Luksi
Johdettu SI-yksikkö · suure: valaistusvoimakkuus
01 · Määritelmä
Valaistusvoimakkuus on virta jaettuna pinta-alalla; hajottavan pinnan luminanssi on heijastussuhde kertaa valaistusvoimakkuus jaettuna piillä; yksi jalkakynttilä on 10,764 luksia
Ruudukkomittaukset antavat kartan valaistusvoimakkuudesta ja tasaisuusluvun: yksi ainoa arvo lampun alla ei kerro mitään siitä, mitä nurkassa tapahtuu. Ilman sellaista karttaa valaistusta ei hyväksytä.
Tästä yksikön tärkein ominaisuus: yksi ja sama lamppu antaa aivan eri valaistusvoimakkuudet sen mukaan, kuinka korkealla se riippuu ja mihin se osoittaa. Virta vähenee etäisyyden neliönä, ja metristä kahteen nostettu lamppu valaisee pöydän neljä kertaa heikommin. Toinen tekijä on tulokulma: viistoon saapuva valo leviää suuremmalle alalle, ja tuon kulman kosini tulee suoraan laskuun. Juuri siksi valaistussuunnittelussa ei lasketa lamppuja vaan lukseja työtasolla, ja normit antavat arvon kahdeksankymmenen sentin korkeudella lattiasta.
Valaistusnormit eivät ole suositus vaan sitova vaatimus: kolmesataa luksia toimistoon, viisisataa piirustustyöhön, kaksikymmentätuhatta leikkauskenttään. Mittaus tehdään luksimittarilla työtason korkeudella, ei katon alla.
Pilvisenä päivänä avoimen taivaan alla on viisituhatta luksia, aivan ikkunan äärellä kaksituhatta ja neljän metrin päässä siitä enää viitisenkymmentä: neljäkymmenkertainen ero huoneen mitalla. Silmä ei sitä juuri huomaa, koska se mukautuu logaritmisesti, ja huone tuntuu tasaisesti valaistulta. Rakennusmääräykset eivät siksi käytä lukseja suoraan vaan päivänvalokerrointa — pisteen valon suhdetta avoimen taivaan valoon prosentteina.
02 · Muunnos
Syötä valaistusvoimakkuus — lehti purkaa sen yksiköiksi
Luksi on ainoa valaistusyksikkö, jota säädellään lailla: kuinka paljon valoa pitää langeta työpöydälle, leikkauspöydälle ja koulun taululle, on kirjattu terveysmääräyksiin.
Luettelon viimeinen rivi ei ole muunnos vaan arvio: jos valo lankeaa matalle valkoiselle pinnalle, joka heijastaa lähes kaiken, tuon pinnan luminanssi kandeloina neliömetriä kohti on noin kolme kertaa pienempi kuin valaistusvoimakkuus lukseina. Tarkka kerroin on heijastussuhde jaettuna piillä, joten harmaalle seinälle se on neljä kertaa pienempi ja mustalle sametille lähes nolla. Luksimittari mittaa tulevaa valoa, silmä näkee heijastuneen — siitä ero tunnussa yhtä hyvin valaistujen huoneiden välillä.
Jalkakynttilä on sama suure neliöjalkaa kohti: kerroin lähes yksitoista. Fot ja noks ovat CGS-järjestelmän yksiköitä, joita tapaa vanhemmassa valaistuskirjallisuudessa.
| Yksikkö | Nimi | Arvo | Missä esiintyy |
|---|---|---|---|
| lx | luksi, SI-yksikkö | 500 | valaistusnormit, valaistustekniikka |
| klx | kiloluksi | 0,5 | päivänvalo, aurinko |
| mlx | milliluksi | 500000 | tähtitiede, hämärä |
| lm/m² | luumen neliömetriä kohti | 500 | laskenta valaisinten virrasta |
| fc | jalkakynttilä | 46,45 | USA, Kanada, valaistusnormit |
| cd/m² | valkoisen pinnan luminanssi | 159,15 | arvio siitä, mitä silmä näkee |
| ph | fot, CGS-järjestelmä | 0,05 | valaistustekniikka 1960-luvulle asti |
| nx | noks, tuhannesosa luksia | 500000 | yön valaistusvoimakkuus, pimennys |
| metrikynttilä | luksin vanha nimi | 500 | kirjallisuus ennen vuotta 1948 |
| jalkakynttilä | foot-candlen venäläinen käännös | 46,45 | kirjallisuus 1960-luvulle asti |
| lm/ft² | luumen neliöjalkaa kohti | 46,45 | jalkakynttilä kirjoitettuna virran kautta |
| lx | luksi | 500 | nykyinen yksikkö |
Valkoisen arkin luminanssi viidelläsadalla luksilla on noin sataakuusikymmentä kandelaa neliömetriä kohti — suunnilleen kuin kannettavan näyttö sisätiloissa.
03 · Suuruusluokat
tähtitaivaalta leikkaussaliinMuunna jalkakynttilöiksi ja foteiksi
04 · Mittalaitteet
Millä valaistusvoimakkuus mitataan
Piivalodiodi korjaavalla suotimella: ilman sitä laite näkisi infrapunasäteilyn, jota silmä ei huomaa. Suodin sovittaa herkkyyden silmän herkkyyskäyrään, ja koko laitteen luokka riippuu siitä, kuinka tarkasti sovitus on tehty.
Valaistuskomissio keskiarvoisti ihmissilmän herkkyyden koko spektrin yli ja sai käyrän, jonka huippu on 555 nanometrissä. Siitä hetkestä valaistussuureet lakkasivat olemasta puhtaasti fysikaalisia: niihin on rakennettu keskimääräinen havaitsija.
Luksimittarin valokuvauksellinen sukulainen: se mittaa samaa valoa mutta antaa lukseja sijaan parin «valotusaika — aukko». Valotusarvojen asteikko on logaritminen, ja jokainen askel tarkoittaa valaistusvoimakkuuden kaksinkertaistumista — tapa, joka tuli valokuvaukseen valaistustekniikasta.
Etukameran vieressä oleva piste on sama valodiodi, joka ohjaa näytön kirkkautta. Luksimittarisovellukset käyttävät juuri sitä, mutta anturilla ei ole kosinikorjausta, näytön lasi vääristää spektrin ja virhe yltää helposti kolmeenkymmeneen prosenttiin.
Kasveille luksit ovat hyödyttömiä: herkkyyskäyrä kuvaa ihmissilmää eikä yhteyttämistä. Lasketaan fotonivirta mikromooleina neliömetriä ja sekuntia kohti, ja sen mittaa erillinen anturi.
Luksi on sellaisen pinnan valaistusvoimakkuus, jonka jokaiselle neliömetrille lankeaa yhden luumenin valovirta. Suure ei kuvaa lähdettä vaan paikkaa: kuinka paljon valoa saapui pöydälle, sivulle, lattialle.
05 · Kirjoitussäännöt
Molemmat kirjaimet pieniä
Kynttilänormaali korvattiin lopulta määritelmällä säteilytehon kautta: yksivärinen lähde 540 terahertsissä antaa 683 luumenia wattia kohti. Luksi sai kandelasta johdettuna yksikkönä saman tarkan ankkuroinnin.
Valaistusvoimakkuuden suureen tunnus on kursivoitu E. Luetteloiden yleisin virhe on liittää luksit lamppuun: lampulla on valovirta luumeneina, ja luksit syntyvät vasta pinnalla ja riippuvat etäisyydestä. Päinvastoin valonheittimissä ja taskulampuissa ilmoitetaan valovoima kandeloina, joskus valaistusvoimakkuus ilmoitetulla etäisyydellä — ja silloin etäisyyden on oltava luvun vieressä. Etuliitteitä käytetään vapaasti: milliluksi esiintyy tähtitieteessä, kiloluksi päivänvalon kuvauksissa.
06 · Naapuriyksiköt
Yksikön tunnus on kaksi pientä latinalaista kirjainta, lx, pystyllä kirjasimella. Yksikköä ei ole nimetty ihmisen vaan latinan «valoa» tarkoittavan sanan mukaan, siksi siinä ei ole isoja kirjaimia. Suomessa luvun jäljessä käytetään partitiivia: viisisataa luksia.
Simetriumin korteista ovat luksin naapureita lumen ja kandela määritelmästä, jalkakynttilä angloamerikkalaisena vastineena, steradiaani avaruuskulmasta ja watti, johon valovirta on sidottu herkkyyskäyrän kautta.
07 · Historiallinen osa
Valo, joka opittiin normittamaan
Seitsemän SI-perusyksikköä, kaksikymmentäkaksi johdettua omine niminen ja järjestelmän ulkopuoliset yksiköt, joita ilman ei tule toimeen tekniikka eikä arki. Kullakin on oma lehtensä: määritelmä, muunnos, laitteet, kirjoitussäännöt. 18 kielellä.
Kansainvälinen sähköalan kongressi otti käyttöön metriset valaistusyksiköt: luksin, luumenin ja fotin. Nimi tulee latinan sanasta lux — valo: yksi harvoista järjestelmän yksiköistä, jotka tulevat suoraan sanasta eivätkä sukunimestä, kuten luumen, radiaani ja katal.
Maitomainen kupu vastaanottimen päällä saa laitteen reagoimaan mistä tahansa suunnasta tulevaan valoon täsmälleen kuten tasainen pinta reagoisi. Ilman tuota korjausta luksimittari aliarvioi sivuvalon osuuden ja erehtyy ikkunallisessa huoneessa kaksinkertaisesti.
Normaalina oli tietyn paksuinen spermaseettikynttilä, joka paloi tietyllä nopeudella, ja valaistusvoimakkuus ilmaistiin jalkakynttilöinä. Toistettavuus oli huono: liekki riippui ilmasta, sydämestä ja laboratorion säästä.
Yksikkö, jonka sisällä on ihminen
Luksi on harvinainen tapaus fysikaalisesta yksiköstä, jonka määritelmä sisältää biologiaa. Valovirta saadaan painottamalla tehospektri silmän herkkyyskäyrällä, ja se käyrä johdettiin kahdenkymmenluvulla kokeista muutamalla kymmenellä havaitsijalla, jotka vertasivat eri väristen välkkeiden kirkkautta. Käyrä keskiarvoistettiin, standardoitiin eikä se ole sen jälkeen juuri muuttunut, vaikka tiedetään, että todellisilla ihmisillä herkkyyden huippu vaeltaa ja että linssi iän myötä kellastuu ja päästää spektrin sinistä osaa yhä huonommin läpi. Tästä seuraa käytännössä: kaksi lähdettä, joilla on sama valaistusvoimakkuus lukseina, voivat näyttää erilaisilta, jos niiden spektrit poikkeavat — ledi, jolla on kuoppa syaanin alueella, ja hehkulamppu antavat saman luvun mittarissa ja erilaisen tunnun huoneessa. Siksi normit liittävät valaistusvoimakkuuteen aina vaatimukset värilämpötilasta ja värintoistosta: pelkät luksit eivät kuvaa valoa.
Silmä pettää: hämärän ja keskipäivän välillä ero on miljoonakertainen
Ihminen lukee yhtä varmasti viidessäkymmenessä luksissa kuin viidessätuhannessa huomaamatta satakertaista eroa: mustuainen supistuu ja aivot säätävät havaintoa. Juuri siksi valaistusnormit on annettava lukuna eikä silmämääräisesti — luksimittari näkee sen, minkä ihminen vain tuntee «valoisana». Tästä myös tavallinen virhe kodin lamppuja valitessa: huone näyttää valaistulta, kun taas työpöydällä ei ole puoltakaan vaadituista kolmestasadasta luksista.
Luettelo · mittayksiköt
Kortti jokaiselle suureelle
Seitsemän SI-perusyksikköä, kaksikymmentäkaksi omalla nimellä varustettua johdannaista ja järjestelmän ulkopuoliset yksiköt, joita ilman ei tule toimeen tekniikka eikä arki. Jokaisella oma lehtensä: määritelmä, muunnos, mittalaitteet, kirjoitussäännöt. 18 kielellä.