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Kruithof-Kurve

Die Kruithof-Kurve beschreibt einen Bereich von Beleuchtungsstärken und Farbtemperaturen, die für einen Betrachter oft als angenehm oder angenehm empfunden werden. Die Kurve wurde aus psychophysischen Daten erstellt, die von dem niederländischen Physiker Arie Andries Kruithof gesammelt wurden, obwohl die ursprünglichen experimentellen Daten nicht auf der Kurve selbst vorliegen. Beleuchtungsbedingungen innerhalb der begrenzten Region wurden empirisch als angenehm oder natürlich bewertet, während Bedingungen außerhalb der Region als unangenehm, unangenehm oder unnatürlich betrachtet wurden. Die Kruithof-Kurve ist ein ausreichendes Modell für die Beschreibung ansprechender Quellen, die als natürlich oder sehr ähnlich Plank’schen schwarzen Körpern gelten, aber ihr Wert bei der Beschreibung der menschlichen Präferenz wurde durch weitere Studien zur Innenbeleuchtung immer wieder in Frage gestellt.

Beispielsweise hat natürliches Tageslicht eine Farbtemperatur von 6500 K und eine Beleuchtungsstärke von etwa 104 bis 105 Lux. Dieses Farbtemperatur-Beleuchtungsstärke-Paar führt zu einer natürlichen Farbwiedergabe, würde jedoch bei geringer Beleuchtungsstärke bläulich aussehen. Bei typischen Innenbeleuchtungsstärken von etwa 400 Lux sind angenehme Farbtemperaturen niedriger (zwischen 3000 und 6000 K), und bei typischen Heimbeleuchtungsstärken von etwa 75 Lux sind die angenehmen Farbtemperaturen sogar noch niedriger (zwischen 2400 und 2700 K). Diese Farbtemperatur-Beleuchtungsstärke-Paare werden oft mit Fluoreszenz- bzw. Glühquellen erreicht. Es ist bemerkenswert, dass der angenehme Bereich der Kurve Farbtemperaturen und Beleuchtungsstärken enthält, die mit natürlich beleuchteten Umgebungen vergleichbar sind.

Geschichte
Bei der Entstehung der Fluoreszenzbeleuchtung im Jahr 1941 führte Kruithof psychophysische Experimente durch, um einen technischen Leitfaden für das Design künstlicher Beleuchtung zu liefern. Mit Gasentladungs-Leuchtstofflampen war Kruithof in der Lage, die Farbe des emittierten Lichts zu manipulieren und die Beobachter aufzufordern, darüber zu berichten, ob die Quelle für sie angenehm war oder nicht. Die skizzierte Kurve seiner Kurve besteht aus drei Hauptbereichen: dem mittleren Bereich, der den als angenehm geltenden Lichtquellen entspricht; die untere Region, die den Farben entspricht, die als kalt und schwach angesehen werden; und die obere Region, die Farben entspricht, die warm und unnatürlich bunt sind. Diese Regionen werden, obwohl sie ungefähr sind, immer noch verwendet, um geeignete Beleuchtungskonfigurationen für Häuser oder Büros zu bestimmen.

Wahrnehmung und Anpassung
Kruithofs Ergebnisse stehen in direktem Zusammenhang mit der Anpassung des Menschen an Veränderungen der Beleuchtung. Wenn die Beleuchtungsstärke abnimmt, nimmt die menschliche Empfindlichkeit gegenüber blauem Licht zu. Dies wird als Purkinje-Effekt bezeichnet. Das menschliche Sehsystem wechselt von photopischem (Kegel-dominiertem) Sehen zu skotopischem (rod-dominiertem) Sehen, wenn die Leuchtdichte abnimmt. Stäbe haben eine sehr hohe spektrale Empfindlichkeit gegenüber blauer Energie, während Kegel unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten zu Rot, Grün und Blau haben. Da der dominierende Photorezeptor im skotopischen Sehen am empfindlichsten gegenüber Blau ist, wird daher die menschliche Empfindlichkeit gegenüber blauem Licht erhöht. Aus diesem Grund werden intensive Quellen von höheren (blaueren) Farbtemperaturen im allgemeinen bei niedrigen Luminanzpegeln als unangenehm angesehen, und es existiert ein enger Bereich von ansprechenden Quellen. Folglich steigt die Anzahl der ansprechenden Quellen im photopischen Sehen, wenn die Luminanzpegel erhöht werden.

Kritik
Während die Kurve als Leitfaden für die Gestaltung künstlicher Beleuchtung für Innenräume verwendet wurde, mit dem allgemeinen Vorschlag, Quellen mit niedrigen korrelierten Farbtemperaturen bei niedrigen Beleuchtungsstärken zu verwenden, hat Kruithof die Bewertungsmethode, die unabhängigen Variablen und die Testprobe nicht beschrieben das wurde verwendet, um die Kurve zu entwickeln. Ohne diese Daten oder eine andere Validierung sollten die Schlussfolgerungen nicht als glaubwürdig betrachtet werden. Die Beziehung zwischen Beleuchtungsstärke und CCT wurde durch nachfolgende Arbeiten nicht unterstützt.

Beleuchtungsstärke und CCT wurden in vielen Studien der Innenbeleuchtung untersucht und diese Studien zeigen durchweg eine andere Beziehung zu der von Kruithof vorgeschlagenen. Diese Studien weisen keine oberen und unteren Grenzen auf, sondern legen nahe, dass die CCT keine signifikante Wirkung hat und dass die Beleuchtungsstärke nur Werte unter 300 Lux vermeidet.

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Weitere Studien
Die dargestellte Kruithof-Kurve enthält keine experimentellen Datenpunkte und dient als Näherung für wünschenswerte Beleuchtungsbedingungen. Daher wurde seine wissenschaftliche Genauigkeit neu bewertet.

Der Farbwiedergabeindex ist eine Metrik zur Beschreibung des Aussehens einer Quelle und ob sie als angenehm angesehen wird oder nicht. Der Farbwiedergabeindex einer gegebenen Quelle ist ein Maß für die Fähigkeit dieser Quelle, Farben eines Objekts originalgetreu wiederzugeben. Lichtquellen, wie Kerzen oder Glühlampen, erzeugen Spektren elektromagnetischer Energie, die Plankschen schwarzen Körpern sehr ähnlich sind; sie sehen sehr nach natürlichen Quellen aus. Viele Leuchtstofflampen oder LED-Glühbirnen haben Spektren, die nicht denen von Plankischen Schwarzkörpern entsprechen und als unnatürlich angesehen werden. Daher kann die Art, wie sie die wahrgenommenen Farben einer Umgebung wiedergeben, ebenfalls als unnatürlich betrachtet werden. Während diese neueren Quellen immer noch korrelierte Farbtemperaturen und Beleuchtungsstärkeniveaus erreichen können, die innerhalb der komfortablen Region der Kruithof-Kurve liegen, kann die Variabilität ihrer Farbwiedergabeindizes dazu führen, dass diese Quellen letztendlich unangenehm sind.

Verschiedene Aktivitäten oder Szenarien erfordern unterschiedliche Farbtemperatur-Beleuchtungsstärke-Paare: bevorzugte Lichtquellen ändern sich je nach dem Szenario, in dem die Quelle beleuchtet wird. Die Menschen bevorzugten Farbtemperatur-Beleuchtungsstärke-Paare innerhalb der komfortablen Region zum Essen, Zusammensein und Studieren, aber auch bevorzugte Farbtemperatur-Beleuchtungsstärke-Paare, die in der unteren unbequemen Region für nächtliche Aktivitäten und Vorbereitung auf das Bett waren. Dies ist mit dem Purkinje-Effekt verbunden; Personen, die nachts etwas Licht wünschen, wünschen niedrigere (rötlichere) Farbtemperaturen, selbst wenn die Leuchtdichte sehr niedrig ist.

Kruithofs Ergebnisse können auch in Abhängigkeit von der Kultur oder dem geografischen Standort variieren. Erwünschte Quellen basieren auf früheren Erfahrungen eines Individuums mit der Wahrnehmung von Farbe, und da verschiedene Regionen der Welt ihre eigenen Beleuchtungsstandards haben können, würde jede Kultur wahrscheinlich ihre eigenen annehmbaren Lichtquellen haben.

Die Beleuchtungsstärke einer Quelle ist der dominierende Faktor für die Entscheidung, ob eine Quelle angenehm oder angenehm ist, da die an diesem Experiment teilnehmenden Betrachter einen Bereich von korrelierten Farbtemperaturen und Beleuchtungsstärken bewerteten, deren Eindrücke jedoch im Allgemeinen als korrelierte Farbtemperatur unverändert blieben geändert. Außerdem besteht eine Beziehung zwischen der korrelierten Farbtemperatur und der Helligkeit einer Quelle. Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, dass der Farbwiedergabeindex anstelle der korrelierten Farbtemperatur eine geeignetere Messgröße zur Bestimmung ist, ob eine bestimmte Quelle als angenehm angesehen wird oder nicht.

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