ल्यूमेन
SI व्युत्पन्न इकाई · राशि: ज्योति फ्लक्स
01 · परिभाषा
ल्यूमेन वह ज्योति फ्लक्स है जो एक कैंडेला ज्योति तीव्रता वाला स्रोत एक स्टेरेडियन के घन कोण में भेजता है। यह राशि उस सारे प्रकाश का वर्णन करती है जो स्रोत बाहर देता है, चाहे वह किसी भी ओर मुड़ा हो।
लैंप के डिब्बों पर वाट की जगह ल्यूमेन ने ही ली, जब एलईडी ने शक्ति को चमक का निरर्थक माप बना दिया: साठ वाट का तापदीप्त बल्ब और आठ वाट की एलईडी वही आठ सौ ल्यूमेन देते हैं। फ्लक्स का पूरा माप हर दिशा से प्रकाश बटोरने की माँग करता है — हर ओर समान रूप से चमकता स्रोत चार पाई स्टेरेडियन में विकिरण करता है, यानी अपनी ज्योति तीव्रता के कैंडेला से 12.57 गुना अधिक ल्यूमेन। उतनी ही तीव्रता वाली पर सँकरी किरण-पुंज वाली सर्चलाइट दसियों गुना कम फ्लक्स देती है, और डिब्बे पर लिखे एक ही अंक से उसे लैंप से अलग नहीं किया जा सकता।
वाट बताता है कि यंत्र कितना खाता है, ल्यूमेन बताता है कि कितना प्रकाश देता है। सोवियत काल का अस्सी वाट का लैंप आज के दस वाट वाले से मंद जलता था: शक्ति बढ़ती रही, ज्योति दक्षता वहीं खड़ी रही।
तापदीप्त बल्ब प्रति वाट लगभग तेरह ल्यूमेन देता है, हैलोजन बीस, फ्लोरोसेंट साठ, आज की एलईडी एक सौ बीस से दो सौ तक। स्वीकार्य वर्ण-प्रतिपादन वाले श्वेत प्रकाश की सैद्धांतिक सीमा तीन सौ के आसपास है, और परम सीमा, एकवर्णी हरे के लिए, 683 ल्यूमेन प्रति वाट है — और यह अब तकनीकी बंदिश नहीं, कैंडेला की परिभाषा है। तापदीप्त और एलईडी का अंतर सीधा है: तप्त तंतु लगभग सारी ऊर्जा अवरक्त में विकीर्ण करता है, जिसे आँख देखती ही नहीं।
पैमाने का ऊपरी सिरा सूर्य है: 3.6·10²⁸ ल्यूमेन। उनमें से दोपहर में धरती तक लगभग एक लाख लक्स पहुँचते हैं, और कोई लैंप इससे होड़ नहीं कर सकता।
02 · रूपांतरण
फ्लक्स डालिए — पत्रक उसे इकाइयों में बाँट देगा
कैंडेला में बदलना केवल घन कोण की शर्त के साथ संभव है, इसीलिए तालिका हर दिशा में समान विकिरण के लिए गणना करती है। अंतिम पंक्ति के वाट लैंप की शक्ति नहीं, बल्कि आँख की अधिकतम संवेदनशीलता की तरंगदैर्घ्य पर विकिरण फ्लक्स हैं।
लैंप चुनने के लिए अकेले ल्यूमेन काफी नहीं: एक ही फ्लक्स वाले दो स्रोत वर्ण तापमान और वर्ण-प्रतिपादन सूचकांक में भिन्न होते हैं। दो हज़ार सात सौ केल्विन तापदीप्त बल्ब का गरम पीला प्रकाश देते हैं, छह हज़ार ठंडा दिन का; अस्सी से नीचे का वर्ण-प्रतिपादन सूचकांक बताता है कि कमरे के रंग बिगड़ेंगे, और भोजन तथा त्वचा अस्वाभाविक दिखेंगे। यूरोपीय लेबल डिब्बे पर तीनों अंक माँगता है, पर आँख आमतौर पर केवल फ्लक्स ही पकड़ती है।
| इकाई | नाम | मान | कहाँ मिलता है |
|---|---|---|---|
| lm | ल्यूमेन, SI इकाई | 800 | ल्यूमेन, SI इकाई |
| klm | किलोल्यूमेन | 0.8 | किलोल्यूमेन |
| Mlm | मेगाल्यूमेन | 0 | मेगाल्यूमेन |
| mlm | मिलील्यूमेन | 800000 | मिलील्यूमेन |
| cd·sr | कैंडेला प्रति स्टेरेडियन — बिलकुल वही | 800 | कैंडेला प्रति स्टेरेडियन — बिलकुल वही |
| lm·h | ल्यूमेन-घंटा: प्रकाश की मात्रा, जलने के समय भर का फ्लक्स | 800 | ल्यूमेन-घंटा: प्रकाश की मात्रा, जलने के समय भर का फ्लक्स |
| W(LED) | एलईडी के वाट: इस फ्लक्स के लिए वह कितना खाएगी | 5.71 | एलईडी के वाट: इस फ्लक्स के लिए वह कितना खाएगी |
| W(inc) | तापदीप्त बल्ब के वाट — पिछली सदी की आदत | 61.5 | तापदीप्त बल्ब के वाट — पिछली सदी की आदत |
| HK | हेफ़्नर मोमबत्ती: एमिल एसीटेट पर जर्मन मानक | 88.9 | हेफ़्नर मोमबत्ती: एमिल एसीटेट पर जर्मन मानक |
चार पाई का गुणक केवल हर दिशा में समान विकिरण पर लागू होता है।
03 · परिमाण की कोटियाँ
संकेतक बत्ती से प्रकाशस्तंभ तकसैकड़ों और हज़ारों: कमरे का लैंप, मेज़ का, कार की हेडलाइट
04 · मापक यंत्र
ज्योति फ्लक्स किससे मापते हैं
भीतर से सफेद विसरित परत वाला खोखला गोला: भीतर रखे लैंप का प्रकाश हज़ारों बार परावर्तित होता है, और दीवार पर प्रदीप्ति कुल फ्लक्स के समानुपाती हो जाती है, चाहे लैंप जिधर भी चमका हो। लैंपों के प्रमाणन का मानक यंत्र, व्यास बीस सेंटीमीटर से तीन मीटर तक।
संसूचक गोले की सतह पर धीरे-धीरे स्रोत के चारों ओर घूमता है और हर दिशा में ज्योति तीव्रता दर्ज करता है; फ्लक्स समाकलन से निकलता है। माप में घंटों लगते हैं, बदले में पूरा प्रकाश-वितरण वक्र मिलता है — उसके बिना ल्यूमिनेयर की रूपरेखा बन ही नहीं सकती।
यह प्रकाश को स्पेक्ट्रम में बाँटता है और हर तरंगदैर्घ्य को आँख की संवेदनशीलता वक्र से भारित करता है। सँकरी रेखाओं वाले स्रोतों — एलईडी और डिस्चार्ज लैंप, जहाँ साधारण फोटोमीटर का फिल्टर वक्र से पर्याप्त ठीक नहीं बैठता — पर व्यवस्थित त्रुटि के बिना फ्लक्स मापने का यही एकमात्र उपाय है।
ल्यूमेन की परिभाषा में ही संवेदनशीलता वक्र छिपा है — आँख की औसत संवेदनशीलता, जो 1920 के दशक में कुछ दर्जन प्रेक्षकों पर ली गई थी। इसीलिए डिब्बे पर एक ही अंक वाले दो लैंप अलग दिख सकते हैं: फ्लक्स बराबर है, स्पेक्ट्रम नहीं।
विशेष रूप से चुना गया तापदीप्त बल्ब, स्थिर धारा पर जलता हुआ, जिसका फ्लक्स राष्ट्रीय संस्थान से प्रमाणित होता है। इससे गोले और फोटोमीटर अंशांकित किए जाते हैं, और वह स्वयं बूढ़ा होता है: घोषित आयु जलने के दसियों घंटों में मापी जाती है, उसके बाद पुनः जाँच चाहिए।
05 · लेखन नियम
दोनों अक्षर छोटे, और लक्स से न उलझाएँ
इकाई का प्रतीक दो छोटे लातीनी अक्षर हैं, lm, सीधी छपाई में। नाम लातीनी lumen — प्रकाश से आया है, इसीलिए उसमें बड़े अक्षर नहीं हैं। हिंदी में संख्या के बाद रूप नहीं बदलता: आठ सौ ल्यूमेन।
राशि का प्रतीक तिरछा ग्रीक Φ है। ल्यूमेन स्रोत का वर्णन करता है, लक्स प्रकाशित सतह का: किसी लैंप को लक्स में बताना यानी दूरी न बताना, अर्थात कुछ भी न कहना। टॉर्च और सर्चलाइट पर निर्माता «ANSI ल्यूमेन» छापना पसंद करते हैं — अमेरिकी विधि से, नियत ताप-वृद्धि समय के साथ मापा गया फ्लक्स; ल्यूमेन वही हैं, बस परीक्षण की शर्तें बता दी गई हैं, और यही आंकड़ों को तुलनीय बनाता है। एक अलग जाल है «डायोड के निकास पर ल्यूमेन» बनाम «ल्यूमिनेयर से निकले ल्यूमेन»: विसारक और परावर्तक दस से तीस प्रतिशत खा जाते हैं।
प्रोजेक्टरों पर «ANSI ल्यूमेन» लिखा जाता है: वही ल्यूमेन, बस मानक विधि से परदे पर नौ बिंदुओं पर मापा गया। ANSI की टिप्पणी के बिना अंकों की आपस में तुलना करने लायक नहीं — निर्माता उन्हें जैसे चाहे माप सकता है।
06 · पड़ोसी इकाइयाँ
ल्यूमेन कैंडेला और लक्स के बीच खड़ा है: कैंडेला बताता है कि स्रोत एक ओर कितनी तेज़ चमकता है, ल्यूमेन कि कुल मिलाकर कितना प्रकाश देता है, और लक्स कि उसमें से कितना सतह तक पहुँचा।
Simetrium के पत्रकों में से ल्यूमेन के पड़ोसी कैंडेला और स्टेरेडियन परिभाषा से, लक्स प्रति क्षेत्रफल फ्लक्स के रूप में, फुट-कैंडल आंग्ल-अमेरिकी चलन में, और वाट, जिससे ज्योति फ्लक्स संवेदनशीलता वक्र द्वारा बँधा है।
07 · ऐतिहासिक भाग
मोमबत्ती से डिब्बे के अंक तक
जर्मन मानक हेफ़्नर लैंप था, जो कड़ाई से नियत व्यास की बत्ती से एमिल एसीटेट जलाता था। वह नए कैंडेला का लगभग नौ-दसवाँ देता था, पर हवा की नमी और दाब पर इतना निर्भर था कि परिणामों को सामान्य परिस्थितियों में लाना पड़ता था।
अंतरराष्ट्रीय विद्युत कांग्रेस ने ल्यूमेन को लक्स और फोट के साथ लागू किया। नाम लातीनी lumen — प्रकाश से लिया गया; वही धातु प्रकाशिकी में भी चली, जहाँ lumen नली के भीतरी खोखले को कहते हैं।
उसके बगल में प्रकाश-मात्रा की इकाई भी रहती थी — ल्यूमेन-घंटा, यानी फ्लक्स गुणा जलने का समय। गैस और मिट्टी के तेल के लैंपों की खपत ऐसे ही गिनी जाती थी: चमक नहीं, बल्कि यह कि लैंप ने एक शाम में कितना प्रकाश दिया।
रिचर्ड उल्ब्रिख्त ने विसरित परत वाला खोखला गोला सुझाया, जिसमें प्रकाश तब तक परावर्तित होता है जब तक दिशा पूरी तरह खो न दे। फ्लक्स का माप, जिसके लिए पहले गोले पर स्रोत का चक्कर लगाना पड़ता था, एक ही पाठ्यांक में सिमट गया।
यूरोपीय लेबल ने माँगा कि ज्योति फ्लक्स शक्ति से बड़े अक्षरों में छपे: वाट ने चमक के बारे में कुछ कहना बंद कर दिया, जब एलईडी प्रति वाट छह गुना प्रकाश देने लगी। खरीदार को नया अंक सीखना पड़ा — परिचित साठ वाट की जगह आठ सौ ल्यूमेन।
683 का अंक, एक मोमबत्ती से मिली विरासत
कैंडेला की परिभाषा में खड़ा 683 ल्यूमेन प्रति वाट का गुणांक मनमाना लगता है — और सचमुच मनमाना है। इसे 1979 में इस तरह चुना गया कि नया कैंडेला पुराने से यथासंभव ठीक-ठीक मिल जाए, और पुराना कैंडेला जमने के ताप पर प्लैटिनम के विकिरण से परिभाषित था, जो स्वयं उससे भी पुरानी मोमबत्ती के अनुसार बिठाया गया था। हर कदम पर निरंतरता बची रही, और अंततः SI की एक इकाई की मूल परिभाषा में आज भी एक बत्ती और एमिल एसीटेट की स्मृति जीवित है। 2019 से ल्यूमेन वाट से ठीक-ठीक बँधा है: गुणांक को नियतांक घोषित कर दिया गया, प्रकाश की चाल या इलेक्ट्रॉन के आवेश की तरह। पर ठीक-ठीक केवल 540 टेराहर्ट्ज़ के एकवर्णी विकिरण से संबंध ही रहता है — किसी भी वास्तविक स्रोत के लिए फ्लक्स स्पेक्ट्रम को आँख की संवेदनशीलता वक्र से भारित करके निकाला जाता है, और वह वक्र एक औसत प्रेक्षक का वर्णन करता है जो प्रकृति में है ही नहीं। यहीं से फोटोमेट्री की परिशुद्धता की सीमा आती है: सर्वोत्तम राष्ट्रीय मानक ल्यूमेन को लगभग दो हज़ारवें भाग की अनिश्चितता के साथ पुनरुत्पादित करते हैं — विद्युत इकाइयों से पाँच कोटि खराब।
ये 683 उस 555 नैनोमीटर के एकवर्णी प्रकाश के लिए अधिकतम हैं, जहाँ आँख सबसे संवेदनशील है। श्वेत प्रकाश के लिए सीमा नीची है, लगभग 350 ल्यूमेन प्रति वाट: स्पेक्ट्रम का एक हिस्सा श्वेतता के लिए चाहिए, पर आँख उसे लगभग देखती नहीं।
सूची · माप की इकाइयाँ
हर राशि के लिए एक पत्रक
SI की सात मूल इकाइयाँ, अपने नाम वाली बाईस व्युत्पन्न इकाइयाँ, और पद्धति से बाहर की वे इकाइयाँ जिनके बिना न तकनीक चलती है न रोज़मर्रा। हर एक का अपना पत्र: परिभाषा, रूपांतरण, यंत्र, लेखन नियम। 36 भाषाओं में।
अपने नाम वाली SI व्युत्पन्न इकाइयाँ
ल्यूमेन का पर्चा खुला हैSI की मूल इकाइयाँ
कहरुवे रंग में — कैंडेला, जिससे ल्यूमेन बनता हैदूसरी लिखतों में ज्योति फ्लक्स
पत्रक की भाषा
36 भाषाएँ। प्रतीक lm अंतरराष्ट्रीय है, पर वर्ण तापमान की आदत नहीं: उत्तरी यूरोप और अमेरिका में 2700 K का गरम प्रकाश भाता है, एशिया में ठंडा दिन का, और अनुवादों की सिफारिशें स्थानीय चलन का ध्यान रखती हैं।