A fény színének, kromatikusságának és fotometriájának szószedete

Ez a segédanyag világítástechnikai, optikai mérnöki és színtudományi szakemberek, mérnökök és kutatók számára készült. Minden szócikk szigorú definíciót, elméletet, mérési módszertant és gyakorlati légi közlekedési alkalmazásokat tartalmaz, hivatkozva az ICAO, a CIE és más hiteles forrásokra.

A

Absorpció (fényé)

Az absorpció az a folyamat, amikor egy anyag elnyeli a ráeső elektromágneses sugárzást (beleértve a látható fényt is), energiáját hővé – vagy esetenként fotokémiai energiává – alakítva. Az elnyelés mértéke az anyag tulajdonságaitól, a beeső hullámhossztól és a szögtől függ.

Alkalmazás:
Az absorpció befolyásolja a fény spektrális összetételét a világításban, fotometriában és színmérésben. Például repülőgép-kabin világításánál olyan anyagokat választanak, amelyek alacsony látható fényelnyeléssel bírnak a hatékonyság érdekében, míg bevonatok szelektív elnyelést célozhatnak meg a káprázás vagy UV-csökkentés miatt.

Mérés:
Az elnyelési együtthatóval jellemezhető; spektofotométerrel vagy integrálgömbbel mérhető. Az ICAO szabványok (14. melléklet) előírják a futópálya-világítás felületi anyagainak absorpcióvizsgálatát a láthatóság és a színhűség biztosítása érdekében.

Példa:
A neutrális szűrők és napszemüvegek kontrollált elnyelést alkalmaznak a fény csillapításához. A fotometriában abszorpciós korrekciókat végeznek a pontos fényáram vagy kromatikusság méréséhez.

B

Fekete test (Plancki sugárzó)

A fekete test egy idealizált objektum, amely minden ráeső sugárzást elnyel, és energiát a Planck-törvény szerint sugároz vissza. Kibocsátott spektruma kizárólag a hőmérséklettől függ, csúcs hullámhossza fordítottan arányos a hőmérséklettel a Wien-féle eltolódási törvény szerint.

Alkalmazás:
A fekete test sugárzás a színhőmérséklet definíciójának alapja. Az ICAO meghatározza a fekete test kromatikus tulajdonságait a repülőtéri világításnál a globális egységesség érdekében. A Plancki görbe a kromatikus diagramokon a korrelált színhőmérséklet (CCT) referencia.

Mérés:
Fekete test alapú források (pl. volfrámlámpák) használatosak a fotometriai műszerek kalibrálására. Spektrális teljesítményeloszlásukat összehasonlítják valódi fényforrásokkal a CCT meghatározásához.

Példa:
A CIE Standard Illuminant A (2856 K) egy fekete test alapú referencia kalibrálásra és színvisszaadásra. A pilótafülke kijelzői fekete test referenciát használnak a konzisztens fehéregyensúlyhoz.

Fényesség

A fényesség egy szubjektív jellemző, amely leírja, hogy egy terület mennyire tűnik világosnak az emberi megfigyelő számára, függetlenül a fizikai fényerősségtől. Befolyásolja a fény intenzitása, a megfigyelő adaptációja, a háttér és a kontraszt; a fényesség észlelési jelenség, fizikailag közvetlenül nem mérhető érték.

Alkalmazás:
A fényesség fizikai megfelelője a luminancia (cd/m²), de az emberi észlelés ettől eltérhet a Purkinje-hatás vagy káprázás miatt. Az ICAO minimális luminancia- és egyenletességi követelményeket ír elő a repülőtéri világításra a pilóták számára érzékelhető fényesség biztosítására.

Mérés:
Luminanciamérőkkel vagy képfotométerekkel objektíven mérhető. Pszichofizikai tesztek kapcsolják össze a fényességészlelést a luminanciával kutatási célból.

Példa:
A futópálya szegélyfényeinek minimális luminanciát kell elérniük a láthatóság érdekében, figyelembe véve a légköri csillapítást. A pilótafülke világításának fényerejét úgy állítják be, hogy elkerüljék a káprázást és megőrizzék az éjszakai látást.

C

Kandela (cd)

A kandela (cd) az SI-alapegysége a fényerősségnek – az adott irányba kibocsátott fény teljesítménye egységnyi térszögre (szteradiánra) vetítve, az emberi nappali látás V(λ) görbéjével súlyozva.

Alkalmazás:
A kandela a jelző- és navigációs fények irányított teljesítményét jellemzi. Az ICAO minimum/maximum kandela értékeket ír elő a légi világításra a láthatóság és a káprázás elkerülése érdekében.

Mérés:
Goniofotométerekkel vagy fotometriai padokkal mérik, a szenzort meghatározott szögben elhelyezve és mérve a fluxust térszög szerint.

Példa:
A futópálya középvonal-fényeinek legalább 200 cd-t kell kibocsátaniuk a fő sugárban az ICAO 14. melléklete szerint. A repülőgép ütközéselkerülő lámpáit kandelaérték alapján minősítik meghatározott irányokból való láthatóság érdekében.

Kromatikusság

A kromatikusság egy szín minőségét határozza meg a fényességtől függetlenül – vagyis a színárnyalatot és telítettséget. Koordinátapárokkal ábrázolható: (x, y) a CIE 1931-ben, illetve (u’, v’) a CIE 1976 diagramon.

Alkalmazás:
Alapvető a színspecifikációban világításban, kijelzőkben és anyagtudományban. A légi közlekedési szabványok meghatározzák a jelzőfények számára megengedett kromatikus tartományokat a biztonságos megkülönböztethetőség érdekében.

Mérés:
A tristimulus értékekből (X, Y, Z) számítható a CIE színillesztési függvények felhasználásával. Spektroradiométerek mérik a spektrális teljesítményeloszlást a kromatikusság számításához.

Példa:
Az ICAO meghatározza a gurulóút zöld fényeinek kromatikus határait. Az LED-gyártás során szoros kromatikus kontroll szükséges a látható színeltérés elkerülésére.

Kromatikus koordináták

Számértékek, amelyek egy szín helyzetét határozzák meg a kromatikus diagramon – (x, y) a CIE 1931-ben, (u’, v’) a CIE 1976 UCS-ban.

Alkalmazás:
Pontosan definiálják és közvetítik a színtűréseket a gyártásban és szabályozásban. Az ICAO meghatározza a légi világítás megfelelőségéhez szükséges koordinátákat.

Számítás:
A tristimulus értékekből:

• x = X/(X+Y+Z)
• y = Y/(X+Y+Z)
• u’ = 4X/(X+15Y+3Z)
• v’ = 9Y/(X+15Y+3Z)

Példa:
A repülőgép belső LED moduljait (x, y) koordináták szerint tesztelik a színegyenletesség biztosítása érdekében.

Kromatikus diagram

Két dimenziós grafikus ábrázolása az összes érzékelhető kromatikusságnak. A CIE 1931 (x, y) és CIE 1976 (u’, v’) diagram a legelterjedtebb. A spektrális görbe a tiszta spektrumszínek határait jelöli.

Alkalmazás:
Világítás- és kijelzőtervezésben, kalibrálásban és szabályozásban használatos. Az ICAO és CIE szabványok színtartományokat határoznak meg a megfelelőséghez.

Megjelenítés:
A CIE 1931 diagram patkó alakú; a Plancki görbe végigköveti a színhőmérséklet változását.

Példa:
Új LED futópályafények minősítéséhez kromatikus diagramon ábrázolják a színtartomány megfelelőség ellenőrzésére.

CIE (Commission Internationale de l’Éclairage)

A CIE a fény- és színmérési szabványok nemzetközi tekintélye. Rendszereket és nómenklatúrát dolgoz ki a fotometria, színmérés és sugárzásmérés területén, melyek alapjául szolgálnak az ICAO, ISO és IES szabványoknak.

Főbb hozzájárulások:

• CIE 1931 Standard Observer és színillesztési függvények
• Standard fényforrások (A, D65, stb.)
• Kromatikusság, színhőmérséklet, színvisszaadás definíciók
• Fotometriai egységek mérési protokolljai

Példa:
Az ICAO futópályavilágítás színspecifikációi a CIE szabványokon alapulnak a globális egységesség és biztonság érdekében.

CIE 1931 Standard Observer

Az emberi szem átlagos színválaszának matematikai modellje fotopikus (nappali) körülmények között, a színillesztési függvényeken (x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)) alapulva 2°-os látószögre (foveális tartomány).

Alkalmazás:
Minden színmérési számítás alapreferenciája – XYZ értékek, kromatikus koordináták, színterek. Az ICAO előírja a CIE 1931 megfigyelőt a légi világítás engedélyezéséhez.

Mérés:
A színmérő műszerek ezeket a függvényeket használják az XYZ értékek spektrális mérésekből történő meghatározásához.

Példa:
A spektroradiométer a navigációs fények SPD-jét méri, majd a CIE 1931 függvényeket alkalmazza a színkoordináták számításához a szabályozási megfelelőséghez.

Színkoordináta

Olyan számérték (vagy értékhalmaz), amely egy színinger helyét határozza meg valamely színtérben vagy kromatikus diagramon – (x, y) a CIE 1931-ben, (u’, v’) a CIE 1976-ban, (L*, a*, b*) a CIE Lab*-ban.

Alkalmazás:
Színspecifikációhoz, gyártáshoz, világítástervezéshez és megfelelőséghez használják. A légi világítás színkoordinátáit az ICAO dokumentumai határozzák meg.

Példa:
A gurulóút fényeit tételesen vizsgálják (x, y) koordináták alapján, hogy igazolják a meghatározott zöld szín kibocsátását.

Színillesztési függvények

Szabványosított spektrális érzékenységi görbék (x̄(λ), ȳ(λ), z̄(λ)), amelyek a CIE Standard Observer válaszát írják le monokromatikus fényre. Meghatározzák, hogy az egyes alapszínekből mennyi szükséges egy adott hullámhossz illesztéséhez.

Alkalmazás:
Matematikai alapot adnak az SPD-k XYZ tristimulus értékké alakításához, mely minden színmérési számítás kiindulópontja.

Mérés:
Súlyozó tényezőként alkalmazzák a 380–780 nm közötti mért SPD-ken.

Példa:
A repülőgép figyelmeztető lámpák SPD-it színillesztési függvényekkel szorozzák a kromatikus megfelelőség igazolásához.

Színmérés (Colorimetria)

A szín emberi érzékelésének mennyiségi leírása és mérése szabványosított rendszerek és numerikus jellemzők segítségével. Ide tartoznak a színterek, mérési protokollok, valamint a fizikai fény és az észlelt szín közötti matematikai transzformációk.

Alkalmazás:
Alapja a világítás és kijelzők színspecifikációjának és minőségellenőrzésének. Az ICAO és CIE szabványok színmérési módszereket alkalmaznak a légi világítás paramétereinek meghatározásához.

Mérés:
SPD mérése, színillesztési függvények alkalmazása, majd a tristimulus értékek, kromatikusság és korrelált színhőmérséklet számítása szükséges.

Példa:
Az LED navigációs fényeket színmérési elemzéssel értékelik, hogy megfeleljenek az ICAO követelményeinek.

Színvisszaadás (Színvisszaadási Index, CRI)

A színvisszaadás azt írja le, mennyire hűen ad vissza egy fényforrás különböző tárgyszíneket egy referenciaforráshoz képest. A Színvisszaadási Index (CRI, Ra) a CIE mérőszáma (0–100), amely ezt a tulajdonságot számszerűsíti.

Alkalmazás:
Kritikus ott, ahol a színhűség kiemelten fontos – repülőgép-kabinokban, irányítótermekben, feliratozásnál. Az ICAO és IES minimális CRI értéket ajánl a belső/külső világításra a biztonság és vizuális tisztaság miatt.

Mérés:
Szabványos színminták megvilágításával, a referenciaforrástól való színeltérések mérésével, majd az első nyolc tesztszín átlagolásával állapítható meg.

Példa:
Az utasszállító repülőgépek kabinvilágítását legalább 80-as CRI-vel írják elő a kényelem és pontos biztonsági jelzés színérzékeléséhez.

Színtér

Matematikai rendszer, amely koordináták kombinációjaként definiál egy színhalmazt. Gyakori színterek: CIE XYZ (eszközfüggetlen), sRGB (kijelzők), CIE Lab* (érzékelés szerint egyenletes).

Alkalmazás:
Biztosítja a konzisztens színkommunikációt különféle eszközök és médiumok között. A légi világítás, kijelzők és anyagok színterekre hivatkoznak a műszaki specifikáció és megfelelés érdekében.

Példa:
A repülőgép pilótafülke kijelzőit sRGB színtérben kalibrálják, hogy a szimbólumok és figyelmeztető színek megfelelően jelenjenek meg.

Színhőmérséklet

Egy fekete test sugárzó kelvinben (K) megadott hőmérséklete, amelynek a sugárzott fény színe leginkább hasonlít a vizsgált fényforrás színéhez. A fehér fény árnyalatát írja le – a melegtől (alacsony K) a hidegig (magas K).

Alkalmazás:
A világítástervezésben a fehér fényforrás árnyalatát jellemzi. Az ICAO a színhőmérséklet alapján különbözteti meg a fehér futópályafények osztályait.

Mérés:
A fényforrás kromatikusságának a Plancki görbéhez való illesztésével határozható meg a kromatikus diagramon.

Példa:
A futópálya szegélyfényeit 4000–6500 K közötti színhőmérsékleten írják elő a semleges vagy hideg fehér maximális láthatóság érdekében.

Korrelált színhőmérséklet (CCT)

A CCT annak a fekete testnek a hőmérséklete (kelvinben, K), amelynek kromatikussága a legközelebb áll egy nem fekete test fényforráséhoz (pl. LED-ek). A fehér fény árnyalatának leírására használják, ha a fényforrás nem tökéletes fekete test sugárzó.

Alkalmazás:
A CCT határozza meg az LED-ek, fénycsövek vagy más mesterséges fények „fehérségét”. A légi közlekedésben a CCT biztosítja a jelző- és futópályafények egységes megjelenését a modern, nem fekete test alapú fényforrásokkal is.

Mérés:
A fényforrás kromatikusságát diagramra vetítik, majd a Plancki görbéhez legközelebbi pont határozza meg a CCT-t.

Példa:
A LED futópályafényeket CCT szerint specifikálják, hogy fehér színük illeszkedjen a meglévő izzólámpás rendszerekhez.

A szószedet a világítástechnika, mérésügy és szabványok fejlődésével folyamatosan bővül.