función de eficiencia luminosa

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 dos luces de diferente color 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 una representación estándar de la sensibilidad visual de un ojo humano teórico . Es valiosa como base para fines experimentales y en colorimetría . Diferentes funciones de eficiencia luminosa se aplican bajo diferentes condiciones de iluminación, 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 Comisión Internacional de Iluminación (CIE) y estandarizada en colaboración con la ISO , ^{[ 1 ]} y puede utilizarse para convertir la energía radiante en energía luminosa (es decir, visible). También constituye la función central de igualación de color en el espacio de color CIE 1931 .

Existen dos funciones de eficiencia luminosa de uso común. Para 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) de una fuente de luz se define mediante la función de luminosidad fotópica (suponiendo que sea lo suficientemente brillante como para activar la visión fotópica en los ojos). La siguiente ecuación calcula el flujo luminoso total de una fuente de luz:

${\displaystyle \Phi _{\mathrm {v} }=683.002\ (\mathrm {lm/W} )\cdot \int _{0}^{\infty }{\overline {y}}(\lambda )\Phi _{\mathrm {e} ,\lambda }(\lambda )\,\mathrm {d} \lambda ,}$

dónde

• Φ _v es el flujo luminoso , en lúmenes;
• Φ _e,λ es el flujo radiante espectral , en vatios por nanómetro;
• y ( λ ), también conocida como V ( λ ), es la función de luminosidad, adimensional;
• λ es la longitud de onda, en nanómetros.

Formalmente, la integral es el producto escalar de la función de luminosidad con la distribución de potencia espectral . ^{[ 2 ]} En la práctica, la integral se reemplaza por una suma sobre longitudes de onda discretas para las cuales se dispone de valores tabulados de la función de eficiencia luminosa. La CIE distribuye tablas estándar con valores de la función de luminosidad en intervalos de 5 nm desde 380 nm hasta 780 nm . ^{[ cie 1 ]}

La función de eficiencia luminosa estándar se normaliza a un valor máximo de unidad a 555 nm (véase coeficiente luminoso ). El valor de la constante que precede a la integral se suele redondear 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 ) es0,999997 en​555,016  nm , de modo 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 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.

La función de luminosidad fotópica V ( λ ) de la CIE 1924 , ^{[ cie 3 ]} que se incluye en las funciones de igualación de color de la CIE 1931 como la función y ( λ ), se ha reconocido desde hace tiempo que subestima la contribución del extremo azul del espectro a la luminancia percibida. Se han realizado numerosos intentos para 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 consistente con los fundamentos de los conos de Stockman y Sharpe ; ^{[ 7 ]} sus curvas se muestran en la figura anterior.

Stockman y Sharpe produjeron posteriormente 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 ]} reveló que "la eficiencia luminosa o las funciones V(l) cambian drásticamente con la adaptación cromática". ^{[ 10 ]}

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 su 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 fotópica, está menos estandarizada. Existe consenso en que esta eficiencia luminosa puede expresarse como un promedio ponderado de las luminosidades escotópica y mesópica, pero diferentes organizaciones proporcionan distintos factores de ponderación. ^{[ 16 ]}

• Ponderación A y contorno de igual sonoridad , conceptos de sonido relacionados.
• Magnitud aparente
• visión del color
• Eficiencia cuántica , el equivalente del sensor de imagen

• Laboratorio de Visión del Color e Investigación - tablas de datos de eficiencia luminosa