Λουξ
Παράγωγη μονάδα SI · μέγεθος: φωτισμός
01 · Ορισμός
Ο φωτισμός είναι η ροή διά το εμβαδόν· η λαμπρότητα μιας διαχέουσας επιφάνειας είναι ο συντελεστής ανάκλασης επί τον φωτισμό, διά π· ένα foot-candle ισούται με 10,764 λουξ
Οι μετρήσεις σε κάνναβο δίνουν χάρτη φωτισμού και δείκτη ομοιομορφίας: μία μόνο τιμή κάτω από τον λαμπτήρα δεν λέει τίποτα για το τι γίνεται στη γωνία. Χωρίς τέτοιο χάρτη η παραλαβή του φωτισμού δεν περνά.
Από εδώ η κύρια ιδιότητα της μονάδας: ένας και ο αυτός λαμπτήρας δίνει εντελώς διαφορετικό φωτισμό ανάλογα με το πόσο ψηλά κρέμεται και προς τα πού στρέφεται. Η ροή ελαττώνεται με το τετράγωνο της απόστασης, και λαμπτήρας ανεβασμένος από το ένα μέτρο στα δύο φωτίζει το τραπέζι τέσσερις φορές ασθενέστερα. Ο δεύτερος παράγοντας είναι η γωνία πρόσπτωσης: το φως που φτάνει πλάγια απλώνεται σε μεγαλύτερη επιφάνεια, και το συνημίτονο εκείνης της γωνίας μπαίνει κατευθείαν στον υπολογισμό. Ακριβώς γι’ αυτό στον σχεδιασμό φωτισμού δεν μετρούν λαμπτήρες αλλά λουξ στην επιφάνεια εργασίας, και τα πρότυπα δίνουν την τιμή στα ογδόντα εκατοστά από το δάπεδο.
Τα πρότυπα φωτισμού δεν είναι σύσταση αλλά δεσμευτική απαίτηση: τριακόσια λουξ για γραφείο, πεντακόσια για σχεδιαστική εργασία, είκοσι χιλιάδες στο χειρουργικό πεδίο. Οι μετρήσεις γίνονται με λουξόμετρο στο ύψος της επιφάνειας εργασίας, όχι κάτω από την οροφή.
Μια συννεφιασμένη μέρα κάτω από ανοιχτό ουρανό υπάρχουν πέντε χιλιάδες λουξ, ακριβώς στο παράθυρο δύο χιλιάδες, και τέσσερα μέτρα από αυτό μόλις πενήντα: διαφορά σαράντα φορών στο μήκος ενός δωματίου. Το μάτι μόλις που το αντιλαμβάνεται, επειδή προσαρμόζεται λογαριθμικά, και υποκειμενικά το δωμάτιο φαίνεται ομοιόμορφα φωτισμένο. Οι οικοδομικοί κανονισμοί γι’ αυτό δεν δουλεύουν απευθείας με λουξ αλλά με τον συντελεστή φυσικού φωτισμού — τον λόγο του φωτός σε ένα σημείο προς το φως κάτω από ανοιχτό ουρανό, σε ποσοστό.
02 · Μετατροπή
Δώστε έναν φωτισμό — το δελτίο θα τον αναλύσει σε μονάδες
Το λουξ είναι η μόνη φωτομετρική μονάδα που ρυθμίζεται από τον νόμο: πόσο φως πρέπει να πέφτει σε γραφείο εργασίας, σε χειρουργική τράπεζα και σε σχολικό πίνακα είναι γραμμένο στους υγειονομικούς κανονισμούς.
Η τελευταία γραμμή του καταλόγου δεν είναι μετατροπή αλλά εκτίμηση: αν το φως πέφτει σε ματ λευκή επιφάνεια που επιστρέφει σχεδόν τα πάντα, η λαμπρότητα αυτής της επιφάνειας σε καντέλες ανά τετραγωνικό μέτρο είναι περίπου τρεις φορές μικρότερη από τον φωτισμό σε λουξ. Ο ακριβής συντελεστής είναι ο συντελεστής ανάκλασης διά π, οπότε για γκρίζο τοίχο είναι τέσσερις φορές μικρότερος και για μαύρο βελούδο πέφτει σχεδόν στο μηδέν. Το λουξόμετρο μετρά το προσπίπτον φως, το μάτι βλέπει το ανακλώμενο — από εκεί η διαφορά στην αίσθηση ανάμεσα σε εξίσου φωτισμένα δωμάτια.
Το foot-candle είναι το ίδιο μέγεθος ανηγμένο στο τετραγωνικό πόδι: συντελεστής σχεδόν έντεκα. Το φοτ και το νοξ είναι μονάδες του συστήματος CGS, που συναντώνται στην παλαιότερη φωτοτεχνική βιβλιογραφία.
| Μονάδα | Όνομα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|---|
| lx | λουξ, μονάδα SI | 500 | πρότυπα φωτισμού, φωτοτεχνική |
| klx | κιλολούξ | 0,5 | φως ημέρας, ήλιος |
| mlx | μιλιλούξ | 500000 | αστρονομία, λυκόφως |
| lm/m² | λούμεν ανά τετραγωνικό μέτρο | 500 | υπολογισμός από τη ροή των φωτιστικών |
| fc | foot-candle | 46,45 | ΗΠΑ, Καναδάς, πρότυπα φωτισμού |
| cd/m² | η λαμπρότητα λευκής επιφάνειας | 159,15 | μια εκτίμηση αυτού που βλέπει το μάτι |
| ph | φοτ, σύστημα CGS | 0,05 | φωτοτεχνική ως τη δεκαετία του εξήντα |
| nx | νοξ, χιλιοστό του λουξ | 500000 | νυχτερινός φωτισμός, συσκότιση |
| μετροκέρι | το παλιό όνομα του λουξ | 500 | βιβλιογραφία πριν από το 1948 |
| ποδοκέρι | η ρωσική μετάφραση του foot-candle | 46,45 | βιβλιογραφία ως τη δεκαετία του εξήντα |
| lm/ft² | λούμεν ανά τετραγωνικό πόδι | 46,45 | η γραφή του foot-candle μέσω της ροής |
| lx | λουξ | 500 | η σημερινή μονάδα |
Ένα λευκό φύλλο στα πεντακόσια λουξ έχει λαμπρότητα περίπου εκατόν εξήντα καντέλες ανά τετραγωνικό μέτρο — περίπου όσο η οθόνη φορητού υπολογιστή σε δωμάτιο.
03 · Τάξεις μεγέθους
από τον έναστρο ουρανό ως το χειρουργείοΜετατροπή σε foot-candle και φοτ
04 · Όργανα μέτρησης
Με τι μετριέται ο φωτισμός
Φωτοδίοδος πυριτίου με διορθωτικό φίλτρο: χωρίς αυτό το όργανο θα έβλεπε υπέρυθρη ακτινοβολία που το μάτι δεν αντιλαμβάνεται. Το φίλτρο προσαρμόζει την ευαισθησία στην καμπύλη ευαισθησίας του ματιού, και από την ακρίβεια αυτής της προσαρμογής εξαρτάται όλη η κλάση του οργάνου.
Η επιτροπή φωτισμού μέσοποίησε την ευαισθησία του ανθρώπινου ματιού σε όλο το φάσμα και πήρε καμπύλη με μέγιστο στα 555 νανόμετρα. Από εκείνη τη στιγμή τα φωτομετρικά μεγέθη έπαψαν να είναι καθαρά φυσικά: μέσα τους είναι ενσωματωμένος ένας μέσος παρατηρητής.
Ο φωτογραφικός συγγενής του λουξόμετρου: μετρά το ίδιο φως, αλλά δεν δίνει λουξ, παρά ένα ζεύγος «χρόνος έκθεσης — διάφραγμα». Η κλίμακα των τιμών έκθεσης είναι λογαριθμική, και κάθε βαθμίδα σημαίνει διπλασιασμό του φωτισμού — συνήθεια που ήρθε στη φωτογραφία από τη φωτοτεχνική.
Η κουκκίδα δίπλα στην μπροστινή κάμερα είναι η ίδια φωτοδίοδος που ρυθμίζει τη φωτεινότητα της οθόνης. Οι εφαρμογές λουξόμετρου χρησιμοποιούν ακριβώς αυτήν, όμως ο αισθητήρας δεν έχει διόρθωση συνημιτόνου, το τζάμι της οθόνης παραμορφώνει το φάσμα, και το σφάλμα φτάνει εύκολα το τριάντα τοις εκατό.
Για τα φυτά τα λουξ είναι άχρηστα: η καμπύλη ευαισθησίας περιγράφει το ανθρώπινο μάτι και όχι τη φωτοσύνθεση. Μετρούν τη ροή φωτονίων σε μικρομόρια ανά τετραγωνικό μέτρο ανά δευτερόλεπτο, και τη μετρά χωριστός αισθητήρας.
Το λουξ είναι ο φωτισμός επιφάνειας σε κάθε τετραγωνικό μέτρο της οποίας πέφτει φωτεινή ροή ενός λούμεν. Το μέγεθος περιγράφει όχι την πηγή αλλά τον τόπο: πόσο φως έλαχε στο τραπέζι, στη σελίδα, στο πάτωμα.
05 · Κανόνες γραφής
Και τα δύο γράμματα μικρά
Το πρότυπο του κεριού αντικαταστάθηκε τελικά από ορισμό μέσω της ακτινοβολούμενης ισχύος: μονοχρωματική πηγή στα 540 τεραχέρτζ δίνει 683 λούμεν ανά βατ. Το λουξ, ως μονάδα παράγωγη της καντέλας, πήρε την ίδια ακριβή αγκύρωση.
Το σύμβολο του μεγέθους του φωτισμού είναι το πλάγιο E. Το συχνότερο λάθος των καταλόγων είναι να αποδίδουν λουξ σε έναν λαμπτήρα: ο λαμπτήρας έχει φωτεινή ροή σε λούμεν, ενώ τα λουξ εμφανίζονται μόνο πάνω σε επιφάνεια και εξαρτώνται από την απόσταση. Αντιστρόφως, σε προβολείς και φακούς δηλώνεται η φωτεινή ένταση σε καντέλες, ενίοτε και ο φωτισμός σε δηλωμένη απόσταση — και τότε η απόσταση οφείλει να στέκει δίπλα στον αριθμό. Τα προθέματα χρησιμοποιούνται ελεύθερα: το μιλιλούξ απαντά στην αστρονομία, το κιλολούξ στις περιγραφές του φωτός της ημέρας.
06 · Γειτονικές μονάδες
Το σύμβολο της μονάδας είναι δύο μικρά λατινικά γράμματα, lx, με όρθια στοιχεία. Η μονάδα δεν πήρε το όνομά της από άνθρωπο αλλά από τη λατινική λέξη για το «φως», γι’ αυτό δεν έχει κεφαλαία. Στα ελληνικά μένει άκλιτη: πεντακόσια λουξ.
Από τα δελτία του Simetrium γειτονεύουν με το λουξ λούμεν και καντέλα από τον ορισμό, foot-candle ως αγγλοαμερικανικό αντίστοιχο, στερακτίνιο από τη στερεά γωνία και βατ, στο οποίο η φωτεινή ροή δένεται μέσω της καμπύλης ευαισθησίας.
07 · Ιστορικό μέρος
Το φως που έμαθαν να ρυθμίζουν
Επτά θεμελιώδεις μονάδες SI, είκοσι δύο παράγωγες με δικό τους όνομα και οι μονάδες εκτός συστήματος, χωρίς τις οποίες δεν τα βγάζει πέρα ούτε η τεχνική ούτε η καθημερινότητα. Καθεμιά έχει το δελτίο της: ορισμός, μετατροπή, όργανα, κανόνες γραφής. Σε 18 γλώσσες.
Το Διεθνές Συνέδριο Ηλεκτρολόγων υιοθέτησε τις μετρικές φωτομετρικές μονάδες: το λουξ, το λούμεν και το φοτ. Το όνομα πάρθηκε από το λατινικό lux — φως: μία από τις λίγες του συστήματος που προέρχονται κατευθείαν από λέξη και όχι από επώνυμο, όπως το λούμεν, το ακτίνιο και το κατάλ.
Ένας γαλακτώδης θόλος πάνω από τον δέκτη κάνει το όργανο να αποκρίνεται σε φως από οποιαδήποτε κατεύθυνση ακριβώς όπως θα αποκρινόταν μια επίπεδη επιφάνεια. Χωρίς αυτή τη διόρθωση το λουξόμετρο υποτιμά τη συνεισφορά του πλάγιου φωτός και σε δωμάτιο με παράθυρο σφάλλει στο διπλάσιο.
Πρότυπο ήταν κερί από σπερματσέτο ορισμένου πάχους, που έκαιγε με ορισμένη ταχύτητα, και ο φωτισμός εκφραζόταν σε foot-candle. Η επαναληψιμότητα ήταν κακή: η φλόγα εξαρτιόταν από τον αέρα, το φιτίλι και τον καιρό στο εργαστήριο.
Μονάδα με άνθρωπο μέσα
Το λουξ είναι σπάνια περίπτωση φυσικής μονάδας της οποίας ο ορισμός περιέχει βιολογία. Η φωτεινή ροή προκύπτει σταθμίζοντας το φάσμα ισχύος με την καμπύλη ευαισθησίας του ματιού, και εκείνη η καμπύλη εξήχθη στη δεκαετία του είκοσι από πειράματα σε μερικές δεκάδες παρατηρητών που σύγκριναν τη λαμπρότητα αναλαμπών διαφορετικού χρώματος. Η καμπύλη μέσοποιήθηκε, τυποποιήθηκε και έκτοτε σχεδόν δεν άλλαξε, αν και είναι γνωστό ότι στους πραγματικούς ανθρώπους το μέγιστο της ευαισθησίας μετατοπίζεται και ότι με την ηλικία ο φακός κιτρινίζει και αφήνει όλο και χειρότερα να περάσει το γαλάζιο μέρος του φάσματος. Από εκεί μια πρακτική συνέπεια: δύο πηγές με τον ίδιο φωτισμό σε λουξ μπορεί να φαίνονται διαφορετικές αν διαφέρουν φασματικά — μια δίοδος με βύθισμα στην περιοχή του κυανού και ένας λαμπτήρας πυρακτώσεως θα δώσουν τον ίδιο αριθμό στο όργανο και άλλη αίσθηση στο δωμάτιο. Γι’ αυτό τα πρότυπα προσθέτουν πάντα στον φωτισμό απαιτήσεις για θερμοκρασία χρώματος και δείκτη χρωματικής απόδοσης: μόνα τους τα λουξ δεν περιγράφουν το φως.
Το μάτι ξεγελά: ανάμεσα στο λυκόφως και το μεσημέρι η διαφορά είναι εκατομμυριοπλάσια
Ο άνθρωπος διαβάζει εξίσου άνετα στα πενήντα λουξ και στα πέντε χιλιάδες, χωρίς να προσέχει εκατονταπλάσια διαφορά: η κόρη στενεύει και ο εγκέφαλος ρυθμίζει την αντίληψη. Ακριβώς γι’ αυτό τα πρότυπα φωτισμού πρέπει να δίνονται με αριθμό και όχι με το μάτι — το λουξόμετρο βλέπει αυτό που ο άνθρωπος αισθάνεται μόνο ως «έχει φως». Από εκεί και το συνηθισμένο λάθος στην επιλογή λαμπτήρων για το σπίτι: το δωμάτιο φαίνεται φωτισμένο, ενώ στο γραφείο δεν υπάρχει ούτε το μισό από τα απαιτούμενα τριακόσια λουξ.
Κατάλογος · μονάδες μέτρησης
Ένα δελτίο για κάθε μέγεθος
Επτά θεμελιώδεις μονάδες SI, είκοσι δύο παράγωγες με δικό τους όνομα και οι μονάδες εκτός συστήματος χωρίς τις οποίες δεν τα βγάζει πέρα ούτε η τεχνική ούτε η καθημερινότητα. Καθεμιά έχει το φύλλο της: ορισμός, μετατροπή, όργανα, κανόνες γραφής. Σε 18 γλώσσες.