Lumen
Afledt SI-enhed · størrelse: lysstrøm
01 · Definition
Lumen er den lysstrøm, som udsendes af en kilde med lysstyrken én candela inden for en rumvinkel på én steradian. Størrelsen beskriver alt det lys, kilden afgiver udad, uanset hvilken retning det går.
Det var lumen, der afløste watt på lampeemballagen, da lysdioderne gjorde effekten til et meningsløst mål for lysstyrke: en glødepære på tres watt og en lysdiode på otte giver de samme otte hundrede lumen. En fuld måling af strømmen kræver, at lyset samles fra alle retninger — en kilde, der lyser ens til alle sider, udsender inden for fire pi steradianer, altså 12,57 gange flere lumen end candela i sin lysstyrke. En projektør med samme lysstyrke, men smal stråle, giver titusindfold mindre strøm, og på ét tal på æsken kan den ikke skelnes fra en lampe.
Watt fortæller, hvor meget apparatet æder, lumen hvor meget lys det giver. En lampe på firs watt fra sovjettiden lyste svagere end nutidens på ti: effekten voksede, lysudbyttet stod stille.
En glødepære giver omkring tretten lumen per watt, en halogenpære tyve, et lysstofrør tres, en moderne lysdiode fra hundrede og tyve til to hundrede. Den teoretiske grænse for hvidt lys med acceptabel farvegengivelse ligger omkring tre hundrede, og den absolutte, for monokromatisk grønt, er 683 lumen per watt — og det er ikke længere en teknisk begrænsning, men definitionen af candela. Forskellen mellem glødepære og lysdiode forklares enkelt: en glødende tråd udstråler næsten al energien i det infrarøde, som øjet slet ikke ser.
Skalaens øverste grænse er Solen: 3,6·10²⁸ lumen. Af dem når omkring hundrede tusind lux jordoverfladen ved middagstid, og ingen lampe modsiger det.
02 · Omregning
Indtast en flux — databladet deler den op efter enheder
Omregning til candela er kun mulig med forbeholdet om rumvinklen, og derfor regner tabellen for ensartet udstråling til alle sider. Watt i sidste linje er ikke lampens effekt, men strålingsstrømmen ved bølgelængden for øjets største følsomhed.
Lumen alene rækker ikke til at vælge en lampe: to kilder med samme strøm er forskellige i farvetemperatur og farvegengivelsesindeks. To tusind syv hundrede kelvin giver glødepærens varme gule lys, seks tusind det kolde dagslys; et farvegengivelsesindeks under firs betyder, at farverne i stuen forvrides, og at mad og hud kommer til at se unaturlige ud. Den europæiske mærkning kræver alle tre tal på emballagen, men som regel lægger man kun mærke til strømmen.
| Enhed | Navn | Værdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|---|
| lm | lumen, SI-enhed | 800 | lumen, SI-enhed |
| klm | kilolumen | 0,8 | kilolumen |
| Mlm | megalumen | 0 | megalumen |
| mlm | millilumen | 800000 | millilumen |
| cd·sr | candela per steradian — nøjagtig det samme | 800 | candela per steradian — nøjagtig det samme |
| lm·h | lumentime: lysmængde, strømmen gange brændetiden | 800 | lumentime: lysmængde, strømmen gange brændetiden |
| W(LED) | watt for en lysdiode: hvor meget den ville æde for denne strøm | 5,71 | watt for en lysdiode: hvor meget den ville æde for denne strøm |
| W(inc) | watt for en glødepære — en vane fra forrige århundrede | 61,5 | watt for en glødepære — en vane fra forrige århundrede |
| HK | Hefnerlys: den tyske normal på amylacetat | 88,9 | Hefnerlys: den tyske normal på amylacetat |
Faktoren fire pi gælder kun for ensartet udstråling til alle sider.
03 · Størrelsesordener
fra kontrollampe til fyrtårnhundreder og tusinder: stuelampe, bordlampe, billygte
04 · Måleinstrumenter
Hvad lysstrømmen måles med
En hul kugle med hvid diffus belægning: lyset fra lampen indeni kastes tilbage tusindvis af gange, og belysningsstyrken på væggen bliver proportional med hele strømmen, uanset hvor lampen lyste hen. Standardinstrumentet til certificering af lamper, med en diameter fra tyve centimeter til tre meter.
Detektoren kører langsomt rundt om kilden ad en kugleflade og registrerer lysstyrken i hver retning; strømmen fremkommer ved integration. Målingen tager timer, men giver hele lysfordelingskurven — uden den kan et armatur ikke konstrueres.
Det spalter lyset i et spektrum og vejer hver bølgelængde med øjets følsomhedskurve. Den eneste måde at måle strømmen uden systematisk fejl på kilder med smalle linjer — lysdioder og udladningslamper, hvor et almindeligt fotometers filter ikke følger kurven nøjagtigt nok.
I selve definitionen af lumen gemmer der sig en følsomhedskurve — øjets gennemsnitlige følsomhed, optaget i 1920’erne med nogle få snese iagttagere. Derfor kan to lamper med det samme tal på æsken se forskellige ud: strømmen er den samme, spektret ikke.
En særligt udvalgt glødepære med stabiliseret strøm, hvis lysstrøm er attesteret på et nationalt institut. Med den kalibreres kugler og fotometre, og selv ældes den: den angivne levetid måles i titals brændetimer, hvorefter en ny kontrol er nødvendig.
05 · Skriveregler
Begge bogstaver små, og forveksl ikke med lux
Enhedens symbol er to små latinske bogstaver, lm, med opret skrift. Navnet kommer af latin lumen — lys, og derfor er der ingen store bogstaver i det. På dansk bøjes ordet ikke i flertal: otte hundrede lumen.
Størrelsens symbol er et kursivt græsk Φ. Lumen beskriver kilden, lux den belyste flade: at give en lampe en værdi i lux er at udelade afstanden og altså ikke sige noget som helst. Ved lygter og projektører kan producenterne lide at oplyse «ANSI-lumen» — strømmen målt efter den amerikanske metode med en fastsat opvarmningstid; det er de samme lumen, men prøvebetingelserne er oplyst, og netop det gør tallene sammenlignelige. En fælde for sig er «lumen ud af dioden» over for «lumen ud af armaturet»: spreder og reflektor æder fra ti til tredive procent.
Ved projektorer skriver man «ANSI-lumen»: det samme lumen, blot målt efter en fastlagt metode med ni punkter på lærredet. Tal uden påtegningen ANSI er det ikke værd at sammenligne — producenten må måle dem, som det passer ham.
06 · Naboenheder
Lumen står mellem candela og lux: candela siger, hvor kraftigt kilden lyser til én side, lumen hvor meget lys den giver i alt, lux hvad der af dette nåede fladen.
Blandt Simetriums datablade grænser op til lumen candela og steradian ud af definitionen, lux som strøm per flade, foot-candle i angloamerikansk praksis, og watt, som lysstrømmen er bundet til gennem øjets følsomhedskurve.
07 · Historisk afsnit
Fra stearinlyset til tallet på æsken
Som tysk normal tjente Hefnerlampen, der brændte amylacetat med en væge af nøje fastlagt diameter. Den gav omkring ni tiendedele af den nye candela, men afhang så meget af luftfugtighed og lufttryk, at resultaterne måtte omregnes til normale forhold.
Den internationale elektrikerkongres indførte lumen sammen med lux og phot. Navnet er taget fra latin lumen — lys; samme rod brugtes også i optikken, hvor lumen betegner et rørs indre åbning.
Ved siden af levede også en enhed for lysmængde — lumentimen, strømmen ganget med brændetiden. Sådan opgjorde man forbruget af gas- og petroleumslamper: ikke lysstyrken, men hvor meget lys lampen havde givet på en aften.
Richard Ulbricht foreslog en hul kugle med diffus belægning, hvor lyset kastes tilbage, indtil retningen er helt tabt. Målingen af strømmen, som før krævede en rundtur om kilden, blev til én enkelt aflæsning.
Den europæiske mærkning krævede, at lysstrømmen blev trykt større end effekten: watt sagde ikke længere noget om lysstyrken, da en lysdiode begyndte at give seks gange mere lys per watt. Køberen måtte lære et nyt tal — otte hundrede lumen i stedet for de vante tres watt.
Tallet 683, arvet fra et stearinlys
Faktoren 683 lumen per watt, som står i definitionen af candela, ser vilkårlig ud — og vilkårlig er den også. Den blev i 1979 valgt sådan, at den nye candela faldt så nøje sammen med den gamle som muligt, og den gamle var fastlagt gennem platins stråling ved størkningstemperaturen, mens den til gengæld var tilpasset et endnu ældre lys. Hvert skridt bevarede sammenhængen, og til sidst lever mindet om en væge og om amylacetat videre i den grundlæggende definition af en SI-enhed. Siden 2019 er lumen bundet nøjagtigt til watten: faktoren er erklæret konstant ligesom lysets hastighed eller elektronens ladning. Men nøjagtig forbliver kun sammenhængen med monokromatisk stråling ved 540 terahertz — for enhver virkelig kilde beregnes strømmen ved at veje spektret med øjets følsomhedskurve, og den beskriver en gennemsnitlig iagttager, som ikke findes i naturen. Deraf grænsen for fotometriens nøjagtighed: de bedste nationale normaler gengiver lumen med en usikkerhed på omkring to tiendedele procent — fem størrelsesordener dårligere end de elektriske enheder.
De 683 er maksimum for monokromatisk lys ved 555 nanometer, dér hvor øjet er mest følsomt. For hvidt lys ligger grænsen lavere, omkring 350 lumen per watt: en del af spektret er nødvendig for hvidheden, men ses næsten ikke af øjet.
Katalog · måleenheder
Et datablad for hver størrelse
Syv SI-grundenheder, toogtyve afledte med egne navne og de enheder uden for systemet, som hverken teknikken eller hverdagen klarer sig uden. Hver har sit eget blad: definition, omregning, instrumenter, skriveregler. På 26 sprog.
Afledte SI-enheder med eget navn
lumenbladet er åbentSI-grundenheder
i rav — den candela, lumen er bygget afLysstrømmen i andre skrivemåder
Databladets sprog
26 sprog. Symbolet lm er internationalt, vanen med farvetemperatur er det ikke: i Nordeuropa og Amerika holder man af varmt lys på 2700 K, i Asien af koldt dagslys, og anbefalingerne i oversættelserne tager hensyn til lokal praksis.