Mezopska fotometrija — kako oko vidi noću

Da li je luks prava mera u tami?

Lumen i luks koriste fotopsku funkciju osetljivosti V(λ). Daju standardizovane, uporedive fotometrijske vrednosti i za noćno osvetljenje. EN 13201 koristi luminansu za klase M i osvetljenost za klase C i P. Pri niskim nivoima adaptacije, za pojedine vidne zadatke može biti potrebna dodatna procena spektra.

Luks ostaje korisna mera osvetljenosti. Dodatna procena može biti potrebna kada se izvori sa istom izmerenom osvetljenošću i različitim spektralnim sastavom porede prema tome koliko omogućavaju uočavanje u mraku.

Ukratko

Jednaka fotopska osvetljenost ne opisuje sve aspekte noćnog vida. Procenite luminansu, adaptaciju i spektar za konkretan vidni zadatak.

Tri režima vida

Nivo adaptacije oka zavisi od raspodele luminanse u vidnom polju, ne samo od prosečne luminanse kolovoza. Tabela prikazuje područja primene sistema CIE za periferne vidne zadatke. CIE e-ILV

Tri režima vida
Režim vida	Opseg luminanse	Dominantni receptori	Maksimalna osetljivost
Fotopski	> 5 cd/m²	Čepići	555 nm (zeleno)
Mezopski	0.005–5 cd/m²	Čepići i štapići	507–555 nm (zavisno od nivoa)
Skotopski	Ispod ~0.005 cd/m²	Štapići	507 nm (plavo-zelena)

Zahtevi za održavanu srednju luminansu klasa M iznose 0,3–2,0 cd/m². Vrednosti su u mezopskom opsegu, ali same ne određuju adaptaciju: doprinose i okolno svetlo i farovi. Fotopski zahtevi klase i dalje važe.

Purkinjeov pomak

Kada luminansa okoline padne u mezopski i skotopski opseg, osetljivost oka pomera se ka kraćim talasnim dužinama — ka plavoj. To se naziva Purkinjeov pomak, koji je Jan Evangelista Purkyně opisao u 19. veku. Fiziološki nastaje zato što štapići, sa maksimumom osetljivosti na približno 507 nm, preuzimaju ulogu od čepića, čiji je maksimum na 555 nm.

Efekat je vidljiv u svakodnevnom životu: crveni objekat koji izgleda sjajno na dnevnom svetlu postaje skoro taman u sumrak, dok plavi objekat ostaje relativno vidljiviji. Isto važi i za oznake na putu, vozila, pešake i prepreke na noćno osvetljenoj ulici.

Odnos S/P — šta on meri

Odnos S/P je odnos skotopski i fotopski ponderisanog svetlosnog fluksa istog izvora. Izračunava se iz istog spektra, primenom funkcija osetljivosti V′(λ) i V(λ).

Odnos S/P treba izračunati iz spektralne raspodele snage izvora. Izvori iste CCT mogu imati različit S/P; filtrirana bela LED i uskopojasni amber nemaju isti spektar. Sama CCT ne daje opštu vrednost S/P. CIE TN 005:2016

CIE 191:2010 — mezopski sistem

CIE 191:2010 opisuje normalizovanu kombinaciju fotopske i skotopske spektralne osetljivosti koja zavisi od adaptacije. Proračun zahteva S/P i adaptacionu luminansu; to nije opšte pretvaranje luksa u bezbednost saobraćaja. CIE 191:2010

Pri istoj fotopskoj adaptacionoj luminansi različiti odnosi S/P mogu dati različitu mezopsku luminansu. Rezultat tumačiti za zadatke i uslove adaptacije koje model obuhvata.

CIE 257:2026 razrađuje praktičnu primenu, uključujući adaptaciono polje i vidne zadatke za koje je sistem primeren. Fotopske zahteve EN 13201 i dalje treba prikazati zasebno; mezopska procena ne dopušta automatski nižu propisanu klasu. CIE 257:2026

Periferni vid i detekcija pokreta

Štapići su gusto raspoređeni na periferiji mrežnjače. Centralni, fovealni vid gotovo potpuno se oslanja na čepiće; periferni vid u mraku gotovo isključivo na štapiće. Zato su pri veoma slaboj svetlosti bledi objekti ponekad vidljiviji kada ih gledamo malo postrance, pojavom koju astronomi nazivaju posmatranjem van ose.

U saobraćaju je periferni vid presudan za uočavanje kretanja na ivici vidnog polja: pešaka koji silazi sa ivičnjaka ili bicikliste koji prilazi sleva. Laboratorijske i simulatorske studije ukazuju da izvori višeg S/P mogu omogućiti brže periferno uočavanje pri istoj fotopskoj luminansi u mezopskim uslovima. Veličinu efekta u stvarnom saobraćaju teško je kvantifikovati; terenski podaci su ograničeni i laboratorijski rezultati ne prenose se automatski na pokazatelje bezbednosti saobraćaja.

Usklađivanje zahteva za vidljivost i zaštitu prirode

Nerešen kompromis

Spektar koji pomaže jednom perifernom vidnom zadatku nije automatski najbolji za svaku saobraćajnu situaciju ili lokalnu prirodu. Zajedno procenite zahteve vida i uticaje na životnu sredinu.

Spektar je jedan od faktora uticaja na prirodu i noćno nebo. Važni su i nivo, smer, trajanje i lokacija, a vrste reaguju različito. DarkSky i IES preporučuju potrebno, usmereno svetlo najmanjeg dovoljnog nivoa, vremensko upravljanje i ograničen kratkotalasni udeo. DarkSky / IES

Melanopske veličine prema CIE S 026 opisuju stimulaciju ljudskih fotoreceptora. Nisu opšte mere za životinje niti direktna predviđanja zdravstvenih efekata. Spektar, svetlo na oku i trajanje izlaganja treba razlikovati od fotopskih zahteva za put. CIE S 026/E:2018

Ne postoji univerzalan izbor koji istovremeno daje najbolje rezultate za vidljivost, zaštitu prirode i energetsku efikasnost. Izbor zavisi od lokacije: da li je reč o gradskom jezgru ili području osetljive prirode, koja klasa osvetljenja se zahteva i koje vrste ili staništa su prisutni. Te uslove treba uzeti u obzir pri izboru temperature boje.

Promene vida sa godinama

Spektralna transmisija oka menja se sa godinama. CIE opisuje kako starenje očnog sočiva smanjuje transmisiju, naročito pri kraćim talasnim dužinama. Odnos S/P izvora zato sam ne opisuje vidne uslove pojedinačnog vozača. CIE TN 003:2015

Starost i individualne razlike treba razmotriti uz kontrast, blještanje i vidni zadatak. Starenje samo po sebi ne opravdava opšte povećanje plavog udela ili nivoa osvetljenja. CIE 203:2012

Šta ovo znači za specifikaciju

Specifikaciju počnite propisanom klasom rasvete. Dodajte spektralne podatke i mezopsku procenu kada vidni zadatak to opravdava.

Jednaka osvetljenost ne znači isti spektralni sastav. Dve svetiljke sa identičnim luksom ali različitim CCT mogu da isporuče različite periferne vizuelne performanse u mezopskim uslovima. Poređenje „pri istom luksu“ bez uzimanja u obzir S/P razlike poredi fotopske lumene, a ne stvarne vizuelne performanse.
Pri zameni HPS rasvete LED rasvetom moraju se ispuniti propisani fotopski zahtevi. Viši S/P sam po sebi nije razlog za snižavanje klase.
Izbor temperature boje u osetljivim sredinama: U prirodnim rezervatima, priobalnim zonama i drugim osetljivim područjima treba zajedno razmotriti vidljivost i uticaj spektra na životnu sredinu. Izbor niske temperature boje ili amber svetlosti zahteva procenu konkretne lokacije.
CIE 257:2026 razrađuje praktičnu primenu, uključujući adaptaciono polje i vidne zadatke za koje je sistem primeren. Fotopske zahteve EN 13201 i dalje treba prikazati zasebno; mezopska procena ne dopušta automatski nižu propisanu klasu.

Sledeći nivo razumevanja

Pored spektra, na rezultat utiču pretpostavke proračuna i refleksiona svojstva kolovoza.

DIALux evo može izračunati luminansu sa izabranim modelom kolovoza. Proračun suve površine ne opisuje automatski kišnu noć; proverite scenario i podatke o refleksiji. DIALux evo

Osnove osvetljenja

Šta je lumen?

Kako se definišu luks, lumeni i kandela - i zašto su sva tri fotopski ponderisana.

→

Često postavljana pitanja

Da li u nabavci treba navesti odnos S/P?

Tražite S/P kada je projektu potrebna mezopska procena. Zatražite spektralne podatke za izabranu konfiguraciju i definišite vidni zadatak i uslove adaptacije. S/P ne zamenjuje fotopske zahteve EN 13201.

Koja temperatura boje je najbezbednija za okruženje na putu?

Sama CCT ne pokazuje koja instalacija je najbezbednija. Proverite klasu, ravnomernost, blještanje, kontrast i relevantne spektralne podatke. U osetljivim staništima procenite i nivo, smer, vreme rada i lokalne vrste.

Da li se mezopska fotometrija primenjuje i na pešačke i biciklističke staze?

Da. CIE 257:2026 obuhvata vozače i pešake. Značaj zavisi od vidnog zadatka i adaptacije, a ne od opšteg rangiranja pešačkog i motornog saobraćaja. Zahtevi klase P i dalje važe.

VALDUR i temperatura boje

VALDUR ima standardne bele opcije od 3000 i 4000 K. Referentna konfiguracija Amber koristi LED izvor od 2200 K i daje približno 1900 K posle optike. CCT LED izvora i izlazna temperatura boje svetiljke su različiti podaci; konačnu vrednost i druge CCT opcije navesti za naručenu konfiguraciju.

Rezime

Fotopski zahtevi ostaju osnova za proveru klase. Mezopska fotometrija može dopuniti procenu pojedinih vidnih zadataka pri niskoj adaptaciji.

Tražite spektar i S/P za stvarnu konfiguraciju. Ni CCT ni srednja luminansa puta sami ne opisuju uslove mezopskog vida.

Procenite vidni zadatak zajedno sa ekološkim zahtevima lokacije. Spektar, nivo, smer i vreme rada treba razmatrati zajedno.