Lúmen
Unidade SI derivada · grandeza: fluxo luminoso
01 · Definição
O lúmen é o fluxo luminoso emitido por uma fonte de uma candela dentro de um ângulo sólido de um esterradiano. A grandeza descreve toda a luz que a fonte dá, sem olhar a para onde vai: a esfera inteira contém 4π esterradianos, por isso uma lâmpada que brilhe por igual com uma candela emite cerca de 12,6 lúmenes.
Foram os lúmenes que substituíram os watts nas embalagens das lâmpadas, quando os LED tornaram a potência uma medida vazia de claridade: uma lâmpada incandescente de sessenta watts e um LED de oito dão os mesmos oitocentos lúmenes.
Um watt diz quanto o aparelho come, um lúmen quanta luz dá. Uma lâmpada de oitenta watts dos tempos soviéticos alumiava menos do que a de dez watts de hoje: a potência crescia e a eficácia ficava parada.
Uma lâmpada incandescente dá cerca de treze lúmenes por watt, uma de halogéneo vinte, uma fluorescente sessenta, um LED moderno entre cento e vinte e duzentos. O tecto teórico é 683, e apenas para um único comprimento de onda.
O topo da escala é o Sol: 3,6·10²⁸ lúmenes. Destes chegam ao solo cerca de cem mil lux ao meio-dia, e nenhuma lâmpada discute isso.
02 · Conversão
Introduza um fluxo — a ficha decompõe-no por unidades
A conversão em candelas só é possível com a ressalva do ângulo sólido, por isso a tabela calcula para emissão uniforme em todas as direcções. Os watts da última linha não são potência mas o equivalente por eficácia: quanto consumiria uma lâmpada de cada tipo para este fluxo.
Os lúmenes por si só não bastam para escolher uma lâmpada: duas fontes com o mesmo fluxo diferem na temperatura de cor e no índice de restituição cromática. Dois mil e setecentos kelvin lêem-se como quente, seis mil como luz do dia, e os mesmos oitocentos lúmenes hão-de sentir-se de modo bem diverso num quarto e numa oficina.
| Unidade | Nome | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| lm | lúmen, unidade SI | 800 | lúmen, unidade SI |
| klm | quilolúmen | 0,8 | quilolúmen |
| Mlm | megalúmen | 0 | megalúmen |
| mlm | mililúmen | 800000 | mililúmen |
| cd·sr | candela por esterradiano — exactamente o mesmo | 800 | candela por esterradiano — exactamente o mesmo |
| lm·h | lúmen-hora: quantidade de luz, fluxo pelo tempo de combustão | 800 | lúmen-hora: quantidade de luz, fluxo pelo tempo de combustão |
| W(LED) | watts de um LED: o que consumiria por este fluxo | 5,71 | watts de um LED: o que consumiria por este fluxo |
| W(inc) | watts de uma lâmpada incandescente — hábito do século passado | 61,5 | watts de uma lâmpada incandescente — hábito do século passado |
| HK | vela de Hefner: o padrão alemão de acetato de amilo | 88,9 | vela de Hefner: o padrão alemão de acetato de amilo |
O factor quatro pi só vale para emissão uniforme em todas as direcções.
03 · Ordens de grandeza
do indicador ao farolcentenas e milhares: lâmpada de sala, de mesa, farol de automóvel
04 · Instrumentos de medição
Com que se mede o fluxo luminoso
Uma esfera oca com revestimento branco difusor: a luz da lâmpada colocada lá dentro é reflectida milhares de vezes, e a iluminância na parede torna-se proporcional ao fluxo total, seja qual for a forma do feixe. O método principal para lâmpadas.
O detector percorre lentamente a fonte sobre uma esfera anotando a intensidade luminosa em cada direcção; o fluxo obtém-se por integração. A medição leva horas mas dá o quadro completo de como a luz se reparte.
Decompõe a luz num espectro e pondera cada comprimento de onda pela curva de eficácia luminosa. O único modo de medir o fluxo sem erro sistemático em fontes de riscas estreitas — LED e lâmpadas de descarga.
Na própria definição do lúmen esconde-se a curva de eficácia luminosa: a sensibilidade média do olho, levantada nos anos vinte sobre algumas dezenas de observadores. Por isso duas lâmpadas com o mesmo número na caixa podem parecer diferentes: o fluxo é igual, o espectro não.
Uma lâmpada incandescente especialmente escolhida, de corrente estabilizada, cujo fluxo está certificado num instituto nacional. Com ela se calibram esferas e fotómetros, e ela própria envelhece: o seu certificado tem prazo de validade.
05 · Regras de escrita
Ambas as letras minúsculas, e não confundir com o lux
O símbolo da unidade são duas letras latinas minúsculas, lm, em redondo. O nome vem do latim lumen — luz —, por isso não tem maiúsculas. O símbolo russo é лм.
O símbolo da grandeza é um Φ grego itálico. O lúmen descreve a fonte, o lux a superfície iluminada: atribuir a uma lâmpada um valor em lux é omitir a distância, e o número deixa de querer dizer alguma coisa.
Nos projectores escreve-se «lúmenes ANSI»: é o mesmo lúmen, mas medido por um método normalizado com nove pontos no ecrã. Os números sem a marca ANSI não merecem comparação — o fabricante mede-os como bem entende.
06 · Unidades vizinhas
O lúmen fica entre a candela e o lux: a candela diz com que força a fonte brilha numa direcção, o lúmen quanta luz dá ao todo, o lux quanto disso chegou à superfície.
intensidade luminosa numa direcção
todo o fluxo da fonte
o que chegou à superfície
De entre as fichas do Simetrium fazem fronteira com o lúmen candela e esterradiano da definição, lux como fluxo por área, vela-pé na prática anglo-americana, e watt, ao qual o fluxo luminoso fica preso pela curva de eficácia.
07 · Secção histórica
Da vela ao número na caixa
O padrão alemão era a lâmpada de Hefner, que queimava acetato de amilo com um pavio de diâmetro exactamente fixado. Dava cerca de nove décimos da nova candela, mas dependia da humidade e do dióxido de carbono da sala — e foi justamente por isso que a abandonaram.
O Congresso Internacional dos Electricistas introduziu o lúmen juntamente com o lux e o fote. O nome foi tomado do latim lumen — luz; a mesma raiz servia em óptica, onde lumen designava a abertura livre de um tubo.
Ao lado vivia também uma unidade de quantidade de luz — o lúmen-hora, fluxo multiplicado pelo tempo de combustão. Era assim que se contava o gasto das lâmpadas de gás e de petróleo: não a claridade, mas quanta luz a lâmpada dera ao longo de um serão.
Richard Ulbricht propôs uma esfera oca com revestimento difusor na qual a luz é reflectida até perder toda a direcção. A medição do fluxo, que antes exigia rodear a fonte ponto por ponto, passou a ser uma única leitura.
A rotulagem europeia exigiu imprimir o fluxo luminoso maior do que a potência: os watts deixaram de falar de claridade assim que um LED deu seis vezes mais luz por watt do que uma lâmpada.
O número 683, herdado de uma vela
O número de 683 lúmenes por watt que consta da definição da candela parece arbitrário — e é. Escolheu-se em 1979 para que a nova candela ficasse o mais perto possível da antiga, definida pelo brilho da platina fundida. Nesse número cabe um século de medições.
Esses 683 são o máximo para luz monocromática de 555 nanómetros, ali onde o olho é mais sensível. Para a luz branca o tecto é mais baixo, cerca de 350 lúmenes por watt: parte do espectro serve para a brancura mas o olho quase não a vê.
Catálogo · unidades de medida
Uma ficha para cada grandeza
Sete unidades de base do SI, vinte e duas derivadas com nome próprio e as unidades fora do sistema sem as quais não passam nem a técnica nem o dia a dia. Cada uma tem a sua folha: definição, conversão, instrumentos, regras de escrita. Em 6 idiomas.
Unidades derivadas do SI com nome próprio
a ficha do lúmen está abertaUnidades de base do SI
a âmbar — a candela de que o lúmen é feitoO fluxo luminoso noutras notações
Idioma da ficha
6 línguas. O símbolo lm é internacional, o hábito quanto à temperatura de cor não é: no norte da Europa e na América gosta-se de luz quente de 2700 K, na Ásia da fria de dia, e as recomendações das normas divergem em conformidade.