Lumen
Avledet SI-enhet · størrelse: lysstrøm
01 · Definisjon
Lumen er lysstrømmen som sendes ut av en kilde med lysstyrken én candela innenfor en romvinkel på én steradian. Størrelsen beskriver alt lyset kilden gir fra seg, uansett hvilken retning det går.
Det var lumen som erstattet watt på lampeemballasjen, da lysdiodene gjorde effekten til et meningsløst mål på lysstyrke: en glødelampe på seksti watt og en lysdiode på åtte gir de samme åtte hundre lumen. Full måling av strømmen krever at lyset samles fra alle retninger — en kilde som lyser likt til alle sider, sender ut innenfor fire pi steradianer, altså 12,57 ganger flere lumen enn candela i lysstyrken sin. En lyskaster med samme lysstyrke, men smal stråle, gir titalls ganger mindre strøm, og på ett tall på esken kan den ikke skilles fra en lampe.
Watt sier hvor mye apparatet spiser, lumen hvor mye lys det gir. En lampe på åtti watt fra sovjettiden lyste svakere enn dagens på ti: effekten vokste, lysutbyttet sto stille.
En glødelampe gir omtrent tretten lumen per watt, en halogenlampe tjue, et lysrør seksti, en moderne lysdiode fra hundre og tjue til to hundre. Den teoretiske grensen for hvitt lys med akseptabel fargegjengivelse ligger rundt tre hundre, og den absolutte, for monokromatisk grønt, er 683 lumen per watt — og det er ikke lenger en teknisk begrensning, men definisjonen av candela. Forskjellen mellom glødelampe og lysdiode forklares enkelt: en glødende tråd stråler ut nesten all energien i det infrarøde, som øyet ikke ser i det hele tatt.
Skalaens øvre grense er Sola: 3,6·10²⁸ lumen. Av dem når omtrent hundre tusen lux jordoverflaten ved middagstid, og ingen lampe sier imot.
02 · Omregning
Skriv inn en fluks — databladet deler den opp etter enheter
Omregning til candela er bare mulig med forbeholdet om romvinkelen, og derfor regner tabellen for jevn utstråling til alle sider. Watt på siste linje er ikke lampens effekt, men strålingsstrømmen ved bølgelengden for øyets største følsomhet.
Lumen alene er ikke nok til å velge en lampe: to kilder med samme strøm skiller seg i fargetemperatur og fargegjengivelsesindeks. To tusen sju hundre kelvin gir glødelampens varme gule lys, seks tusen det kalde dagslyset; en fargegjengivelsesindeks under åtti betyr at fargene i rommet forvrenges, og at mat og hud ser unaturlige ut. Den europeiske merkingen krever alle tre tallene på emballasjen, men som regel legger man bare merke til strømmen.
| Enhet | Navn | Verdi | Hvor den forekommer |
|---|---|---|---|
| lm | lumen, SI-enhet | 800 | lumen, SI-enhet |
| klm | kilolumen | 0,8 | kilolumen |
| Mlm | megalumen | 0 | megalumen |
| mlm | millilumen | 800000 | millilumen |
| cd·sr | candela per steradian — nøyaktig det samme | 800 | candela per steradian — nøyaktig det samme |
| lm·h | lumentime: lysmengde, strømmen ganger brenntiden | 800 | lumentime: lysmengde, strømmen ganger brenntiden |
| W(LED) | watt for en lysdiode: hvor mye den ville spise for denne strømmen | 5,71 | watt for en lysdiode: hvor mye den ville spise for denne strømmen |
| W(inc) | watt for en glødelampe — en vane fra forrige århundre | 61,5 | watt for en glødelampe — en vane fra forrige århundre |
| HK | Hefnerlys: den tyske normalen på amylacetat | 88,9 | Hefnerlys: den tyske normalen på amylacetat |
Faktoren fire pi gjelder bare for jevn utstråling til alle sider.
03 · Størrelsesordener
fra kontrollampe til fyrhundrevis og tusenvis: romlampe, bordlampe, billykt
04 · Måleinstrumenter
Hva lysstrømmen måles med
En hul kule med hvitt diffust belegg: lyset fra lampen inni kastes tilbake tusenvis av ganger, og belysningsstyrken på veggen blir proporsjonal med hele strømmen, uansett hvor lampen lyste. Standardinstrumentet for sertifisering av lamper, med diameter fra tjue centimeter til tre meter.
Detektoren går sakte rundt kilden langs en kuleflate og registrerer lysstyrken i hver retning; strømmen kommer av integrasjon. Målingen tar timer, men gir hele lysfordelingskurven — uten den lar en armatur seg ikke konstruere.
Det deler lyset opp i et spekter og veier hver bølgelengde med øyets følsomhetskurve. Den eneste måten å måle strømmen uten systematisk feil på kilder med smale linjer — lysdioder og utladningslamper, der filteret i et vanlig fotometer ikke følger kurven nøyaktig nok.
I selve definisjonen av lumen er følsomhetskurven skjult — øyets gjennomsnittlige følsomhet, tatt opp på 1920-tallet med noen titalls iakttakere. Derfor kan to lamper med samme tall på esken se forskjellige ut: strømmen er lik, spekteret ikke.
En særskilt utvalgt glødelampe med stabilisert strøm, hvis lysstrøm er attestert ved et nasjonalt institutt. Med den kalibreres kuler og fotometre, og selv eldes den: den oppgitte levetiden måles i titalls brenntimer, hvoretter ny kontroll er nødvendig.
05 · Skriveregler
Begge bokstavene små, og ikke forveksle med lux
Enhetens symbol er to små latinske bokstaver, lm, i rett skrift. Navnet kommer av latin lumen — lys, og derfor er det ingen store bokstaver i det. På norsk bøyes ordet ikke i flertall: åtte hundre lumen.
Størrelsens symbol er en kursiv gresk Φ. Lumen beskriver kilden, lux den belyste flaten: å oppgi en lampe i lux er å utelate avstanden, og dermed å ikke si noe. For lykter og lyskastere liker produsentene å oppgi «ANSI-lumen» — strømmen målt etter den amerikanske metoden med en fastsatt oppvarmingstid; det er de samme lumen, men prøvebetingelsene er oppgitt, og nettopp det gjør tallene sammenlignbare. En egen felle er «lumen ut av dioden» mot «lumen ut av armaturen»: spreder og reflektor spiser fra ti til tretti prosent.
For projektorer skriver man «ANSI-lumen»: det samme lumen, men målt etter en fastsatt metode med ni punkter på lerretet. Tall uten påskriften ANSI er det ikke verdt å sammenligne — produsenten står fritt til å måle dem som han vil.
06 · Naboenheter
Lumen står mellom candela og lux: candela sier hvor sterkt kilden lyser til én side, lumen hvor mye lys den gir til sammen, lux hva av dette som nådde flaten.
Blant databladene til Simetrium grenser til lumen candela og steradian ut fra definisjonen, lux som strøm per flate, foot-candle i angloamerikansk praksis, og watt, som lysstrømmen er bundet til gjennom øyets følsomhetskurve.
07 · Historisk del
Fra stearinlyset til tallet på esken
Som tysk normal tjente Hefnerlampen, som brente amylacetat med en veke av nøyaktig fastsatt diameter. Den ga omtrent ni tideler av den nye candelaen, men var så avhengig av luftfuktighet og lufttrykk at resultatene måtte regnes om til normale forhold.
Den internasjonale elektrikerkongressen innførte lumen sammen med lux og phot. Navnet er tatt fra latin lumen — lys; samme rot ble også brukt i optikken, der lumen betegner den indre åpningen i et rør.
Ved siden av levde også en enhet for lysmengde — lumentimen, strømmen ganget med brenntiden. Slik regnet man forbruket til gass- og parafinlamper: ikke lysstyrken, men hvor mye lys lampen hadde gitt i løpet av en kveld.
Richard Ulbricht foreslo en hul kule med diffust belegg, der lyset kastes tilbake til retningen er helt tapt. Målingen av strømmen, som før krevde en runde rundt kilden, ble til én eneste avlesning.
Den europeiske merkingen krevde at lysstrømmen ble trykt større enn effekten: watt sa ikke lenger noe om lysstyrken da en lysdiode begynte å gi seks ganger mer lys per watt. Kjøperen måtte lære seg et nytt tall — åtte hundre lumen i stedet for de vante seksti watt.
Tallet 683, arvet fra et stearinlys
Faktoren 683 lumen per watt, som står i definisjonen av candela, ser vilkårlig ut — og vilkårlig er den også. Den ble i 1979 valgt slik at den nye candelaen skulle falle så nøyaktig sammen med den gamle som mulig, og den gamle var fastsatt gjennom platinaens stråling ved størkningstemperaturen, mens den igjen var tilpasset et enda eldre lys. Hvert skritt bevarte sammenhengen, og til slutt lever minnet om en veke og om amylacetat videre i den grunnleggende definisjonen av en SI-enhet. Siden 2019 er lumen bundet nøyaktig til watten: faktoren er erklært konstant, som lysets hastighet eller elektronets ladning. Men nøyaktig blir bare sammenhengen med monokromatisk stråling ved 540 terahertz — for enhver virkelig kilde regnes strømmen ut ved å veie spekteret med øyets følsomhetskurve, og den beskriver en gjennomsnittlig iakttaker som ikke finnes i naturen. Derav grensen for fotometriens nøyaktighet: de beste nasjonale normalene gjengir lumen med en usikkerhet på omtrent to tideler av en prosent — fem størrelsesordener dårligere enn de elektriske enhetene.
Disse 683 er maksimum for monokromatisk lys ved 555 nanometer, der øyet er mest følsomt. For hvitt lys ligger grensen lavere, rundt 350 lumen per watt: en del av spekteret trengs for hvitheten, men ses nesten ikke av øyet.
Katalog · måleenheter
Et datablad for hver størrelse
Sju SI-grunnenheter, tjueto avledede med egne navn og enhetene utenfor systemet som verken teknikken eller hverdagen klarer seg uten. Hver har sitt eget blad: definisjon, omregning, instrumenter, skriveregler. På 26 språk.
Avledede SI-enheter med eget navn
lumenbladet er åpentSI-grunnenheter
i rav — candelaen som lumen er bygd avLysstrømmen i andre skrivemåter
Databladets språk
26 språk. Symbolet lm er internasjonalt, vanen med fargetemperatur er det ikke: i Nord-Europa og Amerika liker man varmt lys på 2700 K, i Asia kaldt dagslys, og anbefalingene i oversettelsene tar hensyn til lokal praksis.