Бестеневые светильники история.
История хирургических светильников
Cветильники для операционной отличия цвет и свет. Читать далее..
Музей старого операционного зала
В средние века хирургия в основном проводилась на публичных местах, используя дневной свет для хорошего освещения рабочего места хирурга. Позднее были разработаны специальные помещения для хирургических операций, позволяющие зрителям наблюдать за процедурой. Эти помещения имели вид театра, с рядами сидений вокруг операционного стола, и поэтому их называли операционными залами. Операционные залы в основном строились на верхнем этаже зданий с большим количеством окон в потолке, чтобы достичь хорошо освещенного рабочего места. Пример одного из самых древних сохранившихся операционных залов можно найти в Музее старого операционного зала, расположенном на чердаке церкви Святого Томаса в Саутварке. Некоторые операционные залы имели зеркала в углах, чтобы уменьшить блокирование естественного света самими хирургами.
Контрвес для балансировки операционного светильника.
В 1880-х годах в операционных залах было внедрено электрическое освещение. Сначала эта технология предоставляла очень рассеянный, плохо контролируемый свет, который испускал большое количество тепла в сторону хирурга и раны. С тех пор технологические улучшения привели к созданию очень стабильных, хорошо контролируемых и сфокусированных хирургических светильников, которые используют один или несколько источников света на основе галогенных ламп или газоразрядных ламп, чтобы обеспечить достаточное количество света для хирургической задачи, минимизируя при этом тепловое излучение в сторону хирурга и раны. В настоящее время современные хирургические светильники все чаще оснащаются несколькими светодиодными источниками света, что позволяет еще больше контролировать освещение и тепловое излучение, хотя галогеновые и газоразрядные светильники все еще используются в качестве альтернативы. Все эти хирургические светильники должны соответствовать требованиям стандарта для хирургических светильников (МЭК 2009).
Первые электрические хирургические светильники были установлены в неподвижном положении где-то над операционным столом. Однако, по мере увеличения мощности и фокусировки света, вскоре появилась необходимость в светильниках, которые можно было бы позиционировать и направлять. Эта потребность привела к разработке систем подвесных пневматических рычагов, вдохновленных системами подвесных фенов для волос. В 1950-х годах такие системы подвесных рычагов обычно состояли из рычага, закрепленного на стене или потолке операционной комнаты, связанного с вторым рычагом, на одном конце которого находился хирургический светильник, а на другом - контрвес для балансировки. Соединительные вращающиеся сочленения позволяли осуществлять трехмерное позиционирование света, а сам светильник был закреплен на вилке, что обеспечивало возможность нацеливания света. Светильник мог управляться хирургом с помощью стерильной рукоятки, прикрепленной к нему. В процессе дальнейшего развития контрвес был заменен пневматической системой с пружиной, которая статически балансировала вес хирургического светильника Эта подвесная система является стандартом в современных операционных залах
Первые электрические хирургические светильники были установлены в неподвижном положении где-то над операционным столом. Однако, по мере увеличения мощности и фокусировки света, вскоре появилась необходимость в светильниках, которые можно было бы позиционировать и направлять. Эта потребность привела к разработке систем подвесных пневматических рычагов, вдохновленных системами подвесных фенов для волос. В 1950-х годах такие системы подвесных рычагов обычно состояли из рычага, закрепленного на стене или потолке операционной комнаты, связанного с вторым рычагом, на одном конце которого находился хирургический светильник, а на другом - контрвес для балансировки. Соединительные вращающиеся сочленения позволяли осуществлять трехмерное позиционирование света, а сам светильник был закреплен на вилке, что обеспечивало возможность нацеливания света. Светильник мог управляться хирургом с помощью стерильной рукоятки, прикрепленной к нему. В процессе дальнейшего развития контрвес был заменен пневматической системой с пружиной, которая статически балансировала вес хирургического светильника Эта подвесная система является стандартом в современных операционных залах
Введение в свет и зрение
Для понимания необходимо иметь некоторое представление о основных понятиях и терминологии в области света и зрения. Поэтому в этом разделе мы представим краткое изложение основных концепций и терминов. Для более глубокого понимания концепций света и цветового зрения можно обратиться к работе Бойса "Факторы человеческого восприятия в освещении" (Boyce 2003).
Свет
Свет - это определенная часть электромагнитного спектра, вызывающая реакцию визуальной системы человека и характеризующаяся электромагнитными длинами волн (λ) в диапазоне от 380 до 780 нм. Чувствительность глаза человека к различным длинам волн неодинакова, поэтому реакция глаза на электромагнитное излучение характеризуется относительной спектральной чувствительностью. Эта относительная спектральная чувствительность зависит от визуальных условий и индивидуальных различий. В течение последних ста лет Международная комиссия по освещению (CIE) приняла набор стандартных наблюдателей V(λ) для различных визуальных условий. Эти относительные спектральные чувствительности являются основой для преобразования радиометрических данных в фотометрические данные путем взвешивания измеренного электромагнитного спектра спектральной чувствительностью. В то время как радиометрические данные характеризуются излучательным потоком [Вт], плотностью потока [Вт/м2], излучательной плотностью [Вт/м2/ср], и излучательной интенсивностью [Вт/ср], фотометрические данные характеризуются световым потоком [лм], освещенностью [люкс или лм/м2], яркостью [кд/м2] и световой интенсивностью [кд]. Когда свет падает на поверхность объекта, часть света отражается, часть проходит и часть поглощается объектом в зависимости от оптических свойств объекта. Объект взаимодействует с различными длинами волн падающего света по-разному. Отражение, прохождение и поглощение зависят от длины волны. Когда свет падает на объект и отражается, спектр отраженного света является произведением спектра падающего света и спектрального отражения объекта.
Цвет
Визуальная система человека содержит четыре различных сенсора, чувствительных к свету: палочки (для видения в темных условиях) и три типа колбочек (для цветового зрения). Для представления цвета света были определены три математических функции соответствия цветов x(λ), y(λ), z(λ), которые преобразуют определенный электромагнитный спектр в три воображаемых основных цвета X, Y и Z. Существуют различные функции соответствия цветов, и CIE приняла несколько стандартных наблюдателей. Полученные основные цвета могут быть преобразованы в цветовые координаты или хроматические координаты CIE 1931: x, y и z. По определению, x+y+z=1, поэтому для определения хроматичности света требуется только две координаты, обычно определяют только x и y. Помимо системы хроматичности CIE 1931 (x, y), существуют и другие цветовые системы. Эти альтернативные цветовые системы являются математическими преобразованиями, которые пытаются сделать цветовые системы более воспринимаемыми.
Хотя цветовая система CIE является наиболее полной и широко принимаемым способом количественной характеристики цвета, она довольно сложна. Поэтому были разработаны две метрики, позволяющие характеризовать цветовые свойства источника света одним числом: коррелированная цветовая температура (CCT) и общий цветовой индекс CIE (CRI). CCT - это метрика, которая сравнивает цветовой вид света, излучаемого рассматриваемым источником света, с некоторым стандартным источником света абсолютно черного тела. CRI - это метрика, которая сравнивает внешний вид набора цветов поверхностей, освещенных рассматриваемым источником света, с внешним видом при освещении стандартным источником света абсолютно черного тела.
Зрительная система человека
Зрительная система человека состоит из глаз и мозга. Глаза представляют собой исключительно сенсорную систему зрительной системы, которая визуально связывает мозг с внешним миром. Глаз состоит из оптической и нейронной частей. Оптическая часть имеет зрачок - переменное отверстие, регулирующее количество падающего света, и регулируемую линзу, чтобы сфокусировать входящее изображение на нейронной части. Нейронная часть состоит из большого количества четырех разных типов фоточувствительных клеток, которые вместе формируют нейральную сетку. Эти клетки образуют ранее упомянутые палочки и колбочки. Фоточувствительные клетки преобразуют входные визуальные стимулы в электрические сигналы, которые обрабатываются нейронной сеткой и зрительной корой в мозге. Эта обработка сигналов является сложным процессом и до конца еще не понятна.
Зрительная система человека способна обрабатывать информацию в широком диапазоне освещенности, но не одновременно. Зрительная система приспосабливается к текущим визуальным условиям, находя компромисс между чувствительностью и различением. Эти адаптации включают три механизма: изменение размера зрачка, нейронную адаптацию и фотохимическую адаптацию. Нейронная адаптация - самый быстрый механизм (200 мс), действующий при средних уровнях освещенности и способный корректировать 2-3 логарифмических единицы. Изменение размера зрачка более медленное (100-300 мс) и менее эффективное в большом диапазоне освещенности. Фотохимическая адаптация - самый медленный механизм (несколько минут), происходящий при очень низких или очень высоких уровнях освещенности и позволяющий зрительной системе адаптироваться на несколько порядков величины.
Влияние освещения на человека
Освещение имеет огромное влияние на человека, как физиологически, так и психологически. Оно влияет на наше настроение, концентрацию, энергию и общее самочувствие. Хорошее освещение способствует комфорту, повышает производительность и улучшает качество жизни. С другой стороны, плохое освещение может вызывать усталость, напряжение глаз, головные боли и даже снижение эффективности работы.
Различные параметры освещения оказывают влияние на нашу реакцию и восприятие. Интенсивность света, его цветовые характеристики, равномерность распределения света, контрастность и тени - все это факторы, которые могут повлиять на визуальный комфорт и эффективность работы. Кроме того, освещение может иметь циркадный эффект на циркадные ритмы и сон.
В последние годы исследования освещения сфокусировались на двух основных аспектах: энергосбережение и благополучие пользователей. Комбинация эффективных и энергосберегающих источников света, оптимизированных освещенных систем и интеллектуального управления светом может обеспечить энергосбережение без снижения комфорта и качества освещения. Кроме того, улучшение качества освещения может принести пользу пользователям в виде повышенной продуктивности, лучшего самочувствия и более здоровой рабочей среды.
Вывод
Освещение и зрение тесно связаны. Человеческое зрение реагирует на определенный диапазон световых волн, и свет играет важную роль в восприятии окружающей среды. Различные параметры освещения, такие как интенсивность света, цветовые характеристики и равномерность распределения, могут влиять на наше визуальное восприятие, комфорт и производительность. Понимание этих взаимосвязей позволяет разработать эффективные системы освещения, которые удовлетворяют потребности людей и способствуют их благополучию и комфорту.
Для понимания необходимо иметь некоторое представление о основных понятиях и терминологии в области света и зрения. Поэтому в этом разделе мы представим краткое изложение основных концепций и терминов. Для более глубокого понимания концепций света и цветового зрения можно обратиться к работе Бойса "Факторы человеческого восприятия в освещении" (Boyce 2003).
Свет
Свет - это определенная часть электромагнитного спектра, вызывающая реакцию визуальной системы человека и характеризующаяся электромагнитными длинами волн (λ) в диапазоне от 380 до 780 нм. Чувствительность глаза человека к различным длинам волн неодинакова, поэтому реакция глаза на электромагнитное излучение характеризуется относительной спектральной чувствительностью. Эта относительная спектральная чувствительность зависит от визуальных условий и индивидуальных различий. В течение последних ста лет Международная комиссия по освещению (CIE) приняла набор стандартных наблюдателей V(λ) для различных визуальных условий. Эти относительные спектральные чувствительности являются основой для преобразования радиометрических данных в фотометрические данные путем взвешивания измеренного электромагнитного спектра спектральной чувствительностью. В то время как радиометрические данные характеризуются излучательным потоком [Вт], плотностью потока [Вт/м2], излучательной плотностью [Вт/м2/ср], и излучательной интенсивностью [Вт/ср], фотометрические данные характеризуются световым потоком [лм], освещенностью [люкс или лм/м2], яркостью [кд/м2] и световой интенсивностью [кд]. Когда свет падает на поверхность объекта, часть света отражается, часть проходит и часть поглощается объектом в зависимости от оптических свойств объекта. Объект взаимодействует с различными длинами волн падающего света по-разному. Отражение, прохождение и поглощение зависят от длины волны. Когда свет падает на объект и отражается, спектр отраженного света является произведением спектра падающего света и спектрального отражения объекта.
Цвет
Визуальная система человека содержит четыре различных сенсора, чувствительных к свету: палочки (для видения в темных условиях) и три типа колбочек (для цветового зрения). Для представления цвета света были определены три математических функции соответствия цветов x(λ), y(λ), z(λ), которые преобразуют определенный электромагнитный спектр в три воображаемых основных цвета X, Y и Z. Существуют различные функции соответствия цветов, и CIE приняла несколько стандартных наблюдателей. Полученные основные цвета могут быть преобразованы в цветовые координаты или хроматические координаты CIE 1931: x, y и z. По определению, x+y+z=1, поэтому для определения хроматичности света требуется только две координаты, обычно определяют только x и y. Помимо системы хроматичности CIE 1931 (x, y), существуют и другие цветовые системы. Эти альтернативные цветовые системы являются математическими преобразованиями, которые пытаются сделать цветовые системы более воспринимаемыми.
Хотя цветовая система CIE является наиболее полной и широко принимаемым способом количественной характеристики цвета, она довольно сложна. Поэтому были разработаны две метрики, позволяющие характеризовать цветовые свойства источника света одним числом: коррелированная цветовая температура (CCT) и общий цветовой индекс CIE (CRI). CCT - это метрика, которая сравнивает цветовой вид света, излучаемого рассматриваемым источником света, с некоторым стандартным источником света абсолютно черного тела. CRI - это метрика, которая сравнивает внешний вид набора цветов поверхностей, освещенных рассматриваемым источником света, с внешним видом при освещении стандартным источником света абсолютно черного тела.
Зрительная система человека
Зрительная система человека состоит из глаз и мозга. Глаза представляют собой исключительно сенсорную систему зрительной системы, которая визуально связывает мозг с внешним миром. Глаз состоит из оптической и нейронной частей. Оптическая часть имеет зрачок - переменное отверстие, регулирующее количество падающего света, и регулируемую линзу, чтобы сфокусировать входящее изображение на нейронной части. Нейронная часть состоит из большого количества четырех разных типов фоточувствительных клеток, которые вместе формируют нейральную сетку. Эти клетки образуют ранее упомянутые палочки и колбочки. Фоточувствительные клетки преобразуют входные визуальные стимулы в электрические сигналы, которые обрабатываются нейронной сеткой и зрительной корой в мозге. Эта обработка сигналов является сложным процессом и до конца еще не понятна.
Зрительная система человека способна обрабатывать информацию в широком диапазоне освещенности, но не одновременно. Зрительная система приспосабливается к текущим визуальным условиям, находя компромисс между чувствительностью и различением. Эти адаптации включают три механизма: изменение размера зрачка, нейронную адаптацию и фотохимическую адаптацию. Нейронная адаптация - самый быстрый механизм (200 мс), действующий при средних уровнях освещенности и способный корректировать 2-3 логарифмических единицы. Изменение размера зрачка более медленное (100-300 мс) и менее эффективное в большом диапазоне освещенности. Фотохимическая адаптация - самый медленный механизм (несколько минут), происходящий при очень низких или очень высоких уровнях освещенности и позволяющий зрительной системе адаптироваться на несколько порядков величины.
Влияние освещения на человека
Освещение имеет огромное влияние на человека, как физиологически, так и психологически. Оно влияет на наше настроение, концентрацию, энергию и общее самочувствие. Хорошее освещение способствует комфорту, повышает производительность и улучшает качество жизни. С другой стороны, плохое освещение может вызывать усталость, напряжение глаз, головные боли и даже снижение эффективности работы.
Различные параметры освещения оказывают влияние на нашу реакцию и восприятие. Интенсивность света, его цветовые характеристики, равномерность распределения света, контрастность и тени - все это факторы, которые могут повлиять на визуальный комфорт и эффективность работы. Кроме того, освещение может иметь циркадный эффект на циркадные ритмы и сон.
В последние годы исследования освещения сфокусировались на двух основных аспектах: энергосбережение и благополучие пользователей. Комбинация эффективных и энергосберегающих источников света, оптимизированных освещенных систем и интеллектуального управления светом может обеспечить энергосбережение без снижения комфорта и качества освещения. Кроме того, улучшение качества освещения может принести пользу пользователям в виде повышенной продуктивности, лучшего самочувствия и более здоровой рабочей среды.
Вывод
Освещение и зрение тесно связаны. Человеческое зрение реагирует на определенный диапазон световых волн, и свет играет важную роль в восприятии окружающей среды. Различные параметры освещения, такие как интенсивность света, цветовые характеристики и равномерность распределения, могут влиять на наше визуальное восприятие, комфорт и производительность. Понимание этих взаимосвязей позволяет разработать эффективные системы освещения, которые удовлетворяют потребности людей и способствуют их благополучию и комфорту.