Lux
Odvozená jednotka SI · veličina: osvětlenost
01 · Definice
Osvětlenost je tok dělený plochou; jas rozptylující plochy je činitel odrazu krát osvětlenost, dělený pí; jedna stopová svíce je 10,764 luxu
Měření v síti dávají mapu osvětlenosti a činitel rovnoměrnosti: jediná hodnota pod lampou neříká nic o tom, co se děje v rohu. Bez takové mapy osvětlení kolaudací neprojde.
Odtud hlavní vlastnost jednotky: jedna a táž lampa dává zcela různé osvětlenosti podle toho, jak vysoko visí a kam míří. Tok klesá s druhou mocninou vzdálenosti, a lampa zvednutá z metru na dva osvětluje stůl čtyřikrát slaběji. Druhým činitelem je úhel dopadu: světlo dopadající šikmo se rozprostře na větší plochu, a kosinus toho úhlu vstupuje do výpočtu přímo. Právě proto se v návrhu osvětlení nepočítají lampy, nýbrž luxy na pracovní ploše, a normy udávají hodnotu ve výšce osmdesáti centimetrů nad podlahou.
Normy osvětlenosti nejsou doporučení, nýbrž závazný požadavek: tři sta luxů pro kancelář, pět set pro rýsovací práce, dvacet tisíc v operačním poli. Měří se luxmetrem ve výšce pracovní plochy, ne pod stropem.
Za zataženého dne pod otevřeným nebem bývá pět tisíc luxů, těsně u okna dva tisíce a čtyři metry od něj už jen padesát: rozdíl čtyřicetinásobný na délku místnosti. Oko si toho téměř nevšimne, protože se přizpůsobuje logaritmicky, a subjektivně se místnost jeví rovnoměrně osvětlená. Stavební předpisy proto nepracují s luxy přímo, nýbrž s činitelem denní osvětlenosti — poměrem světla v bodě ke světlu pod otevřeným nebem, vyjádřeným v procentech.
02 · Převod
Zadejte osvětlenost — list ji rozloží na jednotky
Lux je jediná světelná jednotka regulovaná zákonem: kolik světla má dopadat na pracovní stůl, operační stůl a školní tabuli, je zapsáno v hygienických předpisech.
Poslední řádek seznamu není převod, nýbrž odhad: dopadá-li světlo na matnou bílou plochu, která odráží téměř vše, je jas této plochy v kandelách na metr čtvereční asi třikrát menší než osvětlenost v luxech. Přesný činitel je činitel odrazu dělený pí, takže pro šedou stěnu je čtyřikrát menší a pro černý samet klesá skoro k nule. Luxmetr měří dopadající světlo, oko vidí odražené — odtud rozdíl v dojmu ze stejně osvětlených místností.
Stopová svíce je táž veličina vztažená na čtvereční stopu: činitel téměř jedenáct. Fot a nox jsou jednotky soustavy CGS, se kterými se lze setkat ve starší světelnětechnické literatuře.
| Jednotka | Název | Hodnota | Kde se vyskytuje |
|---|---|---|---|
| lx | lux, jednotka SI | 500 | normy osvětlení, světelná technika |
| klx | kilolux | 0,5 | denní světlo, slunce |
| mlx | mililux | 500000 | astronomie, soumrak |
| lm/m² | lumen na metr čtvereční | 500 | výpočet z toku svítidel |
| fc | stopová svíce | 46,45 | USA, Kanada, normy osvětlení |
| cd/m² | jas bílé plochy | 159,15 | odhad toho, co vidí oko |
| ph | fot, soustava CGS | 0,05 | světelná technika do šedesátých let |
| nx | nox, tisícina luxu | 500000 | noční osvětlenost, zatemnění |
| metrosvíce | starý název luxu | 500 | literatura do roku 1948 |
| stopová svíce | ruský překlad foot-candle | 46,45 | literatura do šedesátých let |
| lm/ft² | lumen na čtvereční stopu | 46,45 | zápis stopové svíce přes tok |
| lx | lux | 500 | dnešní jednotka |
Bílý list má při pěti stech luxech jas asi sto šedesát kandel na metr čtvereční — zhruba jako displej notebooku v místnosti.
03 · Řády veličin
od hvězdné oblohy k operačnímu sáluPřevést na stopové svíce a foty
04 · Měřicí přístroje
Čím se měří osvětlenost
Křemíková fotodioda s korekčním filtrem: bez něj by přístroj viděl infračervené záření, kterého si oko nevšimne. Filtr přizpůsobuje citlivost křivce citlivosti oka, a na přesnosti tohoto přizpůsobení závisí celá třída přístroje.
Komise pro osvětlení zprůměrovala citlivost lidského oka přes spektrum a získala křivku s maximem na 555 nanometrech. Od té chvíle přestaly být světelné veličiny čistě fyzikální: je do nich vestavěn zprůměrovaný pozorovatel.
Fotografický příbuzný luxmetru: měří totéž světlo, ale nedává luxy, nýbrž dvojici «expoziční čas — clona». Stupnice expozičních čísel je logaritmická a každý stupeň znamená zdvojnásobení osvětlenosti — zvyk, který přešel ze světelné techniky do fotografie.
Tečka vedle přední kamery je táž fotodioda, která řídí jas displeje. Aplikace luxmetru používají právě ji, ale snímač nemá kosinovou korekci, sklo displeje zkresluje spektrum a chyba snadno dosáhne třiceti procent.
Pro rostliny jsou luxy k ničemu: křivka citlivosti popisuje lidské oko, a ne fotosyntézu. Počítá se tok fotonů v mikromolech na metr čtvereční za sekundu, a měří jej zvláštní snímač.
Lux je osvětlenost plochy, na jejíž každý metr čtvereční dopadá světelný tok jednoho lumenu. Veličina popisuje ne zdroj, nýbrž místo: kolik světla se dostalo stolu, stránce, podlaze.
05 · Pravidla zápisu
Obě písmena malá
Svíčkový etalon byl nakonec nahrazen definicí přes vyzářený výkon: monochromatický zdroj na frekvenci 540 terahertzů dává 683 lumenů na watt. Lux jako jednotka odvozená od kandely dostal totéž přesné ukotvení.
Značkou veličiny osvětlenosti je kurzivní E. Nejčastější chybou katalogů je přisoudit luxy lampě: lampa má světelný tok v lumenech, a luxy vznikají teprve na ploše a závisejí na vzdálenosti. Naopak u reflektorů a svítilen se udává svítivost v kandelách, někdy osvětlenost v uvedené vzdálenosti — a pak ta vzdálenost musí stát vedle čísla. Předpony se používají volně: mililux se objevuje v astronomii, kilolux v popisech denního světla.
06 · Sousední jednotky
Značkou jednotky jsou dvě malá latinská písmena lx, stojatým písmem. Jednotka není pojmenována po člověku, nýbrž podle latinského slova «světlo», proto v ní nejsou velká písmena. Česky se slovo skloňuje: pět set luxů.
Z listů Simetria sousedí s luxem lumen a kandela z definice, stopová svíce jako anglo-americký protějšek, steradián z prostorového úhlu a watt, k němuž je světelný tok připoután křivkou citlivosti.
07 · Historický oddíl
Světlo, které se naučili normovat
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními názvy a jednotky mimo soustavu, bez nichž se neobejde ani technika, ani každodennost. Každá má svůj list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 18 jazycích.
Mezinárodní kongres elektrotechniků přijal metrické světelné jednotky: lux, lumen a fot. Název je vzat z latinského lux — světlo: jedna z mála v soustavě, které pocházejí přímo ze slova, a ne z příjmení, jako lumen, radián a katal.
Mléčná kopule nad přijímačem způsobí, že přístroj reaguje na světlo z libovolného směru přesně tak, jak by reagovala rovná plocha. Bez této korekce luxmetr podceňuje příspěvek bočního světla a v místnosti s oknem se mýlí dvojnásobně.
Etalonem byla svíčka ze spermacetu určité tloušťky, hořící určitou rychlostí, a osvětlenost se vyjadřovala ve stopových svících. Reprodukovatelnost byla mizerná: plamen závisel na vzduchu, na knotu a na počasí v laboratoři.
Jednotka s člověkem uvnitř
Lux je vzácný případ fyzikální jednotky, jejíž definice obsahuje biologii. Světelný tok se získá vážením výkonového spektra křivkou citlivosti oka, a ta křivka byla odvozena ve dvacátých letech z pokusů na několika desítkách pozorovatelů, kteří porovnávali jas blikání různých barev. Křivka byla zprůměrována, normalizována a od té doby se téměř nezměnila, ačkoli se ví, že u skutečných lidí maximum citlivosti putuje a že s věkem čočka žloutne a modrou část spektra propouští stále hůř. Odtud praktický důsledek: dva zdroje se stejnou osvětleností v luxech mohou vypadat různě, liší-li se spektrálně — dioda s propadem v oblasti azurové a žárovka dají stejné číslo na přístroji a jiný dojem v místnosti. Proto normy k osvětlenosti vždy přikládají požadavky na teplotu chromatičnosti a index podání barev: samotné luxy světlo nepopíšou.
Oko klame: mezi soumrakem a polednem je rozdíl milionkrát
Člověk čte stejně jistě při padesáti luxech i při pěti tisících, aniž by si všiml stonásobného rozdílu: zornice se zúží a mozek doladí vnímání. Právě proto se normy osvětlení musí zadávat číslem, a ne od oka — luxmetr vidí to, co člověk pociťuje jen jako «je světlo». Odtud i obvyklá chyba při výběru lamp do domácnosti: místnost působí osvětleně, zatímco na pracovním stole není ani polovina požadovaných tří set luxů.
Katalog · měřicí jednotky
List pro každou veličinu
Sedm základních jednotek SI, dvaadvacet odvozených s vlastními názvy a jednotky mimo soustavu, bez nichž se neobejde technika ani běžný život. Každá má svůj list: definice, převod, přístroje, pravidla zápisu. V 18 jazycích.