ルーメン
SI組立単位 · 量：光束
01 · 定義
ルーメンとは、光度一カンデラの光源が一ステラジアンの立体角の中に放つ光束である。この量は、光源が外に出す光のすべてを、どちらを向いているかに関わりなく表す。
発光ダイオードが電力を明るさの指標として無意味にしたとき、ランプの箱の上でワットに取って代わったのがこのルーメンだった：六十ワットの白熱電球と八ワットのLEDが同じ八百ルーメンを出す。光束を完全に測るにはあらゆる方向から光を集めねばならない——全方向に均一に光る光源は四πステラジアンの中に放射する。つまり光度のカンデラ数の 12.57 倍のルーメン数になる。同じ光度でも細い光束の投光器は、光束が数十分の一しかない。箱の上の一つの数字だけでは、それをランプと見分けることはできない。
ワットは機器がどれだけ食うかを、ルーメンはどれだけ光を出すかを語る。ソ連時代の八十ワットのランプは今日の十ワットより暗かった：電力は増えても、発光効率は足踏みしていた。
白熱電球は一ワットあたり約十三ルーメン、ハロゲンは二十、蛍光灯は六十、今日のLEDは百二十から二百を出す。許容できる演色性の白色光に対する理論上限は三百あたり、単色の緑に対する絶対上限は 683 ルーメン毎ワット——これはもはや技術的な制約ではなく、カンデラの定義そのものである。白熱とLEDの差の説明は簡単だ：白熱したフィラメントはエネルギーのほとんどを、目にはまったく見えない赤外線として放射している。
目盛りの上端は太陽である：3.6·10²⁸ ルーメン。そのうち正午に地表へ届くのは約十万ルクスで、どんなランプもこれには敵わない。
02 · 換算
磁束を入れると、要覧が単位ごとに分けて示す
カンデラへの換算は立体角についての但し書きがあってはじめて可能なので、表は全方向に均一な放射として計算している。最終行のワットはランプの消費電力ではなく、視感度が最大となる波長での放射束である。
ランプを選ぶのにルーメンだけでは足りない：光束が同じ二つの光源でも、色温度と演色評価数は異なる。二千七百ケルビンは白熱電球の暖かい黄色い光を、六千ケルビンは冷たい昼光色を与える。演色評価数が八十を下回ると、部屋の色は歪み、食べ物も肌も不自然に見える。欧州のラベルは三つの数字すべてを包装に求めるが、普通は光束しか目に入らない。
| 単位 | 名称 | 値 | どこで出会うか |
|---|---|---|---|
| lm | ルーメン、SI単位 | 800 | ルーメン、SI単位 |
| klm | キロルーメン | 0.8 | キロルーメン |
| Mlm | メガルーメン | 0 | メガルーメン |
| mlm | ミリルーメン | 800000 | ミリルーメン |
| cd·sr | カンデラ毎ステラジアン——まったく同じもの | 800 | カンデラ毎ステラジアン——まったく同じもの |
| lm·h | ルーメン時：光量、点灯時間にわたる光束 | 800 | ルーメン時：光量、点灯時間にわたる光束 |
| W(LED) | LEDのワット：この光束のためにどれだけ食うか | 5.71 | LEDのワット：この光束のためにどれだけ食うか |
| W(inc) | 白熱電球のワット——前世紀からの習慣 | 61.5 | 白熱電球のワット——前世紀からの習慣 |
| HK | ヘフナー燭：酢酸アミルによるドイツの標準 | 88.9 | ヘフナー燭：酢酸アミルによるドイツの標準 |
四πという因子は全方向に均一な放射のときにだけ成り立つ。
03 · 桁の並び
表示灯から灯台まで数百から数千：室内灯、卓上灯、自動車の前照灯
04 · 測定器
光束は何で測るか
内側に白い拡散塗装をした中空の球：中のランプの光は何千回も反射され、球壁の照度はランプがどちらを照らしていたかに関わらず全光束に比例するようになる。ランプ認証の標準器で、直径は二十センチから三メートルまで。
検出器は球面に沿ってゆっくりと光源のまわりを回り、各方向の光度を記録する；光束は積分で得られる。測定には数時間かかるが、完全な配光曲線が手に入る——それなしに照明器具は設計できない。
光をスペクトルに分け、各波長を視感度曲線で重み付けする。線スペクトルの狭い光源——LEDや放電ランプ、すなわち普通の光度計のフィルターが曲線に十分正確に合わない場合——で、系統誤差なしに光束を測れる唯一の方法である。
ルーメンの定義そのものの中に視感度曲線が隠れている——目の平均的な感度で、1920年代に数十人の観測者について取られたものだ。だから箱に同じ数字が書かれた二つのランプが違って見えることがある：光束は等しく、スペクトルは違う。
安定化した電流で灯す、特別に選ばれた白熱電球。その光束は国立研究機関が証明する。これで球や光度計を校正するが、自分自身は老いていく：表示寿命は点灯数十時間で測られ、その後は再検定が要る。
05 · 表記の規則
二文字とも小文字、ルクスと混同しないこと
単位の記号は小文字のラテン文字二つ、lm、立体で書く。名はラテン語の lumen——光に由来し、だから大文字は入らない。日本語では数詞のあとで形が変わらない：八百ルーメン。
量の記号は斜体のギリシャ文字 Φ である。ルーメンは光源を、ルクスは照らされる面を表す：ランプにルクスの値を与えるのは距離を言わないこと、つまり何も言っていないのと同じだ。懐中電灯や投光器では、メーカーが「ANSI ルーメン」を好んで示す——米国方式で、定められた暖機時間のもとに測った光束である。同じルーメンだが試験条件が明記されており、まさにそれが数字を比較可能にする。もう一つの落とし穴は「ダイオード出口のルーメン」と「器具から出るルーメン」の違いだ：拡散板と反射板が一割から三割を食う。
プロジェクターでは「ANSI ルーメン」と書く：同じルーメンだが、標準の方法でスクリーン上の九点を測ったものだ。ANSI の断りのない数字は互いに比べる価値がない——メーカーは好きなように測ってよいからだ。
06 · 隣り合う単位
ルーメンはカンデラとルクスの間に立つ：カンデラは光源が一方向にどれだけ強く光るかを、ルーメンは合計でどれだけの光を出すかを、ルクスはそのうちどれだけが面に届いたかを語る。
Simetrium の 要覧のうち ルーメンの隣 カンデラ と ステラジアン 定義から、 ルクス 面積あたりの光束として、 フートカンデラ 英米の慣行では、そして ワット、光束が視感度曲線によって結ばれている相手である。
07 · 歴史の部
蝋燭から箱の数字まで
ドイツの標準はヘフナーランプで、直径を厳密に定めた灯芯で酢酸アミルを燃やした。新しいカンデラの約十分の九を出したが、空気の湿度と気圧に左右される度合いが大きく、結果は標準状態へ換算せねばならなかった。
国際電気会議はルーメンをルクス、フォトとともに導入した。名はラテン語の lumen——光から取られている；同じ語根は光学でも使われ、そこでの lumen は管の内腔を指す。
その隣には光量の単位も生きていた——ルーメン時、すなわち光束に点灯時間を掛けたものだ。ガス灯や石油ランプの消費はこう数えた：明るさではなく、一晩でどれだけの光を出したかを。
リヒャルト・ウルブリヒトは、光が方向を完全に失うまで反射しつづける拡散塗装の中空球を提案した。かつては球面に沿って光源を一周する必要があった光束の測定が、たった一回の読み取りに縮んだ。
欧州のラベルは光束を電力より大きく印刷することを求めた：LEDが一ワットあたり六倍の光を出すようになると、ワットは明るさについて何も語らなくなったからだ。買う側は新しい数字を覚えねばならなかった——慣れた六十ワットの代わりに八百ルーメンを。
683 という数、一本の蝋燭の遺産
カンデラの定義に置かれた 683 ルーメン毎ワットという係数は恣意的に見える——そして実際に恣意的である。1979年、新しいカンデラが旧カンデラにできるだけ正確に一致するようにこの値が選ばれた。旧カンデラは凝固点における白金の放射で定義され、その定義自体もさらに古い蝋燭に合わせて調整されていた。どの段階でも連続性は保たれ、その結果、SI単位の基本定義の中に灯芯と酢酸アミルの記憶が生き続けている。2019年以降、ルーメンはワットに厳密に結ばれた：この係数は光速や電子の電荷と同じく定数と宣言された。だが厳密なのは 540 テラヘルツの単色放射との関係だけである——現実の光源では、光束はスペクトルを視感度曲線で重み付けして求める。その曲線が描くのは平均的な観測者であり、自然界にそんな人はいない。測光の精度限界はここから来る：最良の国家標準でもルーメンの再現不確かさは約0.2パーセント——電気単位より五桁も悪い。
この 683 は、目がもっとも敏感な 555 ナノメートルの単色光に対する最大値である。白色光では上限はもっと低く、350 ルーメン毎ワットあたり：スペクトルの一部は白さのために必要だが、目にはほとんど見えない。
カタログ · 測定単位
それぞれの量に一つの要覧
SI の基本単位が七つ、固有の名をもつ組立単位が二十二、そして技術にも暮らしにも欠かせないSI 以外の単位。どれにも一葉ずつ：定義、換算、測定器、表記の規則。36 言語で。
固有の名をもつ SI 組立単位
ルーメンの一覧が開いているSI 基本単位
琥珀色はカンデラ——ルーメンを組み立てるものほかの書き方での光束
要覧の言語
36言語。記号 lm は国際共通だが、色温度の好みはそうではない：北欧と米州では 2700 K の暖かい光が好まれ、アジアでは冷たい昼光色が好まれる。訳文の助言は各地の慣習を踏まえている。