Lux
Unidade SI derivada · grandeza: iluminância
01 · Definição
A iluminância é o fluxo dividido pela área; a luminância de uma superfície difusora é a reflectância vezes a iluminância, dividida por pi; uma vela-pé equivale a 10,764 lux
Medições em grelha dão um mapa de iluminância e um factor de uniformidade: um único valor sob a lâmpada nada diz sobre o que se passa no canto. Sem esse mapa a recepção da instalação não passa.
Daí a propriedade principal da unidade: a mesma lâmpada dá iluminâncias completamente diferentes consoante a altura a que está suspensa e a direcção para onde aponta. O fluxo decresce com o quadrado da distância, e uma lâmpada elevada de um metro para dois ilumina a mesa quatro vezes mais fracamente. O segundo factor é o ângulo de incidência: a luz que chega de través espalha-se por uma superfície maior, e o cosseno desse ângulo entra directamente no cálculo. É por isso que no projecto de iluminação não se contam lâmpadas mas lux sobre o plano de trabalho, e que as normas fixam o valor a oitenta centímetros do chão.
As normas de iluminância não são uma recomendação mas uma exigência obrigatória: trezentos lux para um escritório, quinhentos para trabalhos de desenho, vinte mil no campo cirúrgico. As medições fazem-se com luxímetro à altura do plano de trabalho, e não sob o tecto.
Num dia encoberto sob o céu aberto há cinco mil lux, junto à janela dois mil, e a quatro metros dela apenas meia centena: uma diferença de quarenta vezes ao longo de uma sala. O olho quase não o nota, porque se adapta de forma logarítmica, e subjectivamente a sala parece iluminada por igual. Por isso as normas de construção não trabalham com lux directamente, mas com o factor de luz do dia — a razão entre a luz num ponto e a luz sob o céu aberto, expressa em percentagem.
02 · Conversão
Introduza uma iluminância — a folha decompô-la-á por unidades
O lux é a única unidade fotométrica regulada por lei: quanta luz deve cair sobre uma mesa de trabalho, uma mesa de operações e um quadro escolar está escrito nas regras sanitárias.
A última linha da lista não é uma conversão mas uma estimativa: se a luz cai sobre uma superfície branca mate que devolve quase tudo, a luminância dessa superfície em candelas por metro quadrado é cerca de três vezes menor do que a iluminância em lux. O factor exacto é a reflectância dividida por pi, pelo que para uma parede cinzenta é quatro vezes menor e para veludo preto aproxima-se de zero. O luxímetro mede a luz incidente e o olho vê a reflectida — daí a diferença de sensação entre salas igualmente iluminadas.
A vela-pé é a mesma grandeza referida ao pé quadrado: um factor de quase onze. O fote e o nox são unidades do sistema CGS, encontradas na literatura luminotécnica antiga.
| Unidade | Nome | Valor | Onde aparece |
|---|---|---|---|
| lx | lux, unidade do SI | 500 | normas de iluminação, luminotecnia |
| klx | quilolux | 0,5 | luz do dia, sol |
| mlx | mililux | 500000 | astronomia, crepúsculo |
| lm/m² | lúmen por metro quadrado | 500 | cálculo a partir do fluxo das luminárias |
| fc | vela-pé | 46,45 | EUA, Canadá, normas de iluminação |
| cd/m² | a luminância de uma superfície branca | 159,15 | uma estimativa do que o olho vê |
| ph | fote, sistema CGS | 0,05 | luminotecnia até aos anos sessenta |
| nx | nox, um milésimo de lux | 500000 | iluminância nocturna, escurecimento |
| metro-vela | o antigo nome do lux | 500 | literatura anterior a 1948 |
| vela-pé | a tradução russa de foot-candle | 46,45 | literatura até aos anos sessenta |
| lm/ft² | lúmen por pé quadrado | 46,45 | a escrita da vela-pé através do fluxo |
| lx | lux | 500 | a unidade atual |
Uma folha branca com quinhentos lux tem uma luminância de cerca de cento e sessenta candelas por metro quadrado — mais ou menos como o ecrã de um portátil numa sala.
03 · Ordens de grandeza
do céu estrelado ao bloco operatórioConverter em velas-pé e fotes
04 · Instrumentos de medição
Com que se mede a iluminância
Um fotodíodo de silício com filtro corrector: sem ele o aparelho veria a radiação infravermelha que o olho não nota. O filtro ajusta a sensibilidade à curva de eficácia luminosa, e de rigor desse ajuste depende toda a classe do instrumento.
A comissão de iluminação fez a média da sensibilidade do olho humano ao longo do espectro e obteve uma curva com o máximo a 555 nanómetros. A partir desse momento as grandezas fotométricas deixaram de ser puramente físicas: trazem dentro um observador médio.
O parente fotográfico do luxímetro: mede a mesma luz, mas não dá lux e sim um par «tempo de exposição — diafragma». A escala dos números de exposição é logarítmica, e cada degrau significa duplicar a iluminância — um hábito que passou da luminotecnia para a fotografia.
O ponto ao lado da câmara frontal é o mesmo fotodíodo que comanda o brilho do ecrã. As aplicações de luxímetro usam justamente esse, mas o sensor não tem correcção de cosseno, o vidro do ecrã distorce o espectro e o erro chega facilmente aos trinta por cento.
Para as plantas os lux são inúteis: a curva de eficácia descreve o olho humano e não a fotossíntese. Conta-se o fluxo de fotões em micromoles por metro quadrado e por segundo, e é um sensor à parte que o mede.
O lux é a iluminância de uma superfície sobre cada metro quadrado da qual incide um fluxo luminoso de um lúmen. A grandeza descreve não a fonte mas o lugar: quanta luz coube à mesa, à página, ao chão.
05 · Regras de escrita
Ambas as letras minúsculas
O padrão da vela foi por fim substituído por uma definição através da potência radiada: uma fonte monocromática a 540 terahertz dá 683 lúmenes por watt. O lux, como unidade derivada da candela, recebeu a mesma ancoragem exacta.
O símbolo da grandeza iluminância é um E itálico. O erro mais frequente dos catálogos é atribuir lux a uma lâmpada: a lâmpada tem fluxo luminoso em lúmenes, e os lux aparecem apenas numa superfície e dependem da distância. Ao invés, em projectores e lanternas indica-se a intensidade luminosa em candelas, e por vezes a iluminância a uma distância indicada — e então a distância tem de estar ao lado do número. Os prefixos usam-se livremente: o mililux surge na astronomia e o quilolux nas descrições da luz do dia.
06 · Unidades vizinhas
O símbolo da unidade são duas letras latinas minúsculas, lx, em redondo. A unidade não tem o nome de uma pessoa mas da palavra latina «luz», por isso não tem maiúsculas. Em português o plural é invariável: quinhentos lux.
De entre as fichas do Simetrium ficam ao lado do lux lúmen e candela da definição, vela-pé como equivalente anglo-americano, esterradiano do ângulo sólido e watt, ao qual o fluxo luminoso fica preso pela curva de eficácia.
07 · Secção histórica
A luz que se aprendeu a regular
Sete unidades 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 36 línguas.
O Congresso Internacional de Electricistas adoptou as unidades fotométricas métricas: o lux, o lúmen e o fote. O nome vem do latim lux — luz: uma das poucas do sistema que vêm directamente de uma palavra e não de um apelido, como o lúmen, o radiano e o katal.
Uma cúpula leitosa sobre o receptor faz o aparelho responder à luz vinda de qualquer direcção exactamente como responderia uma superfície plana. Sem essa correcção o luxímetro subestima o contributo da luz lateral e, numa sala com janela, erra para o dobro.
O padrão era uma vela de espermacete de certa espessura, que ardia a certa velocidade, e a iluminância exprimia-se em velas-pé. A reprodutibilidade era má: a chama dependia do ar, do pavio e do tempo que fizesse no laboratório.
Uma unidade com um humano dentro
O lux é um caso raro de unidade física cuja definição contém biologia. O fluxo luminoso obtém-se ponderando o espectro de potência pela curva de eficácia luminosa, e essa curva foi deduzida nos anos vinte de experiências com algumas dezenas de observadores que comparavam o brilho de cintilações de cores diferentes. A curva foi média, normalizada e desde então quase não mudou, ainda que se saiba que nas pessoas reais o máximo de sensibilidade se desloca e que com a idade o cristalino amarelece e deixa passar cada vez pior a parte azul do espectro. Daí uma consequência prática: duas fontes com a mesma iluminância em lux podem parecer diferentes se os seus espectros diferirem — um LED com uma falha na zona do ciano e uma lâmpada incandescente darão o mesmo número no aparelho e uma sensação diferente na sala. Por isso as normas juntam sempre à iluminância exigências de temperatura de cor e de índice de restituição cromática: só os lux não bastam para descrever a luz.
O olho engana: entre o crepúsculo e o meio-dia a diferença é de um milhão de vezes
Uma pessoa lê com desembaraço tanto com cinquenta lux como com cinco mil, sem notar uma diferença de cem vezes: a pupila estreita-se e o cérebro ajusta a percepção. É precisamente por isso que as normas de iluminação têm de ser fixadas por um número e não a olho — o luxímetro vê aquilo que a pessoa só sente como «está claro». Daí também o erro habitual ao escolher lâmpadas para casa: a sala parece iluminada enquanto sobre a mesa de trabalho não há metade dos trezentos lux exigidos.
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 36 idiomas.