A eficiência luminosa espectral é uma função que expressa, para um determinado comprimento de onda, a razão entre o fluxo de energia da radiação eletromagnética recebida e a percepção do fluxo luminoso que esse fluxo induz para a visão humana . Caracteriza a sensibilidade do sistema visual humano a diferentes comprimentos de onda. É expresso no Sistema Internacional de unidades em lúmens por watt (lm / W).
A eficiência luminosa espectral relaciona as grandezas fotométricas às grandezas radiométricas .
Várias funções tabuladas foram padronizadas pela Comissão Internacional de Iluminação ; eles definem o observador de referência em diferentes condições: visão diurna ou noturna, ângulo de visão de 2 ° ou 10 °. O mais antigo deles, notado (CIE 1924), é o mais difundido na prática. Apesar de suas deficiências e, de forma mais geral, da impossibilidade de definir com precisão a percepção humana em toda a diversidade de condições de observação, a função é convencionalmente utilizada para cálculos e por aparelhos de medição fotométrica.
Enquanto o objeto da radiometria é a medição da radiação sobre todo ou parte do espectro eletromagnético , a fotometria se preocupa apenas com a radiação visível e quantifica a impressão visual que ela causa. Fontes de potências irradiadas idênticas, mas cujas distribuições espectrais diferem, podem ser percebidas com brilhos muito diferentes. Em particular, as fontes infravermelhas ou ultravioleta não são visíveis, qualquer que seja sua potência. Além disso, a primeira avaliação da sensibilidade do sistema visual humano, comprimento de onda por comprimento de onda, ou seja, cor pura por cor pura, por meio da primeira função de eficiência luminosa, foi um ato fundador da fotometria. Desde então, três outras funções de eficiência luminosa espectral tabuladas foram padronizadas depois disso pelo CIE . Outros foram publicados, mas ainda não são padronizados.
No campo fotópico:
Na área escotópica:
A função de eficiência luminosa espectral permite calcular uma grandeza fotométrica (v para visual) - fluxo, intensidade, luminância, etc. -, a partir da densidade espectral de seu análogo radiométrico (e para energia). Como tal, a função é de longe a mais comumente usada, como na expressão a seguir.
.ou
Na prática, a medição da densidade espectral é realizada em intervalos regulares ao longo dos comprimentos de onda (nanômetro por nanômetro, por exemplo) e a integral deve ser interpretada como uma soma por etapas regulares . As funções de eficiência espectral relativa normalizadas são geralmente tabuladas em etapas de 5 nm.
.Na visão fotópica, mais frequentemente chamada de visão diurna na linguagem cotidiana, apenas os cones permitem a visão.
2 ° campo visual: eA função de eficiência espectral fotópica medida em um ângulo de campo visual de 2 ° foi normalizada em 1924 e observada .
Foi proposto por Gibson e Tyndall em 1923 a partir de medições feitas em diferentes condições, levando a resultados às vezes muito diferentes. É por isso que, seguindo o trabalho de DB Judd (1951) e depois de Vos (1978), foi feita uma modificação em 1988 na função de eficiência luminosa espectral relativa entre 380 e 460 nm: note-se ; a eficiência máxima da luz espectral permanece a mesma. Apesar de suas vantagens, essa função ainda é pouco utilizada fora dos laboratórios de pesquisa.
Valores tabulados das funções de eficiência luminosa espectral relativa e400 | 0,000 039 | 0,002.800 | 500 | 0,323 00 | 600 | 0,631 00 | 700 | 0,004 102 | 800 | 0,000 004 | |||
405 | 0,000 640 | 0,004 656 | 505 | 0,407 30 | 605 | 0,566 80 | 705 | 0,002 929 | 805 | 0,000 003 | |||
410 | 0,001 21 | 0,007 400 | 510 | 0,503 00 | 610 | 0,503 00 | 710 | 0,002.091 | 810 | 0,000 002 | |||
415 | 0,002 18 | 0,011 779 | 515 | 0,608 20 | 615 | 0,441 20 | 715 | 0,001 484 | 815 | 0,000 001 | |||
420 | 0,004 00 | 0,017 500 | 520 | 0,710 00 | 620 | 0,381 00 | 720 | 0,001 047 | 820 | 0,000 001 | |||
425 | 0,007 30 | 0,022 678 | 525 | 0,793 20 | 625 | 0,321 00 | 725 | 0,000 740 | 825 | 0,000 001 | |||
430 | 0,011 60 | 0,027 300 | 530 | 0,862 00 | 630 | 0,265 00 | 730 | 0,000 520 | 830 | 0,000,000 | |||
435 | 0,016 80 | 0,032 584 | 535 | 0,914 90 | 635 | 0,217 00 | 735 | 0,000 361 | |||||
440 | 0,023 00 | 0,037 900 | 540 | 0,954 00 | 640 | 0,175 00 | 740 | 0,000 249 | |||||
445 | 0,029 80 | 0,042 391 | 545 | 0,980 30 | 645 | 0,138 20 | 745 | 0,000 172 | |||||
450 | 0,038 00 | 0,046 800 | 550 | 0,994 95 | 650 | 0,107 00 | 750 | 0,000 120 | |||||
455 | 0,048 00 | 0,052 122 | 555 | 1.000 00 | 655 | 0,081 60 | 755 | 0,000 085 | |||||
360 | 0,000 004 | 460 | 0,060 00 | 0,060.000 | 560 | 0,995 00 | 660 | 0,061 00 | 760 | 0,000 060 | |||
365 | 0,000 007 | 465 | 0,073 90 | 565 | 0,978 60 | 665 | 0,044 60 | 765 | 0,000 042 | ||||
370 | 0,000 012 | 470 | 0,090 98 | 570 | 0,952 00 | 670 | 0,032 00 | 770 | 0,000 030 | ||||
375 | 0,000 022 | 475 | 0,112 60 | 575 | 0,915 40 | 675 | 0,023 20 | 775 | 0,000 021 | ||||
380 | 0,000 039 | 0,000 200 | 480 | 0,139 02 | 580 | 0,870 00 | 680 | 0,017 00 | 780 | 0,000 015 | |||
385 | 0,000 064 | 0,000 396 | 485 | 0,169 30 | 585 | 0,816 30 | 685 | 0,011 90 | 785 | 0,000 011 | |||
390 | 0,000 120 | 0,000 800 | 490 | 0,208 02 | 590 | 0,757 00 | 690 | 0,008 21 | 790 | 0,000 007 | |||
395 | 0,000 217 | 0,001 550 | 495 | 0,258 60 | 595 | 0,694 90 | 695 | 0,005 723 | 795 | 0,000 005 |
As cores representadas são indicativas e obviamente não correspondem a luzes monocromáticas: foram calculadas de forma a apresentar um comprimento de onda dominante igual ao comprimento de onda a ser representado.
Campo visual de 10 °:A função de eficiência espectral fotópica medida em um ângulo de campo visual de 10 °, notada , foi padronizada em 1964 ao mesmo tempo que o sistema colorimétrico CIE X 10 Y 10 Z 10 de 1964 , do qual também é a função colorimétrica. , baseado no trabalho de Stiles e Burch (1959). A eficácia luminosa relativa máxima é fixada em 683,6 lm / W , correspondendo a um comprimento de onda de 557 nm no ar.
Valores tabulados da função de eficiência luminosa espectral relativa400 | 0,002.004 | 500 | 0,460 777 | 600 | 0,658 341 | 700 | 0,003 718 | ||
405 | 0,004 509 | 505 | 0,531 360 | 605 | 0,593 878 | 705 | 0,002 565 | ||
410 | 0,008 756 | 510 | 0,606 741 | 610 | 0,527 963 | 710 | 0,001 768 | ||
415 | 0,014 456 | 515 | 0,685 660 | 615 | 0,461 834 | 715 | 0,001 222 | ||
420 | 0,021 391 | 520 | 0,761 757 | 620 | 0,398 057 | 720 | 0,000 846 | ||
425 | 0,029 497 | 525 | 0,823 330 | 625 | 0,339 554 | 725 | 0,000 586 | ||
430 | 0,038 676 | 530 | 0,875 211 | 630 | 0,283 493 | 730 | 0,000 407 | ||
435 | 0,049 602 | 535 | 0,923 810 | 635 | 0,228 254 | 735 | 0,000 284 | ||
440 | 0,062 077 | 540 | 0,961 988 | 640 | 0,179 828 | 740 | 0,000 199 | ||
445 | 0,074 704 | 545 | 0,982 200 | 645 | 0,140 211 | 745 | 0,000 140 | ||
450 | 0,089 456 | 550 | 0,991 761 | 650 | 0,107 633 | 750 | 0,000 098 | ||
455 | 0,106 256 | 555 | 0,999 110 | 655 | 0,081 187 | 755 | 0,000 070 | ||
460 | 0,128 201 | 560 | 0,997 340 | 660 | 0,060 281 | 760 | 0,000 050 | ||
465 | 0,152 761 | 565 | 0,982 380 | 665 | 0,044 096 | 765 | 0,000 036 | ||
470 | 0,185 190 | 570 | 0,955 552 | 670 | 0,031 800 | 770 | 0,000 025 | ||
475 | 0,219 940 | 575 | 0,915 175 | 675 | 0,022 602 | 775 | 0,000 018 | ||
380 | 0,000 017 | 480 | 0,253 589 | 580 | 0,868 934 | 680 | 0,015 905 | 780 | 0,000 013 |
385 | 0,000 072 | 485 | 0,297 665 | 585 | 0,825 623 | 685 | 0,011 130 | ||
390 | 0,000 253 | 490 | 0,339 133 | 590 | 0,777 405 | 690 | 0,007 749 | ||
395 | 0,000 769 | 495 | 0,395 379 | 595 | 0,720 353 | 695 | 0,005 375 |
A formulação é a mesma da visão fotópica, mas a sensibilidade do olho humano é diferente para a visão noturna, apenas os bastonetes permitem a visão. A eficácia luminosa relativa máxima é fixada em 1700 lm / W , correspondendo a um comprimento de onda de 507 nm no ar. A eficiência luminosa espectral relativa é anotada e seus valores são tabulados em etapas de 5 nm entre 380 e 780 nm.
Valores tabulados da função de eficiência luminosa espectral relativa400 | 0,009 29 | 500 | 0,982 | 600 | 0,033 15 | 700 | 0,000 017 8 | ||
405 | 0,018 52 | 505 | 0,998 | 605 | 0,023 12 | 705 | 0,000 012 73 | ||
410 | 0,034 84 | 510 | 0,997 | 610 | 0,015 93 | 710 | 0,000 009 14 | ||
415 | 0,060 4 | 515 | 0,975 | 615 | 0,010 88 | 715 | 0,000 006 6 | ||
420 | 0,096 6 | 520 | 0,935 | 620 | 0,007 37 | 720 | 0,000 004 78 | ||
425 | 0,1436 | 525 | 0,880 | 625 | 0,004 97 | 725 | 0,000 003 482 | ||
430 | 0,199 8 | 530 | 0,811 | 630 | 0,003 335 | 730 | 0,000 002 546 | ||
435 | 0,262 5 | 535 | 0,733 | 635 | 0,002 235 | 735 | 0,000 001 87 | ||
440 | 0,328 1 | 540 | 0,650 | 640 | 0,001 497 | 740 | 0,000 001 379 | ||
445 | 0,393 1 | 545 | 0,564 | 645 | 0,001 005 | 745 | 0,000 001 022 | ||
450 | 0,455 | 550 | 0,481 | 650 | 0,000 677 | 750 | 0,000 000 76 | ||
455 | 0,513 | 555 | 0,402 | 655 | 0,000 459 | 755 | 0,000 000 567 | ||
460 | 0,567 | 560 | 0,328 8 | 660 | 0,000 312 9 | 760 | 0,000 000 425 | ||
465 | 0,620 | 565 | 0,263 9 | 665 | 0,000 214 6 | 765 | 0,000 000 320 | ||
470 | 0,676 | 570 | 0,207 6 | 670 | 0,000 148 | 770 | 0,000 000 241 | ||
475 | 0,734 | 575 | 0,160 2 | 675 | 0,000 102 6 | 775 | 0,000 000 183 | ||
380 | 0,000 589 | 480 | 0,793 | 580 | 0,121 2 | 680 | 0,000 071 5 | 780 | 0,000 000 139 |
385 | 0,001 108 | 485 | 0,851 | 585 | 0,089 9 | 685 | 0,000 050 1 | ||
390 | 0,002 209 | 490 | 0,904 | 590 | 0,065 5 | 690 | 0,000 035 33 | ||
395 | 0,004 53 | 495 | 0,949 | 595 | 0,046 9 | 695 | 0,000 0250 1 |
A luminância cinza da tabela é proporcional aos coeficientes.
A medição é realizada comparando duas luzes monocromáticas de comprimentos de onda diferentes. A primeira servindo de referência, um observador modifica a luminância energética da segunda até que a sensação de luminosidade das duas cores seja igualada. No domínio escotópico, sem visão de cores, o estabelecimento de curvas de sensibilidade espectral é feito, após um longo retardo de adaptação visual às luzes fracas, ajustando a radiância de luzes monocromáticas de vários comprimentos de onda, de modo que seu brilho seja igual. Na visão fotópica, por outro lado, só podemos proceder passo a passo. Comparar o brilho de duas luzes monocromáticas com comprimentos de onda muito diferentes é realmente muito difícil, é impossível equalizar de forma precisa e repetida duas cores muito diferentes e dois testes consecutivos geralmente levam a resultados diferentes. A medição da eficiência luminosa espectral é complicada pelo fato de que os resultados diferem consideravelmente de acordo com os diferentes métodos, mas também de acordo com os diferentes indivíduos testados.
Existem ou existiram muitos métodos - comparação heterocrômica direta de brilho, comparação passo a passo de brilho, distinção mínima de bordas, comparação por cintilação heterocrômica, etc. - cujos princípios principais são especificados a seguir.
Comparação diretaDois intervalos são apresentados, o brilho do qual o assunto pode variar, geralmente variando a distância da fonte de luz, em um fundo uniformemente iluminado com brilho marcadamente diferente. Devido à lei do contraste simultâneo de cores , a diferença é mais perceptível e, portanto, o ajuste é mais preciso, se os intervalos forem contíguos.Comparação de cintilaçãoEvitamos o efeito de contraste simultâneo, que joga em todos os casos com o fundo, alternando rapidamente as duas luzes a serem comparadas. Procuramos a frequência de alternância que causa a maior impressão de cintilação ( (in) cintilação ) e, em seguida, procuramos a diferença de radiância entre os dois comprimentos de onda para os quais esta cintilação é menos visível.