Зорове сприйняття в умовах зовнішнього освітлення

Автор(и)

  • Валентина Поліщук Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова
  • Оксана Коляда Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Ключові слова:

світлодіодне освітлення,, зорове сприйняття,, світлова ефективність,, еквівалентна яскравість.

Анотація

Світлодіодне вуличне освітлення є актуальним напрямком в сфері сучасного зовнішнього освітлення. Велика світлова віддача світлодіодів створює всі умови для модернізації існуючих мереж електроосвітлення в Україні. Зір людини – це складний процес, пов'язаний зі сприйняттям світла сітківкою ока. Зір поділяється на: денний, нічний і сутінковий. Робота ока істотно залежить від розподілу яскравості в полі зору. Спектральна чутливість фоторецепторів різна для різних довжин хвиль видимого спектру і різних рівнів інтенсивності світла. Нормування освітлювальної установки базується на детальних дослідженнях зорової працездатності спостерігача залежно від різних умов освітлення. Одним з основних світлових параметрів, який легко піддається об'єктивним вимірюванням, є освітленість. Яскравість, як функція освітленості, розташування спостерігача і спектрального коефіцієнта відбиття робочої поверхні більш інформативна, але має деякі труднощі при вимірюванні. Очевидна необхідність у розробці системи, що дозволяє однозначно оцінити зорову ефективність джерела світла заданого спектрального складу за певних умов спостереження. Вирішено в якості параметра такої системи ввести термін еквівалентної яскравості. Складність використання функції Vek(λ,Lek) для розрахунку еквівалентної яскравості полягає в залежності самої функції Vek(λ,Lek) від Lek. Метою дослідження є апроксимація функції відносної спектральної світлової ефективності у мезопічній області набором стандартних функцій МКО, що не залежать від значення еквівалентної яскравості. Пропонується метод розрахунку Vek(λ,Lek) з використанням лише двох нормалізованих функцій відносної спектральної ефективності випромінювання для денного V(λ) і нічного V'(λ) зору. Використання такої функції апроксимації дає можливість за фотометричною яскравістю джерела світла визначити еквівалентну яскравість, яка адекватно відображує рівень зорового сприйняття в умовах зовнішнього освітлення. Для розрахунку Vek(λ,Lek) використовуються рекомендовані МКО функції відносної спектральної світлової ефективності для сутінкового зору, в основу яких покладено спектральний склад випромінювання чорного тіла з колірною температурою 2042 К. Використання розробленої методики дозволяє одержати результати, що точніше характеризують ефективність джерел світла в освітлювальних установках зовнішнього освітлення, ніж результати обчислення за стандартними методиками.

Біографії авторів

Валентина Поліщук, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Кандидат технічних наук, доцент кафедри світлотехніки і джерел світла

Оксана Коляда, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова

Кандидат технічних наук, доцент кафедри систем електропостачання та електроспоживання міст

Посилання

Pliuhin, V., & Teterev, V. (2021). Possibility implementation analysis of the Smart Grid Network in a current state conditions of the United Energy Systems of Ukraine. Lighting Engineering & Power Engineering, 60(1), 15–22. https://doi.org/10.33042/2079-424X.2021.60.1.03

Gorgulu, S., & Kocabey, S. (2020). An energy saving potential analysis of lighting retrofit scenarios in outdoor lighting systems: a case study for a university campus. Journal of Cleaner Production, 260, 121060. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.121060

Singh, D., Basu, C., Meinhardt-Wollweber, M., & Roth, B. (2015). LEDs for energy efficient greenhouse lighting. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 49, 139–147. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.04.117

Lewanzik, D., & Voigt, C.C. (2017). Transition from conventional to light-emitting diode street lighting changes activity of urban bats. Journal of Applied Ecology, 54(1), 264–271. https://doi.org/10.1111/1365-2664.12758

Lobanov, Y., Petchenko, G. (2021). Investigation of the ceiling fixtures design evolution and LED light bar alternative concept design formation. Lighting Engineering & Power Engineering, 60(1), 1–8. https://doi.org/10.33042/2079-424X.2021.60.1.01

Dovgalyuk, O., Bondarenko, R., Yakovenko, I., Dyakov, E., & Syromyatnikova, T. (2020). Efficiency increase of autonomous lighting complexes operation for Ukraine Highways. In 2020 IEEE 4th International Conference on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS) (pp. 190–195). IEEE. https://doi.org/10.1109/IEPS51250.2020.

Shirokov, I., Evdokimov, P., Sokolova, M., & Shirokova, E. (2021). The organizing of smart lighting in City and Highway. In 2021 IEEE Asia Pacific Conference on Wireless and Mobile (APWiMob) (pp. 183–187). IEEE. https://doi.org/10.1109/APWiMob51111.2021.9435222

Pracki, P., & Skarżyński, K. (2020). A multi-criteria assessment procedure for outdoor lighting at the design stage. Sustainability, 12(4), 1330. https://doi.org/10.3390/su12041330

Nardelli, A., Deuschle, E., de Azevedo, L.D., Pessoa, J.L.N., & Ghisi, E. (2017). Assessment of Light Emit-ting Diodes technology for general lighting: a critical review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 75, 368–379. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.11.002

Kitsinelis, S., & Kitsinelis, S. (2015). Light sources: basics of lighting technologies and applications. CRC Press. https://doi.org/10.1201/b18456

Boyun, V.P., Voznenko, L.O., & Malkush, I.F. (2019). Principles of organization of the human eye retina and their use in computer vision systems. Cybernetics and Systems Analysis, 55(5), 701–713. https://doi.org/10.1007/s10559-019-00181-0

Eloholma, M., Viikari, M., Halonen, L., Walkey, H., Goodman, T., Alferdinck, J. W. A. M., ... & Várady, G. (2005). Mesopic models – from brightness matching to visual performance in night-time driving: a review. Lighting Research & Technology, 37(2), 155–173. https://doi.org/10.1191/1365782805li135oa

Liang, J., Zhang, G., Zhang, J., Chong, W., Wu, L., Sun, J., ... & Yang, X. (2021). Influence of transmissometers’ light source spectral distribution in measuring visibility. Optics Communications, 499, 127294. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2021.127294

Viikari, M., Ekrias, A., Eloholma, M., & Halonen, L. (2008). Modeling spectral sensitivity at low light levels based on mesopic visual performance. Clinical Ophthal-mology, 2(1), 173–185. https://doi.org/10.2147/OPTH.S2414

Plainis, S., Murray, I.J., & Charman, W.N. (2005). The role of retinal adaptation in night driving. Optometry and Vision Science, 82(8), 682–688. https://doi.org/10.1097/01.opx.0000175559.77853.45

Lin, Y., Chen, W., Chen, D., & Shao, H. (2004). The effect of spectrum on visual field in road lighting. Building and environment, 39(4), 433–439. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2003.10.004

Akashi, Y., Rea, M.S., & Bullough, J.D. (2007). Driver decision making in response to peripheral moving targets under mesopic light levels. Lighting Research & Technology, 39(1), 53–67. https://doi.org/10.1177/1365782806071608

Soroka, K., Kharchenko, V., & Pliuhin, V. (2020). Development of can network with improved parameters for adaptive car front lighting system. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(9-106), 24–33. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.209930

Bodmann, H.W. (1992). Elements of photometry, brightness and visibility. Lighting Research & Technology, 24(1), 29–42. https://doi.org/10.1177/096032719202400104

Sirobaba, O.O., Ovchynnikov, S.S. (2010). Modeling the function of visual spectral light efficiency for the near-dark. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/4(48), 4–6. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2010.3268 (in Ukrainian)

Sagawa, K. (2006). Toward a CIE supplementary system of photometry: brightness at any level including mesopic vision. Ophthalmic and Physiological Optics, 26(3), 240–245. https://doi.org/10.1111/j.1475-1313.2006.00357.x

Serobaba, A.A., Ovchinnikov, S.S. (2010). Change of spectral light efficiency of radiation at diminishment of brightness as a result of alteration of co-operation of photoperceptive receptors. Lighting Engineering & Power Engineering, 21(1), 45–53. (in Russian)

Adrian, W. (2009). ICE and photometry in a twilight vision. Light & Engineering, 1, 36–43.

Li, H.C., Sun, P.L., Huang, Y., & Luo, M.R. (2020). Spectral optimization of white LED based on mesopic luminance and color gamut volume for dim lighting conditions. Applied Sciences, 10(10), 3579. https://doi.org/10.3390/app10103579

Chen, S., Li, W., Yang, S., Zhang, B., Li, T., Du, Y., ... & Zhao, H. (2019). Evaluation method and reduction measures for the flicker effect in road lighting using fixed Low Mounting Height Luminaires. Tunnelling and Underground Space Technology, 93, 103101. https://doi.org/10.1016/j.tust.2019.103101

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-10-29

Як цитувати

Поліщук, В., & Коляда, О. (2021). Зорове сприйняття в умовах зовнішнього освітлення. Світлотехніка та Електроенергетика , 60(2), 71–78. вилучено із https://lepe.kname.edu.ua/index.php/lepe/article/view/469

Номер

Том 60 № 2 (2021): Світлотехніка та електроенергетика

Розділ

Статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Світлотехніка та Електроенергетика

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

   Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).