Farbtemperatur

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Die Farbtemperatur ist ein Maß für den Farbeindruck einer Lichtquelle.

Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines schwarzen Körpers, eines planckschen Strahlers, die zu einer bestimmten Lichtfarbe dieser Strahlungsquelle gehört. Im Einzelnen ist es die Temperaturangabe, die bei gleicher Helligkeit und unter festgelegten Beobachtungsbedingungen der zu beschreibenden Farbe am ähnlichsten ist (Englisch: correlated colour temperature = ähnlichste Farbtemperatur)[1].

Animation zur Erklärung der Farbtemperatur

Definition und Maßeinheit

Charakteristische Lichtfarben nach DIN 5035
Lichtquelle Farbtemperatur in Kelvin Farbtemperatur in Mired
Warmweiß unter 3300 K über 303 MK-1
Neutralweiß 3300-5000 K 303-200 MK-1
Tageslichtweiß (auch Kaltweiß) über 5000 K unter 200 MK-1

Die Einheit der Farbtemperatur ist Kelvin (K). Daraus wird das Mired (=MK-1) als das Millionenfache des Kehrwertes der Kelvin-Angabe abgeleitet. Im CIE-Diagramm gehört zu jeder Farbtemperatur einer Lichtquelle ein Weißpunkt dieser Beleuchtungsart. Die spektrale Verteilung des Lichts von Strahlern mit gleicher Farbtemperatur kann sehr unterschiedlich sein, sogenannte metamere Lichtquellen. Metameres Licht kann wie bei Glühlampen ein kontinuierliches Spektrum aufweisen oder sich wie bei Energiesparlampen und Flachbildschirmen auf einige schmale Spektralbänder beschränken. Der Farbwiedergabeindex gibt die Qualität der Farbwiedergabe bei Beleuchtung mit einer Lichtquelle an.

Fotografie

Aufnahme bei Tageslicht, bei der die Kamera auf unterschiedliche Farbtemperaturwerte abgeglichen wurde.

In der Fotografie ist die Berücksichtigung der Farbtemperatur wichtig, damit ein Motiv in den korrekten Farben aufgenommen werden kann, das heißt so, wie es dem natürlichen „Seheindruck“ entspricht.

Die internationale Norm für mittleres Sonnenlicht beträgt 5500 Kelvin[2], es ist der Ton eines Sonnentages bei klarem Himmel am Vor- oder Nachmittag. Tageslichtfilme sind so sensibilisiert, dass sie bei Farbtemperaturen um 5500 K eine für das menschliche Auge korrekte Farbwiedergabe erfüllen. Kunstlichtfilme entsprechen je nach Typ einer Farbtemperatur von 3100 bis 3400 K.

Um andere Farbtemperaturen zu erreichen, werden Konversionsfilter vor das Objektiv gesetzt. In der Digitalfotografie wird ein (oft automatischer) Weißabgleich vorgenommen. Eine Nachbearbeitung unkorrekter Farben im Labor ist in gewissen Grenzen möglich, verringert aber die Qualität der Abbildung, sofern nicht mit den Rohdaten des Kamerasensors gearbeitet wird (RAW-Fotografie). Die Wirkung eines Konversionsfilters lässt sich rechnerisch erfassen. Dafür wird die Einheit Mired benutzt, mit der die Wirkung eines Filters angegeben wird, negative Werte stehen für bläuliche Filter, positive für rötliche Werte. Die korrigierte Farbtemperatur erhält man, indem der Mired-Wert des Filters zur gegebenen Farbtemperatur des Lichts addiert wird. Dabei sind die Vorzeichen der Filter zu beachten.

Leuchtstofflampe – Glühlampe
Farbtemperaturmessung durch Vergleich (Gossen Sixtomat x3)

Zur Bestimmung der Farbtemperatur gibt es Farbtemperaturmesser (Colorimeter). In den 1950er Jahren wurde mit dem Sixticolor des Herstellers Gossen ein Gerät für Amateurfotografen angeboten, das ausschließlich der Messung der Farbtemperatur diente. Eine preiswertere Variante war der Color Finder in verschiedenen Belichtungsmessern dieser Firma. Ein Farbbalken wurde mit verschiedenen Farbfeldern verglichen, das (subjektiv) „farbähnlichste“ Feld gab die Farbtemperatur an. Die nebenstehende Abbildung zeigt solche eine Messeinrichtung am „Sixtomat x3“ aus dem Jahre 1959, zur Verdeutlichung wurde je eine Aufnahme mit Leuchtstofflampen- und mit Glühlampenbeleuchtung zusammenkopiert. Seit den 1990er Jahren sind Colorimeter mit Digitalanzeige üblich, bei welchen der Messwert direkt in Kelvin angezeigt wird.

Charakteristische Farbtemperaturen (beispielhaft)
Lichtquelle Farbtemperatur
Kerze 1500 K
Natriumdampflampe (SON-T) 2000 K
Glühlampe (40 W) 2600 K
Glühlampe (60 W) 2700 K
Glühlampe (100 W) 2800 K
Halogenlampe (Hochvolt, Eco-Halogen, 30–60 W) 2700-2800 K
Glühlampe (200 W) 3000 K
Halogenlampe (Niedervolt) 3000-3200 K
Fotolampe Typ B, Halogenglühlampe 3200 K
Fotolampe Typ A bzw. S, Spätabendsonne kurz vor Dämmerungsbeginn 3400 K
Leuchtstofflampe (Kaltweiß) 4000 K
Xenon-Lampe, Lichtbogen 4500–5000 K
Morgensonne-/Abendsonne, D50-Lampe (Druckerei) 5000 K
Vormittags-/Nachmittagsonne 5500 K
Elektronenblitzgerät 5500–5600 K
Mittagssonne, Bewölkung 5500–5800 K
Bedeckter Himmel 6500–7500 K
Nebel, starker Dunst 7500–8500 K
Blauer (wolkenloser) Himmel auf der beschatteten Nordseite, kurz nach Sonnenuntergang oder kurz vor Sonnenaufgang, Blaue Stunde 9000–12.000 K
Klares blaues, nördliches Himmelslicht 15.000–27.000 K

Subjektive Farbwahrnehmung

Hauptartikel: Lichtfarbe

Die Farbtemperatur ist durch die physikalisch definierte Oberflächeneigenschaft eines Strahlers festgelegt. Die übliche Einteilung von Farben in kalte oder warme Farbtöne geht auf ein subjektives Empfinden zurück und ist nicht durch eine Temperatur zu beschreiben. Künstliche Lichtquellen geben vom Tageslicht abweichende Farbwahrnehmungen. Mischungen verschiedener Arten von Lichtquellen können sogar das Wohlgefühl stören.

Im künstlerischen Bereich wird die Farbtemperatur oft abweichend verwendet. Beispielsweise durch die Verwendung der Mired-Skala erhalten kalte Farben einen niedrigen Wert und warme einen eher höheren Wert. Die für Energie sparende Leuchtmittel relevante EU-Verordnung 244/2009 verlangt explizit die Angabe der Farbtemperatur in Kelvin[3].

Spektralklassen der Sterne

Sternspektrum der Klasse A0V (Effektivtemperatur: 9500 K, blaugefüllte Kurve), normiert auf 1 bei 555 nm. Im sichtbaren Bereich entspricht das Sternspektrum eher einem Schwarzkörperspektrum von 15000 K (gelb gestrichelt) als einem vom 9500 K (gelb gepunktet).

Die Spektralklassen von Sternen sind nach Oberflächentemperatur untergliedert. Ihr Spektrum entspricht näherungsweise der Strahlung eines Schwarzen Körpers und steht damit in direktem Zusammenhang mit der Farbtemperatur. Die beiden leicht zu findenden Hauptsterne im Sternbild Orion, Beteigeuze und Rigel, lassen sich am Sternenhimmel farblich sehr gut unterscheiden. Beteigeuze ist deutlich rötlicher und gehört mit einer Oberflächentemperatur von 3.450 K in die Spektralklasse M, der bläuliche Rigel ist mit 10.500 K deutlich heißer und gehört zur Spektralklasse B. Bei heißeren Sternen als die Sonne weichen Effektiv- und Farbtemperatur bisweilen stark auseinander; ein typischer Stern der Klasse A0V (vgl. Wega) hat eine Effektivtemperatur von ca. 9500 K, aber eine Farbtemperatur von ca. 15000 K.[4]

Die Sonne hat eine effektive Oberflächentemperatur von 5.778 K. Dies entspricht ungefähr der Farbtemperatur der Sonne vom Weltraum aus gesehen, d.h. ohne die filternde Wirkung der Erdatmosphäre. Von der Erde aus gesehen erscheint das Licht der Sonne durch Streuung und Absorption in der Luft, abhängig vom Sonnenstand, der Landhöhe und den Wetterbedingungen, mehr oder weniger stark gerötet. Die Normlichtart D50, die der Beleuchtung mit einer Farbtemperatur von 5.000 K entspricht, wird an klaren Tagen am Vor- oder Nachmittag erreicht, wenn die Atmosphäre stärker dämpft. Gestreutes Himmelslicht hingegen hat einen wesentlich höheren Blauanteil und damit auch eine höhere Farbtemperatur als direktes Sonnenlicht (siehe Tabelle).

Weblinks

 Commons: Farbtemperatur – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

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Wiktionary Wiktionary: Farbtemperatur – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Internationales Wörterbuch der Lichttechnik CIE/IEC– Kapitel 845
  2. DIN 5031 T3 und DIN 5033 T7, Lichtart D55
  3. EU-Verordnung 244/2009 (Weblink auf der Seite des BMU
  4. Albrecht Unsöld, Bodo Baschek, Der neue Kosmos, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 6. Auflage 1999, ISBN 3-540-64165-3