Una función de eficiencia luminosa o función de luminosidad representa la sensibilidad espectral promedio de la percepción visual humana de la luz . Se basa en juicios subjetivos de cuál de un par de luces de diferentes colores es más brillante, para describir la sensibilidad relativa a la luz de diferentes longitudes de onda . No es una referencia absoluta a ningún individuo en particular, sino que es una representación estándar del observador de la sensibilidad visual de un ojo humano teórico . Es valiosa como base para fines experimentales y en colorimetría . Se aplican diferentes funciones de eficiencia luminosa en diferentes condiciones de iluminación, que varían desde fotópica en condiciones de mucha luz hasta mesópica y escotópica en condiciones de poca luz. Cuando no se especifica, la función de eficiencia luminosa generalmente se refiere a la función de eficiencia luminosa fotópica.
La función de eficiencia luminosa fotópica CIE y (λ) o V (λ) es una función estándar establecida por la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE) y estandarizada en colaboración con la ISO [ 1] y puede utilizarse para convertir la energía radiante en energía luminosa (es decir, visible). También forma la función central de correspondencia de color en el espacio de color CIE 1931 .
Existen dos funciones de eficiencia luminosa de uso común. Para los niveles de luz cotidianos, la función de luminosidad fotópica es la que mejor se aproxima a la respuesta del ojo humano. Para niveles de luz bajos, la respuesta del ojo humano cambia y se aplica la curva escotópica . La curva fotópica es la curva estándar CIE que se utiliza en el espacio de color CIE 1931.
El flujo luminoso (o potencia visible) de una fuente de luz se define mediante la función de luminosidad fotópica. La siguiente ecuación calcula el flujo luminoso total de una fuente de luz:
dónde
Formalmente, la integral es el producto interno de la función de luminosidad por la distribución de potencia espectral . [2] En la práctica, la integral se reemplaza por una suma sobre longitudes de onda discretas para las que se dispone de valores tabulados de la función de eficiencia luminosa. La CIE distribuye tablas estándar con valores de la función de luminosidad a intervalos de 5 nm desde 380 nm hasta 780 nm . [cie 1]
La función de eficiencia luminosa estándar está normalizada a un valor máximo de la unidad a 555 nm (véase coeficiente luminoso ). El valor de la constante delante de la integral suele redondearse a683 lm/W . El pequeño exceso de valor fraccional proviene de la ligera discrepancia entre la definición del lumen y el pico de la función de luminosidad. El lumen se define como la unidad para una energía radiante de 1/683 W a una frecuencia de 540 THz , que corresponde a una longitud de onda estándar del aire de 555,016 nm en lugar de555 nm , que es el pico de la curva de luminosidad. El valor de y ( λ ) es0,999 997 en555,016 nm , por lo que se obtiene un valor de 683/0,999 997 = 683,002 es la constante multiplicativa. [3]
El número 683 está relacionado con la definición moderna (1979) de la candela , la unidad de intensidad luminosa . [cie 2] Este número arbitrario hizo que la nueva definición diera números equivalentes a los de la antigua definición de la candela.
Desde hace tiempo se reconoce que la función de luminosidad fotópica V ( λ ) de la CIE 1924, [cie 3] que se incluye en las funciones de correspondencia de color de la CIE 1931 como la función y ( λ ), subestima la contribución del extremo azul del espectro a la luminancia percibida. Ha habido numerosos intentos de mejorar la función estándar para hacerla más representativa de la visión humana. Judd en 1951, [4] mejorada por Vos en 1978, [5] dio como resultado una función conocida como CIE V M ( λ ). [6] Más recientemente, Sharpe, Stockman, Jagla y Jägle (2005) desarrollaron una función coherente con los fundamentos del cono de Stockman y Sharpe ; [7] sus curvas se representan en la figura anterior.
Stockman & Sharpe ha desarrollado posteriormente en 2011 una función mejorada, teniendo en cuenta los efectos de la adaptación cromática a la luz del día . [8] Su trabajo de 2008 [9] ha revelado que "la eficiencia luminosa o funciones V(l) cambian drásticamente con la adaptación cromática". [10]
La norma ISO es la ISO/CIE FDIS 11664-1. La norma proporciona una tabla incremental por nm de cada valor en el rango visible para la función CIE 1924. [11] [12]
Para niveles muy bajos de intensidad ( visión escotópica ), la sensibilidad del ojo está mediada por bastones, no conos, y se desplaza hacia el violeta , alcanzando un máximo alrededor de 507 nm para ojos jóvenes; la sensibilidad es equivalente a1699 lm/W [13] o1700 lm/W [14] en este pico. La función de eficiencia luminosa escotópica estándar o V ′ ( λ ) fue adoptada por la CIE en 1951, basándose en mediciones de Wald (1945) y de Crawford (1949). [15]
La luminosidad para la visión mesópica , una amplia banda de transición entre la visión escotópica y la fotótica, está menos estandarizada. El consenso es que esta eficiencia luminosa puede escribirse como un promedio ponderado de las luminosidades escotópica y mesópica, pero diferentes organizaciones proporcionan diferentes factores de ponderación. [16]
El daltonismo altera la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. En las personas con protanopía , el pico de la respuesta del ojo se desplaza hacia la parte de onda corta del espectro (aproximadamente 540 nm), mientras que en las personas con deuteranopía , hay un ligero desplazamiento en el pico del espectro, hasta aproximadamente 560 nm. [17] Las personas con protanopía no tienen esencialmente sensibilidad a la luz de longitudes de onda superiores a 670 nm.
La mayoría de los mamíferos no primates tienen la misma función de eficiencia luminosa que las personas con protanopía. Su insensibilidad a la luz roja de longitud de onda larga permite utilizar dicha iluminación al estudiar la vida nocturna de los animales. [18]
En las personas mayores con una visión normal del color, el cristalino puede volverse ligeramente amarillo debido a las cataratas , lo que desplaza el máximo de sensibilidad a la parte roja del espectro y estrecha el rango de longitudes de onda percibidas. [ cita requerida ]
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