Mesooppinen fotometria – Kuinka silmä näkee yöllä

Onko lux oikea mitta pimeässä?

Lumenit ja luksit käyttävät valoherkkyysfunktiota V(λ). Ne tarjoavat standardoituja, vertailukelpoisia fotometrisiä arvoja myös yövalaistukseen. EN 13201 käyttää luminanssia M-luokille ja valaistusvoimakkuutta C- ja P-luokille. Alhaisilla sopeutumistasoilla jotkin visuaaliset tehtävät saattavat edellyttää spektrin lisäarviointia.

Samat lux-arvot muodostavat samanlaisen valovoimaisuuden arvioiduissa pisteissä. Ne eivät itsessään takaa yhtäläistä suorituskykyä jokaiselle visuaaliselle tehtävälle. Jos mesooppinen arviointi on tarpeen, määritä tehtävä, spektri ja sopeutumisolosuhteet vaaditun fotooppinen-laskelman ohella.

Lyhyesti

Tasainen valovoima ei kuvaa kaikkia pimeänäön näkökohtia. Arvioi visuaalisen tehtävän luminanssi, sopeutuminen ja spektri.

Kolme näköjärjestelmää

Silmän sopeutumistaso riippuu luminanssijakaumasta näkökentässä, ei vain tien keskimääräisestä luminanssista. Taulukko näyttää CIE-järjestelmän sovellusalueet akselin ulkopuolisille visuaalisille tehtäville. CIE e-ILV

Kolme näköjärjestelmää
Näköjärjestelmä	Luminanssialue	Hallitsevat reseptorit	Huippuherkkyys
Fotooppinen	> 5 cd/m²	Tappisolut	555 nm (vihreä)
Mesooppinen	0,005–5 cd/m²	Sekä tappi- että sauvasolut	507–555 nm (tasosta riippuvainen)
Skotooppinen	Alle ~0 005 cd/m²	Sauvasolut	507 nm (sinivihreä)

M-luokan ylläpitämä keskimääräinen luminanssivaatimus vaihtelee välillä 0,3–2,0 cd/m². Nämä arvot ovat mesooppisella alueella, mutta eivät yksin määrää sopeutumista: myös ympäröivä valo ja ajovalot voivat vaikuttaa. Tämä ei mitätöi fotooppinen-luokan vaatimuksia.

Purkinjen muutos

Kun ympäristön luminanssi laskee mesooppiselle ja skotooppiselle alueelle, silmän herkkyys painottuu lyhyempiin aallonpituuksiin eli siniseen. Ilmiötä kutsutaan Purkinjen siirtymäksi. Jan Evangelista Purkyně kuvasi sen 19. vuosisadalla. Ilmiö johtuu siitä, että sauvasolut, joiden herkkyyshuippu on noin 507 nm, korvaavat toiminnassa tappisoluja, joiden herkkyyshuippu on 555 nm.

Vaikutus on havaittavissa arkielämässä: päivänvalossa kirkkaalta näyttävä punainen esine muuttuu hämärässä melkein tummaksi, kun taas sininen esine pysyy suhteellisen näkyvämpänä. Sama koskee tiemerkintöjä, ajoneuvoja, jalankulkijoita ja esteitä yövalaistulla kadulla.

S/P-suhde – mitä se mittaa

S/P-suhde (skotooppinen/fotooppinen suhde) on tämän spektrieron numeerinen mitta. Se määritellään lähteen skotooppisten lumenien suhteeksi sen fotoopisiin luumeneihin – molemmat mitattuna samasta lähteestä, mutta painotettu eri herkkyyskäyrillä (V'(λ) ja V(λ), vastaavasti).

Laske S/P-suhde lähteen spektritehojakaumasta. Lähteillä, joilla on sama CCT, voi olla erilaiset S/P-suhteet; suodatettu valkoinen LED ja kapeakaistainen keltainen eivät ole sama spektri. CCT yksinään ei voi määrittää yleistä S/P-arvoa. CIE TN 005:2016

CIE 191:2010 – mesoopinen järjestelmä

CIE 191:2010 kuvaa normalisoitua, adaptaatiosta riippuvaa valon ja skotooppisen spektriherkkyyden yhdistelmää. Laskenta vaatii S/P- ja sovitusluminanssin; se ei ole yleinen muutos luxista tieturvallisuuteen. CIE 191:2010

Samalla fotooppinen-sovitusluminanssilla eri S/P-suhteet voivat antaa erilaisen mesooppisen luminanssin. Tulkitse tulos mallin kattamille visuaalisille tehtäville ja sopeutumisolosuhteille.

CIE 257:2026 kehittää käytännön sovellutuksia, mukaan lukien sopeutumiskenttä ja visuaaliset tehtävät, joihin järjestelmä sopii. Jatka EN 13201 -valokuvavaatimusten ilmoittamista erikseen; mesooppinen arviointi ei automaattisesti salli alempaa määriteltyä luokkaa. CIE 257:2026

Perifeerinen näkö ja liikkeentunnistus

Tangot ovat voimakkaasti keskittyneet verkkokalvon reuna-alueille. Keskinäkö (foveal) koostuu lähes kokonaan kartioista; ääreisnäköä pimeässä ohjaavat lähes yksinomaan sauvat. Tästä syystä hyvin heikossa valaistuksessa himmeät kohteet ovat joskus näkyvämpiä, kun niitä tarkastellaan hieman epäkeskistä - ilmiötä tähtitieteilijät kutsuvat akselin ulkopuoliseksi katseluksi.

Liikenneympäristöissä perifeerinen näkö on kriittinen havaittaessa liikettä näkökentän reunalla: jalankulkija astuu jalkakäytävältä, pyöräilijä ylittää vasemmalta. Laboratorio- ja simulaattoritutkimukset viittaavat siihen, että lähteet, joilla on korkeampi S/P-suhde, voivat tuottaa nopeamman perifeerisen havaitsemisen samalla fotooppisella luminanssilla mesooppisissa olosuhteissa. Tämän vaikutuksen suuruutta todellisessa liikenteessä on vaikea mitata. kenttätiedot ovat rajallisia, eivätkä laboratoriotulokset automaattisesti muunnu liikenneturvallisuusmittareihin.

Rehellinen ristiriita: liikenneturvallisuus vastaan ekologia

Ratkaisematon kompromissi

Yhtä visuaalista oheistehtävää avustava spektri ei ole automaattisesti paras jokaisessa liikennetilanteessa tai paikallisessa ympäristössä. Arvioi visuaalisia vaatimuksia ja ympäristövaikutuksia yhdessä.

Spektri on yksi monista luontoon ja yötaivaaseen vaikuttavista tekijöistä. Myös valon taso, suunta, kesto ja sijainti ovat tärkeitä, ja lajit reagoivat eri tavalla. DarkSky ja IES suosittelevat hyödyllistä, kohdistettua valoa alimmalla tarvittavalla tasolla, ajallisesti ohjattua ja lyhyen aallonpituuden rajoitettua sisältöä. DarkSky / IES

CIE S 026 melanopic metrics kuvaa ihmisen fotoreseptorien stimulaatiota. Ne eivät ole yleisiä eläinten vastemittareita tai suoria ennusteita terveysvaikutuksista. Spektri, valo silmässä ja valotusaika on erotettava tien valon valovaatimuksista. CIE S 026/E:2018

Tällä hetkellä ei ole konsensuspohjaista vastausta siihen, missä nettooptimi on, kun liikenneturvallisuus, ekologia ja energiatehokkuus punnitaan yhdessä. Käytännössä päätös tehdään paikallisesti: onko asennus kaupunkiytimessä vai ekologisesti herkällä alueella? Mikä M-luokan vaatimus koskee? Onko lähistöllä ekologista haavoittuvuutta? Nuo vastaukset ajavat CCT-valinta enemmän kuin mikään yleinen tekninen optimi.

Ikääntyvä silmä

Silmän spektrin läpäisy muuttuu iän myötä. CIE kuvaa, kuinka linssin ikääntyminen vähentää läpäisyä erityisesti lyhyemmillä aallonpituuksilla. Lähteen S/P-suhde ei siis sinänsä kuvaa yksittäisen liitäntälaitteen näköolosuhteita. CIE TN 003:2015

Harkitse ikää ja yksilöllisiä eroja kontrastin, häikäisyn ja visuaalisen tehtävän ohella. Pelkkä ikääntyminen ei oikeuta yleistä sinisen sisällön tai valaistustason lisäämistä. CIE 203:2012

Mitä tämä tarkoittaa määrityksessä

Aloita määrittely vaaditulla valaistusluokalla. Lisää spektritiedot ja mesoopinen arvio silloin, kun visuaalinen tehtävä sen oikeuttaa.

Lux-vertailut eivät ole spektraalisesti neutraaleja. Kaksi valaisinta, joilla on identtinen lux, mutta erilainen CCT, voivat tarjota erilaisen perifeerisen visuaalisen suorituskyvyn mesooppisissa olosuhteissa. Vertaamalla "samalla luksilla" ottamatta huomioon S/P-eroa verrataan valovoimaisia lumeneita, ei todellista visuaalista suorituskykyä.
HPS-to-LED-korvaavan laitteen on täytettävä määritetyt fotooppinen-vaatimukset. Korkeampi S/P-suhde ei yksinään ole peruste luokan alentamiseen.
CCT-valinta herkissä ympäristöissä: In luontoherkät alueetrannikoilla ja luonnonsuojelualueilla ekologinen argumentti alhaisen CCT:n tai meripihkan puolesta kilpailee suoraan korkeamman S/P:n mesooppisen argumentin kanssa. Tämä on poliittinen ja ympäristöarvio, ei puhtaasti tekninen optimi.
CIE 257:2026 kehittää käytännön sovellutuksia, mukaan lukien sopeutumiskenttä ja visuaaliset tehtävät, joihin järjestelmä sopii. Jatka EN 13201 -valokuvavaatimusten ilmoittamista erikseen; mesooppinen arviointi ei automaattisesti salli alempaa määriteltyä luokkaa.

Ymmärryksen seuraava taso

Mesoopinen teoria olettaa, että luksi mitataan oikein. Mutta laskentamallissa on omat oletuksensa, jotka hajoavat tienpinnan ominaisuuksien muuttuessa.

DIALux evo voi laskea luminanssin käyttämällä valittua tienpintamallia. Kuivan tien laskenta ei automaattisesti kuvaa märkää iltaa; tarkista laskentatapaus ja heijastustiedot. DIALux evo

Valaistuksen perusteet

Mikä on luumen?

Miten luksit, lumenit ja kandela määritellään – ja miksi kaikki kolme on fotooppisesti painotettuja.

→

Usein kysytyt kysymykset

Pitäisikö S/P-suhde määritellä hankinnassa?

Pyydä S/P, jos projekti tarvitsee mesooppisen arvioinnin. Pyydä spektritietoja valitusta kokoonpanosta ja tunnista visuaalinen tehtävä ja sopeutumisolosuhteet. S/P ei korvaa standardin EN 13201 fotooppinen-luokan vaatimuksia.

Mikä värilämpötila on turvallisin tieympäristössä?

CCT ei yksin pysty määrittämään, mikä asennus on turvallisin. Tarkista luokkavaatimukset, tasaisuus, häikäisy, kontrasti ja asiaankuuluvat spektritiedot. Arvioi herkissä elinympäristöissä myös valon taso, suunta, aukioloajat ja paikalliset lajit.

Koskeeko mesooppista fotometriaa myös jalankulku- ja pyöräteitä?

Kyllä. CIE 257:2026 kattaa liitäntälaitteet ja jalankulkijat. Relevanssi riippuu visuaalisesta tehtävästä ja sopeutumisesta, ei kävelyn ja ajamisen yleisestä sijoituksesta. P-luokan vaatimukset on silti täytettävä.

VALDUR ja värilämpötila

VALDUR :ssä on tavalliset valkoiset vaihtoehdot arvoilla 3 000 ja 4 000 K. Amber-viitekokoonpano käyttää 2 200 K LED -lähdettä ja antaa noin 1 900 K optiikan jälkeen. LED-lähde CCT ja lähtevän valaisimen värilämpötila ovat erillisiä arvoja; määritä lopullinen arvo ja mikä tahansa muu CCT-vaihtoehto tilatulle kokoonpanolle.

Yhteenveto

Valokuvavaatimukset ovat edelleen luokan vahvistamisen perusta. Mesooppinen fotometria voi täydentää joidenkin visuaalisten tehtävien arviointia alhaisilla sopeutumistasoilla.

Pyydä spektriä ja S/P:tä todellista kokoonpanoa varten. CCT tai keskimääräinen tien luminanssi eivät yksin kuvaa mesooppisen näön olosuhteita.

Arvioi näkötehtävää yhdessä kohteen ympäristövaatimusten kanssa. Tarkastele spektriä, valaistustasoa, valon suuntausta ja käyttöaikoja kokonaisuutena.

Mesooppinen fotometria – miten silmä näkee yöllä