieck)


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Alex schrieb:
> Ich möchte die Vorwiderstände gerne so anpassen, dass sich das besagte
> 6500K weiß ergibt, wenn R, G und B gleichzeitig leuchten.

Messen und probieren. Selbst mit Baugleichen LED in der gleichen 
Konstellation wird was anderes rauskommen.

von Jens G. (jensig)


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Alex schrieb:
> Ich möchte die Vorwiderstände gerne so anpassen, dass sich das besagte
> 6500K weiß ergibt, wenn R, G und B gleichzeitig leuchten.

Für normale Beleuchtungszwecke ist das aber trotzdem nicht geeignet 
(falls das der Zweck der Übung sein sollte), da die Wellenlängen zw. R, 
G, B fehlen ...

von Frederic S. (frederics)


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Nur aus Interesse:
Aus welchem Grund willst Du aus RGB LEDs fix kaltweiß mischen?  wenn es 
für viele RGB LEDs Pinkompatible LEDs mit 3 Weißen LEDs in passender 
Lichtfarbe gibt?

von Rainer W. (rawi)


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Alex schrieb:
> Gibt es da einen rechnerischen Ansatz oder eine einfache Erklärung?

Du kannst dir die CIE-Normfarbtafel nehmen
https://de.wikipedia.org/wiki/CIE-Normvalenzsystem#CIE-Normfarbtafel

Dort liegen die reinen Spektralfarben auf der Außenkante und die 
additive Farbmischung findet auf Verbindungsgraden der jeweiligen 
Farborte statt.
Die Verlängerung der Verbindung von deinem Grün über den 6500K-Punkt auf 
deine Rot-Blau-Verbindung gibt dir dann das Intensitätsverhältnis 
Rot:Blau.
Dann muss so viel Grünanteil addiert werden, dass man auf der 
Verbindungsgeraden zwischen diesem Rot/Blau-Punkt zum Grün-Punkt am 
6500K-Punkt landet.

von Joachim B. (jar)


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Alex schrieb:
> Kann man pauschal sagen, welches Verhältnis von Rot, Grün und Blau
> gewählt werden muss, damit sich ein Weißpunkt von 6500K auf der
> Black-Body-Kurve ergibt?

nein

Alex schrieb:
> Gibt es da einen rechnerischen Ansatz

nein

Alex schrieb:
> eine einfache Erklärung?

dir liegen keine vermessenen Daten vor!
Du hast nie dieselben Daten bei unterschiedlichen LEDs
Du bekommst selten vermessene LEDs mit Datenblätter für eine konkrete 
LED.

Die müssten schon vermessen werden und für einen guten CRI >90% dürften 
auch keine Lücken im Spektrum sein.

Alex schrieb:
> Ich möchte die Vorwiderstände gerne so anpassen, dass sich das besagte
> 6500K weiß ergibt

für jede LED einzeln, nur durch selber vermessen

https://www.pce-instruments.com/deutsch/messtechnik/messgeraete-fuer-alle-parameter/farbmessgeraet-farbmesssystem-kat_10051.htm

kennst du den Unterschied von additiver und subtraktiver Farbmischung?
https://www.psychologie.uni-heidelberg.de/ae/allg/lehre/wct/w/w5_farbe/w520_farbmischung.htm

von Rainer W. (rawi)


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Joachim B. schrieb:
> Alex schrieb:
>> Kann man pauschal sagen, welches Verhältnis von Rot, Grün und Blau
>> gewählt werden muss, damit sich ein Weißpunkt von 6500K auf der
>> Black-Body-Kurve ergibt?
>
> nein

Soso ... :-(

> Die müssten schon vermessen werden und für einen guten CRI >90% dürften
> auch keine Lücken im Spektrum sein.

Wie willst du mit RGB-LEDs einen vernünftigen CRI hinbekommen - falsche 
Baustelle. CRI hat nur eine Bedeutung, wenn es um Reflektion an farbigen 
Gegenständen geht. Sonst würden Monitore gar nicht funktionieren.

> kennst du den Unterschied von additiver und subtraktiver Farbmischung?

Was redest du in diesem Zusammenhang von subtraktiver Farbmischung - 
falsche Baustelle.

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Rainer W. schrieb:
> Wie willst du mit RGB-LEDs einen vernünftigen CRI hinbekommen

ich doch nicht
aber welchen Sinn soll die Frage vom TO sonst haben?

Warum WILL er 6500K?
Irgendeinen Sinn muß dahinter stecken -> 6500K ist weder tageslichtweiß, 
das wären so 10.000K aber 6500K wird oft als tageslichtweiß verkauft.

Rainer W. schrieb:
> Was redest du in diesem Zusammenhang von subtraktiver Farbmischung -
> falsche Baustelle.

die Frage ging absolut an den TO, ob er die Unterschiede kennt und was 
es bedeutet.

von Rainer W. (rawi)


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Joachim B. schrieb:
> 6500K ist weder tageslichtweiß, das wären so 10.000K

Das Sonnenspektrum entspricht etwa einem 5800K-Strahler. Der Rest hängt 
sehr von der Bewölkung/Nebel und, wegen der Streuung in der Atmosphäre, 
auch noch vom Sonnenstand ab. DAS Tageslicht gibt es nicht.

: Bearbeitet durch User
von Fiffidackel (Gast)


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Alex schrieb:
> Kann man pauschal sagen, welches Verhältnis von Rot, Grün und Blau
> gewählt werden muss, damit sich ein Weißpunkt von 6500K auf der
> Black-Body-Kurve ergibt?

Garantiert nicht. LED-Licht ist zu komplex, um es in Formeln zu fassen, 
ohne Spektroskoplabor geht gar nichts und wer damit misst, misst 
garantiert Mist.

Begriffe aus der Glühobsttheorie taugen genausowenig wie die klassischen 
Methoden der Farblehre, es gibt da weder RGB-Kontinuum, noch 
Adamsellipsen und wer mit Farbtemperaturen hantiert zeigt, daß er Null 
Ahnung hat.

LED emittieren keine Farben, auch keine Spektren, sondern ein wildes 
Gemisch sehr schmaler Linien, die schon inderselben Charge variieren und 
auch jedes Auge dann auch noch völlig anders interpretiert.

Jede Abdeckung, die kleinste Änderung des Strahlwinkels, Reflexionen und 
Interaktionen mit der Nachbar-LED, jede Linsenoptik verfälschen die 
erwarteten Ergebnisse. Da hilft nur trial and error.

von Fiffidackel (Gast)


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Alex schrieb:
> Ich möchte die Vorwiderstände gerne so anpassen,

die bestimmen auch nur in schmalen Grenzen den Konstantstrom einfacher 
LED, die monochromatische Lichtlinie wird damit nicht verschoben.

von Sebastian W. (wangnick)


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Alex schrieb:
> Gibt es da einen rechnerischen Ansatz oder eine einfache Erklärung?

Gibt es. Ist aber involviert. Die R-, G- und B-LEDs strahlen je ein 
eigenes Spektrum aus. Diese Spektren sind um die angegebenen Frequenzen 
herum verteilt, und addieren sich. Aus dem Additionsspektrum lässt sich 
der nächstgelegene Weißpunkt errechnen. Es gibt da ein recht gutes 
Python-Paket für solche Berechnungen.

Leider ändern sich die Spektren nicht genau linear mit der Stromstärke 
sondern verändern dabei auch etwas ihre Form. Auch die Temperatur des 
Kristalls hat einen gewissen Einfluß. Dazu haben die einzelnen LEDs auch 
ein leicht unterschiedliches räumliches Abstrahlverhalten. Daher wird 
sich an jedem Punkt im Raum und bei jeder Bestromung je ein leicht 
unterschiedlicher Weißpunkt ergeben.

LG, Sebastian

: Bearbeitet durch User
von Joachim B. (jar)


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Rainer W. schrieb:
> DAS Tageslicht gibt es nicht.

stimmt und damit ist alles gesagt, auch das

Rainer W. schrieb:
> Das Sonnenspektrum entspricht etwa einem 5800K-Strahler.

nicht stimmt!

https://www.trilux.com/de/beleuchtungspraxis/innenraumbeleuchtung/weitere-kriterien-der-beleuchtung/licht-und-nicht-visuelle-wirkungen/tageslicht/

Die Oberflächentemperatur der Sonne liegt bei etwa 5.500 Kelvin.
+- einige 100K das ist aber nicht das Tageslicht!

Wie gesagt man findet zu viele Definitionen von Tageslicht
im Netz so daß dein Widerspruch nur als Gepöbel erscheint!

im Link liest du:

"Die aus blauem Himmel und dem Sonnenlicht gemischte Farbtemperatur des 
Tageslichtes durchläuft einen Bereich von etwa 10.000 Kelvin (K) am 
Mittag bis 3000 K (Abendrot). Der blaue Himmel selbst hat eine 
Farbtemperatur von etwa 20.000 K, die Sonne nur von etwa 5.000 K. Der 
Mond hat eine Farbtemperatur von etwa 4.200 K."

Zurück zum Thema
selbst gut LED Streifen mit CRI <95 haben Lücken
https://shop.led-studien.de/led-streifen-module/led-streifen-cct/extra-warmweiss-cri-95-480-leds-m-1.300-1.600lm-m/lk04-9k
https://shop.led-studien.de/thumbnail/1d/5b/b7/1650886235/Spektralwerte4000KLK04-9g_1920x1920.png

also was ist dein Ziel lieber TO?

6500K kannst du durch passende Mischung erreichen, für jede einzelne R G 
B LED durch Stromsteuerung oder PWM aber selten für ALLE in einem 
Stripe.

: Bearbeitet durch User
von Wulf D. (holler)


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Joachim B. schrieb:
> … so daß dein Widerspruch nur als Gepöbel erscheint!
>

Also ehrlich, Rainer W. war einer der ganz wenigen, die hier mit 
anscheinend fundiertem Hintergrundwissen direkt auf die Frage des TO 
antworteten. Gepöbelt hat nur einer, s.o.

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Alex schrieb:

> Kann man pauschal sagen, welches Verhältnis von Rot, Grün und Blau
> gewählt werden muss, damit sich ein Weißpunkt von 6500K auf der
> Black-Body-Kurve ergibt?

Nein, das kann man natürlich nicht. Weil LEDs halt keine Schwarzen 
Strahler sind.

Was man allerdings machen kann: mit einer roten, einer grünen und einer 
blauen zumindest näherungsweise den entsprechenden Farbeindruck zu 
erzeugen.

Das betrifft aber leider nur das Licht des LED-Tripels selber. Von 
Gegenständen reflektiertes Licht dieses Tripels kann trotzdem völlig 
anders aussehen, als würde derselbe Gegenstand tatsächlich das Licht 
eines Schwarzen Strahlers der entsprechenden Temperatur reflektieren.

> Gibt es da einen rechnerischen Ansatz

So viele du willst. Grundlage eines jeden brauchbaren sind allerdings 
detaillierte Informationen über die Emissionsspektren der drei 
verwendeten LEDs.

von Rainer W. (rawi)


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Ob S. schrieb:
> Nein, das kann man natürlich nicht. Weil LEDs halt keine Schwarzen
> Strahler sind.

Lies einfach oben nach, wie es funktioniert. Es geht nicht darum, das 
Spektrum zu reproduzieren, sondern den Farbeindruck.

von Ob S. (Firma: 1984now) (observer)


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Rainer W. schrieb:
> Ob S. schrieb:
>> Nein, das kann man natürlich nicht. Weil LEDs halt keine Schwarzen
>> Strahler sind.
>
> Lies einfach oben nach, wie es funktioniert. Es geht nicht darum, das
> Spektrum zu reproduzieren, sondern den Farbeindruck.

Das schrieb ich doch auch gleich im nächsten Absatz...

von Rainer W. (rawi)


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Ob S. schrieb:
> Nein, das kann man natürlich nicht. Weil LEDs halt keine Schwarzen
> Strahler sind.

Auch wenn die LEDs Schwarze Strahler wären, würde dir das nicht 
gelingen, es sei denn, sie hätten alle drei eine Farbtemperatur von 
6500K. Und dann könntest du dir die Mischerei sparen ;-)
Das ist also keine Begründung.

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