Lumen
Származtatott SI-egység · mennyiség: fényáram
01 · Meghatározás
A lumen az a fényáram, amelyet egy kandela fényerősségű forrás egy szteradián térszögbe kibocsát. A mennyiség minden fényt leír, amit a forrás kifelé ad, függetlenül attól, merre irányul.
Éppen a lumen váltotta fel a wattot a lámpák csomagolásán, amikor a ledek értelmetlen fényességmértékké tették a teljesítményt: egy hatvanwattos izzólámpa és egy nyolcwattos led ugyanazt a nyolcszáz lument adja. Az áram teljes megméréséhez minden irányból össze kell gyűjteni a fényt — a minden oldalra egyenletesen világító forrás négy pi szteradiánba sugároz, azaz 12,57-szer több lument, mint ahány kandela a fényerőssége. Az ugyanolyan fényerősségű, de keskeny nyalábú reflektor tízszer kevesebb áramot ad, és a dobozon lévő egyetlen számból nem különböztethető meg a lámpától.
A watt azt mondja meg, mennyit eszik a készülék, a lumen azt, mennyi fényt ad. A szovjet idők nyolcvanwattos lámpája gyengébben világított a mai tízwattosnál: a teljesítmény nőtt, a fényhasznosítás helyben állt.
Az izzólámpa körülbelül tizenhárom lument ad wattonként, a halogén húszat, a fénycső hatvanat, a mai led százhúsztól kétszázig. A fehér fény elméleti határa elfogadható színvisszaadás mellett háromszáz körül van, az abszolút határ pedig, az egyszínű zöldre, 683 lumen per watt — és ez már nem műszaki korlát, hanem a kandela meghatározása. Az izzólámpa és a led közti különbség egyszerűen magyarázható: az izzó szál majdnem minden energiát az infravörösben sugároz ki, amit a szem egyáltalán nem lát.
A skála felső határa a Nap: 3,6·10²⁸ lumen. Ebből a Föld felszínére délben mintegy százezer lux érkezik, és ezzel egyetlen lámpa sem vitatkozik.
02 · Átszámítás
Adjon meg egy fluxust — az adatlap szétbontja egységekre
A kandelára való átszámítás csak a térszögre vonatkozó kikötéssel lehetséges, ezért a táblázat minden irányba egyenletes sugárzással számol. Az utolsó sor wattjai nem a lámpa teljesítménye, hanem a sugárzott áram a legnagyobb szemérzékenység hullámhosszán.
Pusztán a lumen nem elég a lámpa kiválasztásához: két azonos áramú forrás eltér színhőmérsékletben és színvisszaadási indexben. Kétezer-hétszáz kelvin az izzólámpa meleg sárga fényét adja, hatezer a hideg nappalit; a nyolcvan alatti színvisszaadási index azt jelenti, hogy a szoba színei eltorzulnak, az étel és a bőr természetellenesnek látszik. Az európai címke mindhárom számot megköveteli a csomagoláson, de rendszerint csak az áramot veszik észre.
| Egység | Név | Érték | Hol fordul elő |
|---|---|---|---|
| lm | lumen, SI-egység | 800 | lumen, SI-egység |
| klm | kilolumen | 0,8 | kilolumen |
| Mlm | megalumen | 0 | megalumen |
| mlm | millilumen | 800000 | millilumen |
| cd·sr | kandela per szteradián — pontosan ugyanaz | 800 | kandela per szteradián — pontosan ugyanaz |
| lm·h | lumenóra: fénymennyiség, az áram az égési idő alatt | 800 | lumenóra: fénymennyiség, az áram az égési idő alatt |
| W(LED) | egy led wattjai: mennyit enne ehhez az áramhoz | 5,71 | egy led wattjai: mennyit enne ehhez az áramhoz |
| W(inc) | az izzólámpa wattjai — szokás a múlt századból | 61,5 | az izzólámpa wattjai — szokás a múlt századból |
| HK | Hefner-gyertya: a német etalon amil-acetáttal | 88,9 | Hefner-gyertya: a német etalon amil-acetáttal |
A négy pi szorzó csak minden irányba egyenletes sugárzásra érvényes.
03 · Nagyságrendek
a jelzőlámpától a világítótoronyigszázak és ezrek: szobalámpa, asztali lámpa, autó fényszórója
04 · Mérőeszközök
Mivel mérik a fényáramot
Üreges gömb fehér, szórt bevonattal: a benne lévő lámpa fénye ezerszer verődik vissza, és a fal megvilágítása a teljes árammal válik arányossá, függetlenül attól, merre világított a lámpa. A lámpák minősítésének szokásos műszere, húsz centimétertől három méterig terjedő átmérővel.
Az érzékelő lassan körbejárja a forrást egy gömbön, és minden irányban rögzíti a fényerősséget; az áram integrálással adódik. A mérés órákig tart, viszont teljes fényeloszlási görbét ad — enélkül lámpatestet nem lehet tervezni.
Színképre bontja a fényt, és minden hullámhosszt a szem érzékenységi görbéjével súlyoz. Az egyetlen mód, hogy az áramot rendszeres hiba nélkül mérjük keskeny vonalas forrásokon — ledeken és kisülőlámpákon, ahol a szokásos fotométer szűrője nem követi elég pontosan a görbét.
Magában a lumen meghatározásában rejtőzik az érzékenységi görbe — a szem átlagolt érzékenysége, amelyet az 1920-as években néhány tucat megfigyelőn vettek fel. Ezért két lámpa, amelyen ugyanaz a szám áll a dobozon, különbözőnek látszhat: az áram egyenlő, a színkép nem.
Külön kiválasztott, stabilizált árammal táplált izzólámpa, amelynek fényáramát nemzeti intézet hitelesíti. Vele hitelesítik a gömböket és a fotométereket, ő maga pedig öregszik: a megadott élettartamot égési órák tízeseiben mérik, azután új ellenőrzés kell.
05 · Írásszabályok
Mindkét betű kicsi, és nem tévesztendő össze a luxszal
Az egység jele két kis latin betű, lm, álló szedéssel. A név a latin lumen — fény szóból ered, ezért nincs benne nagybetű. A magyarban a szám után egyes szám áll: nyolcszáz lumen.
A mennyiség jele a dőlt görög Φ. A lumen a forrást írja le, a lux a megvilágított felületet: egy lámpát luxban megadni annyi, mint elhagyni a távolságot, vagyis semmit sem mondani. Zseblámpáknál és reflektoroknál a gyártók szívesen közölnek «ANSI-lument» — az amerikai módszerrel, rögzített bemelegedési idővel mért áramot; ugyanaz a lumen, csak a vizsgálati feltételek ki vannak kötve, és éppen ez teszi a számokat összehasonlíthatóvá. Külön csapda a «dióda kimenetén mért lumen» a «lámpatestből kilépő lumennel» szemben: a búra és a fényvisszaverő tíztől harminc százalékot elnyel.
A kivetítőknél «ANSI-lument» írnak: ugyanaz a lumen, csak szabványos módszerrel, a vásznon kilenc pontban mérve. Az ANSI jelzés nélküli számokat nem érdemes egymással összevetni — a gyártó úgy méri őket, ahogy kedve tartja.
06 · Szomszédos egységek
A lumen a kandela és a lux között áll: a kandela azt mondja meg, milyen erősen világít a forrás egy irányba, a lumen mennyi fényt ad összesen, a lux pedig azt, mennyi jutott ebből a felületre.
A Simetrium adatlapjai közül a lumen szomszédai kandela és szteradián a meghatározásból, lux mint áram a felületre, lábgyertya az angolszász gyakorlatban, és watt, amelyhez a fényáramot a szem érzékenységi görbéje köti.
07 · Történeti rész
A gyertyától a doboz számáig
Német etalonként a Hefner-lámpa szolgált, amely amil-acetátot égetett pontosan meghatározott átmérőjű kanóccal. Az új kandela mintegy kilenctizedét adta, de annyira függött a levegő nedvességétől és nyomásától, hogy az eredményeket normál körülményekre kellett átszámítani.
A Nemzetközi Elektrotechnikai Kongresszus a lument a luxszal és a fottal együtt vezette be. A név a latin lumen — fény szóból való; ugyanezt a tövet használták az optikában is, ahol a lumen a cső belső nyílását jelenti.
Mellette élt a fénymennyiség egysége is — a lumenóra, az áram szorozva az égési idővel. Így számolták a gáz- és petróleumlámpák fogyasztását: nem a fényességet, hanem hogy mennyi fényt adott a lámpa egy este alatt.
Richard Ulbricht üreges, szórt bevonatú gömböt javasolt, amelyben a fény addig verődik vissza, míg irányát teljesen elveszti. Az áram mérése, amely korábban a forrás körbejárását kívánta, egy leolvasásra zsugorodott.
Az európai címke megkövetelte, hogy a fényáramot nagyobb betűvel nyomtassák, mint a teljesítményt: a watt semmit sem mondott többé a fényességről, amint a led hatszor több fényt kezdett adni wattonként. A vásárlónak új számot kellett megtanulnia — nyolcszáz lument a megszokott hatvan watt helyett.
A 683-as szám, egy gyertya öröksége
A 683 lumen per watt együttható, amely a kandela meghatározásában áll, önkényesnek látszik — és valóban önkényes. 1979-ben úgy választották meg, hogy az új kandela a lehető legpontosabban essék egybe a régivel, amelyet a platina dermedésponti sugárzásán keresztül határoztak meg, azt pedig még korábbi gyertyához igazították. Minden lépés megőrizte a folytonosságot, és a végén egy SI-egység alapvető meghatározásában él tovább egy kanóc és az amil-acetát emléke. 2019 óta a lumen pontosan a watthoz van kötve: az együtthatót állandónak nyilvánították, mint a fény sebességét vagy az elektron töltését. Pontos azonban csak a 540 terahertzes egyszínű sugárzással való kapcsolat marad — bármely valódi forrásnál az áramot úgy számítják, hogy a színképet a szem érzékenységi görbéjével súlyozzák, az pedig egy átlagos megfigyelőt ír le, aki a természetben nem létezik. Innen a fotometria pontosságának határa: a legjobb nemzeti etalonok a lument nagyjából két tized százalék bizonytalansággal adják vissza — öt nagyságrenddel rosszabbul, mint a villamos egységeket.
Ez a 683 az egyszínű, 555 nanométeres fény maximuma, ott, ahol a szem a legérzékenyebb. Fehér fénynél a határ lejjebb van, 350 lumen per watt körül: a színkép egy része a fehérséghez kell, de a szem alig látja.
Katalógus · mértékegységek
Minden mennyiségnek egy adatlap
Az SI hét alapegysége, huszonkét saját nevű származtatott egység és a rendszeren kívüli egységek, amelyek nélkül sem a technika, sem a hétköznapok nem boldogulnak. Mindegyiknek külön lapja van: meghatározás, átszámítás, eszközök, írásszabályok. 26 nyelven.
Saját nevű SI-származtatott egységek
a lumen lapja nyitvaAz SI alapegységei
borostyánnal — a kandela, amelyből a lumen állA fényáram más jelölésekben
Az adatlap nyelve
26 nyelv. Az lm jel nemzetközi, a színhőmérséklethez való szokás nem: Észak-Európában és Amerikában a 2700 K meleg fényt kedvelik, Ázsiában a hideg nappalit, és a fordításokban az ajánlások tekintettel vannak a helyi gyakorlatra.