Das Aussehen einer Oberfläche – die Oberflächeneigenschaften – kann Ihre Farbwahrnehmung ändern. Denken Sie beispielsweise an ein Hochglanzmagazin. Wenn das Licht direkt auf die Seite scheint, müssen Sie das Magazin u. U. schräg halten und den Reflexionswinkel ändern, damit Sie die Farben klar erkennen können. Ebenso kann die strukturierte Oberfläche eines Objekts farblich anders aussehen als die glatte Oberfläche des gleichen Objekts.
Da Spektralfotometer die Spektralwerte einer Farbe durch die Beleuchtung der Oberfläche und Messung der Reflexion ermitteln, kommt es entscheidend auf die Auswahl des richtigen Geräts und Messmodus an. Diese Auswahl bestimmt, ob eine Farbprobe innerhalb oder außerhalb des Toleranzbereichs liegt und inwiefern die Ergebnisse mit der Sichtprüfung korrelieren.
Spektralfotometer mit Kugelgeometrie sind am besten für Farben, Lacke, Kunststoffe und Textilien geeignet, weil sie die Messung der Oberflächeneigenschaften mit oder ohne Glanzkomponente vornehmen können. Diese Fähigkeit ist von entscheidender Bedeutung, um nur die Farbe ODER Farbe und Aussehen zu beurteilen.
Funktionsweise eines Spektralfotometers mit Kugelgeometrie
Der Innenraum eines Kugelspektralfotometers hat tatsächlich die Form einer Kugel. Die Lichtquelle wird von der weißen, matten Oberfläche des Innenraums der Kugel reflektiert, sodass das Licht willkürlich in alle Richtungen gestreut wird. Da sich dieser Vorgang tausendfach im Bruchteil einer Sekunde wiederholt, entsteht eine homogene, diffuse Beleuchtung des Objekts. Danach empfängt der Detektor das reflektierte Licht in einem Winkel von 8 Grad senkrecht zur Oberfläche des Objekts, um die Farbe präzise zu messen.
Ein Gerät mit Kugelgeometrie hat zwei Öffnungen, nämlich die (Proben-)Betrachtungsöffnung und die Glanzöffnung, fachsprachlich Glanzfalle genannt. In der Betrachtungsöffnung befinden sich der Empfänger und die lichtempfindlichen Detektoren, die das von der Probenoberfläche reflektierte Licht quantifizieren. Die Glanzfalle kann geöffnet oder geschlossen werden, um die Art der Messung zu kontrollieren.
Bei geöffneter Glanzfalle nimmt das Gerät eine Messung ohne Glanzeinschluss (SPEX; „Specular Excluded“) vor. Bei geschlossener Glanzfalle nimmt das Gerät eine Messung mit Glanzeinschluss (SPIN; „Specular Included“) vor.
SPEX-Messung, um die Wirkung der Oberflächeneigenschaften einzuschließen
Die SPEX-Messung, auch SCE-Messung (aus dem Englischen „Specular Component Excluded“, d. h. ohne Glanzkomponente) genannt, ähnelt der Farbwahrnehmung des menschlichen Auges, weil die Oberflächeneigenschaften als Teil der Farbe wahrgenommen werden. Mit anderen Worten: In der Regel wird eine glänzende Oberfläche dunkler gemessen als eine matte Oberfläche der gleichen Farbe – ähnlich wie das menschliche Auge es sieht.
Wenn die Glanzfalle geöffnet ist, wird das Licht nicht zurück auf die Probenoberfläche reflektiert, sondern das Licht von diesem Teil der Kugelwand direkt in eine Schwarzfalle geleitet und bei der Messung ausgespart. Je glänzender die Oberfläche ist, desto geringer ist der prozentuale Farbanteil, der zum optischen Empfänger des Geräts gelangt. Wenn die Oberfläche der Probe ein perfekter Spiegel ist (100 % Glanz), dann misst das Gerät die Farbe als perfektes Schwarz – unabhängig von der „echten“ Farbe.
SPIN-Messung, um die Wirkung der Oberflächeneigenschaften auszuschließen
Bei der SPIN-Messung („Specular Included“), auch SCI-Messung (aus dem Englischen „Specular Component Included“, d. h. mit Glanzkomponente) genannt, werden die echten Farbdaten der Probe erfasst – unabhängig von den Oberflächeneigenschaften. Bei der Messung mit Glanzeinschluss wird die Wirkung der Oberflächeneigenschaften ignoriert, um nur die Farbe zu messen – ähnlich wie das menschliche Auge die Abbildung in einem Magazin ohne Glanzreflexion sehen würde.
Wenn die Glanzfalle geschlossen ist, wird die Schwarzfalle bei der Beleuchtung der Probe durch eine weiße Kachel oder Platte ersetzt. Wenn die Probe glänzend ist, dann sendet dieser Bereich der Kugel das Glanzsignal direkt in die Betrachtungsöffnung.
IDurch die gleichmäßige Beleuchtung der Probe aus allen möglichen Richtungen entsteht die perfekte Messumgebung für stark glänzende Proben, wie glänzende Lackierungen und Metallic-Verpackungen, oder für stark strukturierte Proben, wie Teppiche und Dachziegel.
Welcher Messmodus ist am besten zur Messung der „echten“ Farbe geeignet?
Diese Proben werden in matte und glänzende Proben eingeteilt. Obwohl die matte Probe scheinbar heller aussieht, haben beide Proben die gleiche Farbe. Welcher Messmodus – mit oder ohne Glanzeinschluss bzw. Glanzkomponente – sollte für diese Proben verwendet werden?
Zur Farbrezeptierung wird vonseiten der Industrie die Messung mit Glanzeinschluss empfohlen. Wenn Sie ein Gerät mit Kugelgeometrie so konfigurieren, dass das gesamte reflektierte Licht gebündelt wird – Glanzlicht und diffuses Licht –, dann machte es kaum einen oder gar keinen Unterschied, ob die Probe spiegelartig oder matt aussieht. Die Rezeptur kontrolliert die endgültige Farbe. Die Proben (Messfelder) werden als gleiches Schwarz oder Grau gemessen.
Im Labor macht das zwar Sinn; doch bei der Qualitätssicherung wird ein etwas anderes Ziel verfolgt. Wenn ein Hersteller diese schwarze Farbe zur Lackierung eines Metallschranks verwendet, sich für die Seitenteile jedoch für ein glänzendes und für die Schubladen für ein mattes Finish entscheidet, wird das Endprodukt für den Kunden dann attraktiv sein? Vermutlich nicht! Doch wenn die Abteilung für Qualitätssicherung diese Teile mit Glanzeinschluss misst, dann haben beide Schwarztöne bei der Messung die gleiche Farbe. Dann wird dieser Schrank ausgeliefert, obwohl die Seitenwände und die Schubladen nicht zueinander passen. In diesem Fall ist eine Messung ohne Glanzeinschluss vorzuziehen, weil die Farbe dabei entsprechend der Wahrnehmung des menschlichen Auges gemessen wird.
Sie möchten mehr erfahren?
In unserem virtuellen Schulungskurs Fundamentals of Color and Appearance (FOCA; Grundlagen zu Farbe und Erscheinungsbild) wird dieses Thema neben anderen Themen behandelt. Bei spezifischen Fragen zur SPIN- gegenüber der SPEX-Messung können Sie sich jederzeit an unsere Farbexperten wenden.
