Zu guter Letzt möchten die Autoren ihren Familien danken – für die moralische Unterstützung vor und während der Buchschreibphase mit einem nicht einfachen Inhalt in einer nicht einfachen Zeit.
Darmstadt, 13. Februar 2021
Tran Quoc Khanh, Peter Bodrogi und Trinh Quang Vinh
1
Einleitung und Motivation
1.1 Einführung: ein historischer Rückblick und aktuelle Fragestellungen
Die Internationale Beleuchtungskommission (CIE) definierte im September 1931, 90 Jahre vor der Erscheinung dieses Buches, die 2°-Normspektralwertfunktionen
1 a) In der Beleuchtungstechnik und in der Fotometrie: Vom Ende des 19. Jahrhundert bis etwa zuden 80er-Jahren des 20.Jahrhunderts erlebten einige Erdteile eine stetig wachsende Entwicklung des Industrialisierungsprozesses (z.B. Maschinenbau, Schiffbau, Elektrotechnik, Bauwesen), sodass die Forschungen in der Beleuchtungstechnik sich darauf konzentrierten, anhand von physiologischen visuellen Leistungen wie Kontrastvermögen, Sehschärfe, Lesegeschwindigkeit oder Fehlerrate der verrichteten Arbeit die Anforderungen an die Arbeitsplätze im Büro und in der Fertigung zu formulieren, wobei die Kenngrößen Beleuchtungsstärke (in lx) oder die Leuchtdichte (in cd/m2)zugrunde gelegt wurden. Die Forschungsergebnisse auf diesem Themengebiet bis zum Ende des 20. Jahrhunderts bildeten die Grundlagen für die heutigen internationalen und nationalen Normen der Beleuchtungstechnik [1–3].
2 b) In der Lichtquellentechnik: Von 1879 bis 1999 gab es eine Reihe von wichtigen Entwicklungsschritten von den Glühlampen über die Hochdruckentladungslampen, die Halogenglühlampen, Dreibanden-Leuchtstofflampen und Kompaktleuchtstofflampen (s. Tab. 1.1). Von 1994 bis heute erfährt die Lichtquellentechnik durch die neue Entwicklung von Hochleistungs-LEDs einen enormen Fortschritt. Die Lichtausbeute von weißen LEDs übertrifft die Werte der häufig verwendeten Entladungslampen (z.B. T5-Lampen, Cosmopolis-Lampen, HMI-Lampen). Die hohe Lichtausbeute der LEDs, die nach der V(𝜆)-Funktion für das Tagessehen bewertet wird, trägt positiv zur weltweiten Bemühung zur Energieeinsparung und Umweltschonung bei.
3 c) In der CIE-Farbmetrik: Die Geschichte der CIE-Farbmetrik ist durch die ständigen Bemühungen gekennzeichnet, wahrnehmungstechnische Farbattribute (Helligkeit, Re-lativhelligkeit, Farbton, Buntheit, Farbsättigung) zu definieren und in einem perzeptiv gleichabständigen Farbraum vektoriell anzuordnen. Wenn diese wahrnehmungstechnisch gleichabständigen Farbräume geschaffen werden, können die Farbdifferenzen verschiedener Farborte dort berechnet und für die industriellen Qualitätskontrollen verwendet werden. Ein Nutzen der Farbdifferenzberechnung ist die Definition des Farbwiedergabeindex. Diese oben beschriebene Aufgabenstellung wurde in den letzten Jahrzehnten in mehreren Erkenntnisstufen (s. Tab. 1.2 sowie [4, 5]) mehr oder weniger optimal gelöst. Die Forschungsergebnisse der Farbwissenschaft werden bis heute in der farbgebenden Industrie (Displaytechnik, Filmtechnik, Drucktechnik, Textilindustrie) und zunehmend seit etwa 2010 auch in der Beleuchtungstechnik und in der Lichtquellentechnik (LED, OLED) verwendet.
Tab. 1.1 Große Meilensteine in der Entwicklung der Lichtquellentechnik. Quelle: TU Darmstadt.
| Jahr | Inhalte |
|---|---|
| 1854 | Goebel: Glühlampe mit Bambusfaser |
| 1879 | Edison: Glühlampe mit Kohlefaden |
| 1900 | Cooper, Hewitt: Patent auf Quecksilberdampflampe |
| 1906 | Einführung der Wolfram-Metallfadenlampe mit Stickstofffüllung |
| 1934 | Einführung der Niederdruckentladungslampe mit Leuchtstoffen |
| 1959–1960 | Einführung der Halogenglühlampen |
| 1971 | Leuchtstofflampen mit Dreibandenkonzept |
| 1980 | Einführung der CFL-i (Energiespar)-Lampe |
| 1994 | Weiße LED auf der Basis von InGaN-Material |
Tab. 1.2 Große Meilensteine in der Entwicklung der CIE-Farbmetrik. Quelle: TU Darmstadt.
| Jahr | Inhalte |
|---|---|
| 1931 |
Definition der 2°-Normspektralwertfunktionen |
| 1960 | Festlegung des UCS-Diagramms (Uniform Colour Scale) |
| 1964 | Definition des CIE 1964 (U*V*W*)-Farbraumes |
| 1964 |
Definition der Normspektralwertfunktionen  |
| 1976 | Definition der beiden Farbräume CIE L*a*b* (oder CIELAB) und CIE L*u*v* (oder CIE-LUV) |
| 2004 | CIE-Publikation: A Colour Appearance Model for Colour Management Systems: CIE-CAM02, Publication No. 159 (Vienna: Central Bureau of the CIE, 2004) [6] |
| 2006 | Definition des CAM02-UCS-Farbraums auf der Basis des Farbwahrnehmungsmodells CIE-CAM02 [7] |
Seit dem Beginn des 21. Jahrhunderts verstärkten sich einige lichttechnikrelevante Entwicklungstendenzen, die sich wie folgt äußerten:
Die Gesellschaften in den großen Teilen der Erde (Nordamerika, Europa, China, Japan, Südostasien) sind informationstechnisch ausgerichtet. Die Arbeitsweise, die Arbeitsabläufe (Tag- und Nachtrhythmen) sowie die Arbeitsmittel (Monitore, Datensichtgeräte) erreichten eine neue Qualität. Zusätzlich zu den Gütemerkmalen wie Beleuchtungsstärke oder Gleichmäßigkeit und Blendung kamen andere Diskussionen über Licht und Gesundheit,