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 sobre 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 del ojo humano teórico . Es valioso como punto de referencia para fines experimentales y en colorimetría . Se aplican diferentes funciones de eficiencia luminosa bajo diferentes condiciones de iluminación, que varían desde fotópicas en condiciones de mucha iluminación hasta mesópicas y escotópicas en condiciones de poca iluminación. 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 ISO , [1] y puede usarse para convertir energía radiante en energía luminosa (es decir, visible). También constituye la función central de combinación de colores en el espacio de color CIE 1931 .
Hay dos funciones de eficiencia luminosa de uso común. Para los niveles de luz cotidianos, la función de luminosidad fotópica se aproxima mejor 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 utilizada en el espacio de color CIE 1931.
El flujo luminoso (o potencia visible) en una fuente de luz está definido por la función de luminosidad fotópica. La siguiente ecuación calcula el flujo luminoso total en 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 de longitudes de onda discretas para las cuales se encuentran disponibles valores tabulados de la función de eficiencia luminosa. La CIE distribuye tablas estándar con valores de función de luminosidad en 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 (ver coeficiente luminoso ). El valor de la constante delante de la integral generalmente se redondea a683 lm/W . El pequeño exceso de valor fraccional se debe a la ligera discrepancia entre la definición del lumen y el pico de la función de luminosidad. El lumen se define como la unidad de una energía radiante de 1/683 W a una frecuencia de 540 THz , que corresponde a una longitud de onda de aire estándar 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 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 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 candela.
Se ha reconocido desde hace mucho tiempo que la función de luminosidad fotópica V ( λ ) de CIE 1924 , [cie 3] que está incluida en las funciones de coincidencia de colores de CIE 1931 como función y ( λ ), subestima la contribución del extremo azul del espectro a luminancia percibida. Ha habido numerosos intentos de mejorar la función estándar para hacerla más representativa de la visión humana. Judd en 1951, [4] mejorado por Vos en 1978, [5] dio como resultado una función conocida como CIE VM ( λ ) . [6] Más recientemente, Sharpe, Stockman, Jagla y Jägle (2005) desarrollaron una función consistente con los fundamentos del cono de Stockman y Sharpe ; [7] sus curvas se trazan en la figura anterior.
Posteriormente, Stockman & Sharpe produjo una función mejorada en 2011, teniendo en cuenta los efectos de la adaptación cromática bajo la luz del día . [8] Su trabajo en 2008 [9] ha revelado que "la eficiencia luminosa o funciones V(l) cambian dramáticamente con la adaptación cromática". [10]
El estándar ISO es ISO/CIE FDIS 11664-1. El estándar proporciona una tabla incremental por nm de cada valor en el rango visible para la función CIE 1924. [11] [12]
Para niveles de intensidad muy bajos ( visión escotópica ), la sensibilidad del ojo está mediada por bastones, no por 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 Crawford (1949). [15]
La luminosidad para la visión mesópica , una amplia banda de transición entre la visión escotópica y fotótica, está peor estandarizada. El consenso es que esta eficiencia luminosa se puede escribir como un promedio ponderado de las luminosidades escotópicas y mesópicas, pero diferentes organizaciones proporcionan diferentes factores de ponderación. [dieciséis]
El daltonismo cambia la sensibilidad del ojo en función de la longitud de onda. Para 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 para las personas con deuteranopía , hay un ligero cambio en el pico del espectro, a aproximadamente 560 nm. . [17] Las personas con protanopia esencialmente no tienen 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 onda larga permite utilizar dicha iluminación al estudiar la vida nocturna de los animales. [18]
En las personas mayores con visión normal de los colores, el cristalino puede volverse ligeramente amarillo debido a las cataratas , lo que desplaza la máxima sensibilidad a la parte roja del espectro y reduce el rango de longitudes de onda percibidas. [ cita necesaria ]
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