Acebeam Taschenlampen
Imalent Taschenlampen

Was bewirkt einen hohen CRI-Wert bei der LED?

Kasperrr

Flashaholic**
30 Mai 2017
3.735
2.045
113
Olight Taschenlampen
Trustfire
Servus!

Seit längerer Zeit beschäftigt mich die Frage, was bei einer LED einen hohen (oder auch niedrigen) CRI-Wert bewirkt!?

Die Lichtfarben CW, NW, WW enstehen ja durch diverse Phosphormischungen, die auf den LED-Chip aufgetragen werden.
Ist für den CRI-Wert auch die Phosphorschicht verantwortlich oder doch etwas anderes?

Bei uns Flashies ist eine Taschenlampe mit hohen CRI-Wert doch recht willkommen.
Gibt es vielleicht auch Anwendungen bzw. Bereiche, wo LED's mit niedrigen CRI-Wert bevorzugt werden? Falls ja, welche sind das!? Und falls es nicht der Fall sein sollte, warum produziert man dann nicht ausschließlich High-CRI LED's???

Ich freue mich über euere Antworten!

Grüße
Kasper
 
  • Danke
Reaktionen: MatZec

SammysHP

Flashaholic*
6 Oktober 2019
499
447
63
www.sammyshp.de
Ja, es liegt an der Phosphormischung. High CRI LEDs haben den Nachteil, dass sie eine geringere Effizienz haben, dementsprechend dunkler sind und deutlich mehr Wärme abgeben.
 
  • Danke
Reaktionen: Kasperrr

Phantom

Flashaholic*
5 Juli 2017
881
710
93
Acebeam
Die Lichtfarben CW, NW, WW enstehen ja durch diverse Phosphormischungen, die auf den LED-Chip aufgetragen werden.
Ist für den CRI-Wert auch die Phosphorschicht verantwortlich oder doch etwas anderes?
Im Prinzip schon.

Bei uns Flashies ist eine Taschenlampe mit hohen CRI-Wert doch recht willkommen.
Gibt es vielleicht auch Anwendungen bzw. Bereiche, wo LED's mit niedrigen CRI-Wert bevorzugt werden?
Ich wüsste jetzt keine.

Und falls es nicht der Fall sein sollte, warum produziert man dann nicht ausschließlich High-CRI LED's???
Ich denke, weil sie auch Nachteile haben, nämlich Preis und Leistung.

Preis daher, es muss ein viel größeres Farbspektrum gleichmäßig versorgt werden, damit die Farben auch entsprechend widergegeben werden können. Die Anforderungen an die Lumineszenzschicht sind um ein vielfaches höher (ich nenns mal so, denn nur Phosphor ist es auch nicht).

Leistung und Preis: Die Grund-LED ohne Lumineszenzschicht ist meist blau, gibt man nun eine "einfache Lumineszenzschicht hinzu, die einen Teil des blauen Lichtes in gelbes Licht umwandelt, so habe ich - je nachdem wie viel ich umwandle, bereits "weißes" Licht, allerdings mit einem niedrigen CRI-Wert, da insbesondere der Rotanteil fehlt. Ich muss also noch einen Teil zu Rot umwandeln.

Jetzt ist es aber so, dass jede Umwandlung Leistung schluckt, und ich hohe Lumenzahlen eher mit kaltweißen LEDs erreiche - hier muss am wenigsten umgewandelt werden - kennt man ja bei den Hochleistungslampen, die 6500K Versionen sind meist noch ein paar Lumen heller.

Und jetzt eben: Ist jeder auch bereit, Aufpreis für teurere LEDs zu zahlen und gleichzeitig auf Leistung zu verzichten? Insbesondere dann, wenn es ihm keinen Nutzen bringt - zB. im Sicherheitsdienst. Ob die Jacke des EInbrechers rot oder orange ist, ist egal - ich muss ihn sehen. Viele sehen halt nur die Lumen und den Preis, manche wollen auch kaltweise LEDs - die sind noch schwerer auf einen hohen CRI-Wert zu bringen. Daher wirds denke ich noch länger die Vielfalt in den Farben und CRI-Werten geben.
 

Kasperrr

Flashaholic**
30 Mai 2017
3.735
2.045
113
Also kann man grob sagen, etwas aufwändiger in der Herstellung und deswegen auch teuerer als die selben LED's mit niedrigeren CRI-Wert.
Das ist natürlich ein gutes Argument, warum es nicht nur High-CRI LED's gibt.

Dass High-CRI LED's etwas ineffizienter bzw. dunkler sind, stimmt natürlich auch. Ich finde aber, dass der Unterschied meist im direkten Vergleich auffällt. Ich hatte meine K65 mal in 6500K sowie 5700K gehabt beide P2 flux bin und irgendwann wurde sie auf 5000K CRI90 umgebaut. Der Verlust an Lumen war wirklich minimal, eigentlich kaum sichtbar.
Aber gut, für manche Flashies ist das letzte Lümchen noch so wichtig...
 

Flummi

Moderator
Teammitglied
26 Oktober 2015
4.339
4.471
113
Nähe Hannover
Gibt es vielleicht auch Anwendungen bzw. Bereiche, wo LED's mit niedrigen CRI-Wert bevorzugt werden?
Ja, beim Fleischer im Tresen sind Leuchtmittel mit besonderem Farbspektrum verbaut, die das rohe Fleisch appetitlicher und frisch aussehen lassen. Da sind insbesondere grüne Spektralanteile reduziert. Diese Leuchtmittel haben naturgemäß einen geringen CRI (denn sie verändern die Farbwahrnehmung).
In manchen (professionellen) Lackierereien werden Leuchten mit besonders großem GAI (Gamut Area Index) installiert. Unter solchen Lampen (die keinen besonders hohen CRI haben müssen), können Farbunterschiede besonders gut erkannt werden. Die Farben wirken dabei nicht unbedingt "realistisch". Das kann man sich in etwa vorstellen, wie wenn man am Fernseher zu viel Farbe reindreht.

Und dann gibt es noch die Abteilung Stimmungslicht. Z.B. (früher) Phillips Softtone Glühlampen mit einem dezenten Farbstich.

Pflanzenlicht wird auf die Bedürfnisse der Pflanzen ausgelegt und ist für den Menschen geradezu unerträglich.
 

Unheard

Flashaholic**
6 November 2017
2.334
1.126
113
Raffnixhausen
Ich glaube nicht, dass HCRI LEDs per se teurer zu fertigen sind. Der Preisunterschied zwischen einer normalen Cree XP-L und einer HCRI Luminus SST-20 ist ja erschreckend hoch. So sah meine letzte Bestellung aus (man achte auf die Stückzahlen):

Luminus SST-20 bare LED LED & tint Neutral White - SST20 4000K 95CRI​
L001​
4​
$7.92​
CREE XP-L High Intensity V2 5D Bare LED
L030​
1​
$5.98​
 
  • Danke
Reaktionen: Kasperrr

Kasperrr

Flashaholic**
30 Mai 2017
3.735
2.045
113
Dass die Fleisch- und Obst/Gemüsetheke mit speziellen Licht beleuchtet wird, wusste ich bereits. Dachte aber, dass das Fleisch eben mit High-CRI Leuchtstoffen beleuchtet wird damit die rote Farbe besser zum Ausdruck kommt. Naja, falsch gedacht...

Vergleicht man aber die selben LED's (Hersteller, Typ, Farbtemperatur), dann zeigt dieses Beispiel, dass die High-CRI Variante etwas mehr kostet:
XHP70.2 5000K CRI70 = 7,56€ das Stück
https://www.mouser.de/ProductDetail/Cree-Inc/XHP70B-00-0000-0D0BP250E?qs=sGAEpiMZZMu4Prknbu83y%2BlrQIM/H7mNdrtKwin/roTfKbwpgo%2BfRQ==
XHP70.2 5000K CRI90 = 8,28€ das Stück
https://www.mouser.de/ProductDetail...5esy2U00J7FrzCskxEiY6K1UU7C8xwr4aAqzOEALw_wcB

Pro Stück sind das 0,72€ Preisunterschied. Bei 10 LED's sind es schon 7,20€ und bei 100 LED's 72,00€.
 

steidlmick

Flashaholic**
15 August 2012
3.730
2.961
113
Bielefeld, NRW
Die Lichtfarben CW, NW, WW enstehen ja durch diverse Phosphormischungen, die auf den LED-Chip aufgetragen werden.
Ist für den CRI-Wert auch die Phosphorschicht verantwortlich oder doch etwas anderes?
Es gibt keine "Phosphormischung" bei einer (scheinbar) weißen LED, Phospohr ist ein chemisches Element, hier geht es um einen anorganischen Leuchtstoff.
Die oft fälschlich verwendeten Begriffe "Phosphormischung" oder "Phosphorschicht" gehen auf inkompetente Übersetzungen aus dem angelsächsischen Sprachraum zurück. Im Deutschen spricht man von (anorganischen) Leuchtstoffen.
Das musste ich mal loswerden, diese schrecklichen verhunzten Übersetzungen gehen mir auf den Keks...

Verantwortlich für das Farbspektrum einer leuchtstoffkonvertierten weißen LED ist die exakte Mischung der Leuchtstoffschicht. Diese Leuchtstoffschicht enthält verschiedene Oxide so genannter "seltener Erden", das sind bestimmte Elemente aus der Gruppe der Lanthanoiden, z.B. Europium, Cer, Yttrium oder Ytterbium.
Eine möglichst fein abgestimmte, komplexe Mischung erlaubt zwar die Herstellung von High-CRI-LEDs, geht aber mit diversen Problemen einher.
Und falls es nicht der Fall sein sollte, warum produziert man dann nicht ausschließlich High-CRI LED's???
Es gibt bei der Herstellung von leuchtstoffkonvertierten weißen LEDs diverse quantenmechanische Effekte zu berücksichtigen. Einerseits möchte man eine hohe Quantenausbeute (wenig Verlustleistung, hohe Energieumwandlungseffizienz) und eine hohe Lebensdauer der LED, aber andererseits soll das Lichtspektrum so tageslichtähnlich wie möglich sein.
Diese Anforderungen sind bei den aktuell bekannten und einsetzbaren Leuchtstoffen nicht kompatibel.

Ein Leuchtstoff mit hoher Quantenausbeute bei hoher Lebensdauer zeigt ein weniger ausgewogenes Spektrum und daher geringe CRI-Werte. Optimiert man die Kombination unterschiedlicher Leuchtstoffe so, dass ein ausgewogenes Spektrum erreicht wird, treten dabei diverse Effekte auf, welche die Quantenausbeute reduzieren und die Lebensdauer herabsetzen, die LED wird also weniger hell/effizient und hält weniger lange.
Unter Umständen kann es sogar zu sehr deutlichen Alterungseffekten kommen, die den Einsatz entsprechender Spezial-LEDs für bestimmte Zwecke nur mit geringer Lebensdauer zulassen.

Für eine LED, die vor allem möglichst lange ein einigermaßen stabiles Spektrum abgeben soll, ist High-CRI kein guter Ansatz. Die verschiedenen Leuchtstoffkomponenten altern unterschiedlich und verfälschen so das Spektrum mit zunehmender Betriebszeit.

Interessant und tiefer in die Materie einführend sind diese Vortragsfolien zum Thema leuchtstoffkonvertierte weiße LEDs.
 

The_Driver

Flashaholic***
22 März 2012
7.230
4.954
113
Essen
High-cri LEDs werden Prinzip bedingt immer etwas ineffizienter sein, da sie eine höheren Anteil an rotem Licht abgeben. Rotes Licht liegt am Rand des sichtbaren Lichtspektrums. Das menschliche Auge ist hier wesentlich unempfindlicher als bei Licht aus der Mitte des Spektrums (grün, gelb), siehe dazu hier.
 
  • Danke
Reaktionen: Kasperrr und LED

Kasperrr

Flashaholic**
30 Mai 2017
3.735
2.045
113
@steidlmick
Vielen Dank für deine ausführliche Antwort! Da bleiben keine Fragen mehr offen, zumindest bei mir! :thumbup:

Dass die High-CRI LED's ineffizienter sind, war mir klar und ich kann damit eigentlich auch gut leben.
Schlimmer finde ich nun die Tatsache, dass diese Variante einer LED auch noch schneller ältert bzw. eine niedrigere Lebensdauer erreicht. Damit habe ich nicht gerechnet, wenn ich offen sein soll!
Wäre sicher interessant zu erfahren, um wie viel sich die Lebensdauer einer High-CRI LED gegenüber einer "normalen" (CRI 68-70) verkürzt!?

@LED
Messbar ist dieser Unterschied ganz bestimmt. Ich habe die genauen Zahlen leider nicht mehr im Kopf, meine aber die K65 mit der XHP70.2 mit niedrigen CRI-Wert hatte etwas um die ~5000lm erreicht und die mit der High-CRI XHP70.2 etwas um die ~4500lm. Weiss es leider nicht mehr so genau.
 

steidlmick

Flashaholic**
15 August 2012
3.730
2.961
113
Bielefeld, NRW
Wäre sicher interessant zu erfahren, um wie viel sich die Lebensdauer einer High-CRI LED gegenüber einer "normalen" (CRI 68-70) verkürzt!?
Das lässt sich nicht vorhersagen, weil die Hersteller nicht damit herausrücken, welche konkrete Leuchtstoffzusammensetzung sie bei konkreten Produkten verwenden.
Das scheinbar gleiche Ergebnis lässt sich nämlich durchaus mit unterschiedlichen Mischungen erreichen.

Viel entscheidender ist aber, dass die Betriebsbedingungen (Strom, Temperatur, Temperaturgradient, Feuchtigkeit u.a.m.) sehr viel stärkere Auswirkungen haben und auch, dass die Hersteller von Halbleitern (egal ob LED oder Computer-CPU) die Produkte nach der Fertigung entsprechend ihren Leistungswerten selektieren und dass somit die Kunden auch qualitativ unterschiedliche LEDs erhalten können, erst recht, wenn sie keine einzelne LED, sondern eine komplette Lampe kaufen.
Selbst LEDs, die dem gleichen Flux- und Chromatizitäts-Bin angehören, sind nicht identisch.