Lumen
Izvedena SI jedinica · veličina: svetlosni fluks
01 · Definicija
Lumen je svetlosni fluks koji izvor jačine jedne kandele emituje u prostorni ugao od jednog steradijana. Ova veličina opisuje svu svetlost koju izvor daje napolje, bez obzira na to kuda je usmeren.
Upravo su lumeni zamenili vate na kutijama lampi, kada su svetleće diode učinile snagu besmislenom merom osvetljaja: sijalica sa vlaknom od šezdeset vati i dioda od osam daju istih osamsto lumena. Potpuno merenje fluksa zahteva da se svetlost sakupi iz svih pravaca — izvor koji ravnomerno svetli na sve strane zrači u četiri pi steradijana, to jest 12,57 puta više lumena nego kandela svoje jačine svetlosti. Reflektor iste jačine ali uskog snopa daje desetinama puta manji fluks, a po jednom broju na kutiji ne razlikuje se od obične sijalice.
Vat kazuje koliko uređaj troši, lumen koliko svetlosti daje. Lampa od osamdeset vati iz sovjetskog vremena svetlela je slabije od današnje od deset: snaga je rasla, a svetlosna efikasnost stajala u mestu.
Sijalica sa vlaknom daje oko trinaest lumena po vatu, halogena dvadeset, fluorescentna šezdeset, današnja dioda od sto dvadeset do dvesta. Teorijska granica za belu svetlost s prihvatljivim reprodukovanjem boja je oko trista, a apsolutna, za monohromatsko zeleno, iznosi 683 lumena po vatu — i to više nije tehničko ograničenje nego sama definicija kandele. Razlika između vlakna i diode objašnjava se prosto: usijano vlakno zrači gotovo svu energiju u infracrvenom, koje oko uopšte ne vidi.
Gornji kraj skale je Sunce: 3,6·10²⁸ lumena. Od njih do zemljine površine u podne stiže oko sto hiljada luksa, i nijedna lampa se s tim ne nadmeće.
02 · Pretvaranje
Unesite fluks — list će ga razložiti po jedinicama
Pretvaranje u kandele moguće je samo uz ogradu o prostornom uglu, pa tabela računa za ravnomerno zračenje na sve strane. Vati u poslednjem redu nisu snaga lampe, nego zračni fluks na talasnoj dužini najveće osetljivosti oka.
Sami lumeni nisu dovoljni za izbor lampe: dva izvora istog fluksa razlikuju se po temperaturi boje i indeksu reprodukcije boja. Dve hiljade sedamsto kelvina daju toplu žutu svetlost sijalice sa vlaknom, šest hiljada hladnu dnevnu; indeks reprodukcije ispod osamdeset znači da će boje u sobi biti izobličene, a hrana i koža izgledaće neprirodno. Evropska oznaka traži sva tri broja na kutiji, ali oku obično zapada samo fluks.
| Jedinica | Naziv | Vrednost | Gde se sreće |
|---|---|---|---|
| lm | lumen, SI jedinica | 800 | lumen, SI jedinica |
| klm | kilolumen | 0,8 | kilolumen |
| Mlm | megalumen | 0 | megalumen |
| mlm | mililumen | 800000 | mililumen |
| cd·sr | kandela po steradijanu — sasvim isto | 800 | kandela po steradijanu — sasvim isto |
| lm·h | lumen-čas: količina svetlosti, fluks za vreme gorenja | 800 | lumen-čas: količina svetlosti, fluks za vreme gorenja |
| W(LED) | vati diode: koliko bi potrošila za ovaj fluks | 5,71 | vati diode: koliko bi potrošila za ovaj fluks |
| W(inc) | vati sijalice sa vlaknom — navika iz prošlog veka | 61,5 | vati sijalice sa vlaknom — navika iz prošlog veka |
| HK | Hefnerova sveća: nemački etalon na amil-acetatu | 88,9 | Hefnerova sveća: nemački etalon na amil-acetatu |
Množilac četiri pi važi samo za ravnomerno zračenje na sve strane.
03 · Redovi veličina
od signalne lampice do svetionikastotine i hiljade: sobna lampa, stona, automobilski far
04 · Merni instrumenti
Čime se meri svetlosni fluks
Šuplja kugla sa belom difuznom oblogom: svetlost lampe unutra odbija se hiljadama puta, a osvetljenost na zidu postaje srazmerna ukupnom fluksu, bez obzira na to kuda je lampa svetlela. Standardni instrument za sertifikaciju lampi, prečnika od dvadeset santimetara do tri metra.
Senzor polako obilazi izvor po sferi i beleži jačinu svetlosti u svakom pravcu; fluks se dobija integracijom. Merenje traje satima, ali daje potpunu krivu raspodele svetlosti — bez nje se svetiljka ne može projektovati.
Razlaže svetlost u spektar i svaku talasnu dužinu ponderiše krivom osetljivosti oka. Jedini način da se fluks izmeri bez sistematske greške na izvorima sa uskim linijama — na diodama i gasnim lampama, gde se filtar običnog fotometra ne poklapa dovoljno tačno sa krivom.
U samoj definiciji lumena skrivena je kriva osetljivosti — prosečna osetljivost oka, snimljena dvadesetih godina prošlog veka na nekoliko desetina posmatrača. Zato dve lampe sa istim brojem na kutiji mogu izgledati različito: fluks je jednak, spektar nije.
Posebno odabrana sijalica sa vlaknom i stabilizovanom strujom, čiji je fluks overen u državnom institutu. Njome se kalibrišu kugle i fotometri, a ona sama stari: deklarisani vek meri se desetinama sati gorenja, posle čega je potrebna nova provera.
05 · Pravila pisanja
Oba slova mala, i ne mešati sa luksom
Oznaka jedinice su dva mala latinična slova, lm, uspravnim pismom. Ime dolazi od latinskog lumen — svetlost, zato u njemu nema velikih slova. U srpskom se reč menja po padežima: osamsto lumena.
Oznaka veličine je kurzivno grčko Φ. Lumen opisuje izvor, luks osvetljenu površinu: pripisati lampi lukse znači ne navesti rastojanje, dakle ne reći ništa. Kod baterijskih lampi i reflektora proizvođači rado objavljuju «ANSI lumene» — fluks izmeren američkom metodom sa propisanim vremenom zagrevanja; to su isti lumeni, samo su uslovi ispitivanja navedeni, i upravo to čini brojeve uporedivim. Posebna zamka su «lumeni na izlazu diode» naspram «lumena koji izađu iz svetiljke»: rasipnik i reflektor pojedu od deset do trideset odsto.
Kod projektora se piše «ANSI lumeni»: isti onaj lumen, samo izmeren standardnom metodom sa devet tačaka na platnu. Brojeve bez oznake ANSI ne vredi porediti međusobno — proizvođač sme da ih meri kako mu je volja.
06 · Susedne jedinice
Lumen stoji između kandele i luksa: kandela kazuje koliko jako izvor svetli na jednu stranu, lumen koliko svetlosti daje ukupno, a luks koliko je od toga stiglo do površine.
jačina svetlosti u tom pravcu
ceo fluks izvora
koliko je stiglo do površine
Od listova Simetrijuma susedi lumena kandela i steradijan iz definicije, luks kao fluks po površini, stopa-sveća u anglo-američkoj praksi, i vat, za koji je svetlosni fluks vezan krivom osetljivosti.
07 · Istorijski deo
Od sveće do broja na kutiji
Nemački etalon bila je Hefnerova lampa, koja je gorela amil-acetatom sa fitiljem strogo određenog prečnika. Davala je oko devet desetina nove kandele, ali je toliko zavisila od vlažnosti i pritiska vazduha da je rezultate trebalo svoditi na normalne uslove.
Međunarodni kongres električara uveo je lumen zajedno sa luksom i fotom. Ime je uzeto iz latinskog lumen — svetlost; isti koren koristio se i u optici, gde lumen znači unutrašnji otvor cevi.
Uz njega je živela i jedinica količine svetlosti — lumen-čas, fluks pomnožen vremenom gorenja. Tako se računala potrošnja gasnih i petrolejskih lampi: ne osvetljaj, nego koliko je svetlosti lampa dala za jedno veče.
Rihard Ulbriht je predložio šuplju kuglu sa difuznom oblogom, u kojoj se svetlost odbija dok sasvim ne izgubi pravac. Merenje fluksa, koje je ranije zahtevalo obilaženje izvora po sferi, svelo se na jedno očitavanje.
Evropska oznaka je zahtevala da svetlosni fluks bude odštampan krupnije od snage: vati više ništa nisu govorili o osvetljaju otkad je dioda počela da daje šest puta više svetlosti po vatu. Kupac je morao da nauči novi broj — osamsto lumena umesto navikutih šezdeset vati.
Broj 683, nasleđe jedne sveće
Koeficijent od 683 lumena po vatu, koji stoji u definiciji kandele, deluje proizvoljno — i zaista jeste proizvoljan. Izabran je 1979. tako da se nova kandela što tačnije poklopi sa starom, koja je bila određena preko zračenja platine na temperaturi očvršćavanja, a ova je opet bila podešena prema još starijoj sveći. Svaki korak je čuvao neprekidnost, i na kraju u osnovnoj definiciji jedne SI jedinice i danas živi sećanje na fitilj i amil-acetat. Od 2019. lumen je tačno vezan za vat: koeficijent je proglašen konstantom, kao brzina svetlosti ili naelektrisanje elektrona. Tačna, međutim, ostaje samo veza sa monohromatskim zračenjem na 540 teraherca — za svaki stvarni izvor fluks se računa tako što se spektar ponderiše krivom osetljivosti oka, a ta kriva opisuje prosečnog posmatrača kojeg u prirodi nema. Odatle i granica tačnosti fotometrije: najbolji državni etaloni reprodukuju lumen sa nesigurnošću od oko dve desetine procenta — pet redova veličine lošije nego električne jedinice.
Tih 683 najveća je vrednost za monohromatsku svetlost na 555 nanometara, tamo gde je oko najosetljivije. Kod bele svetlosti granica je niža, oko 350 lumena po vatu: deo spektra je potreban za belinu, ali ga oko gotovo ne vidi.
Katalog · merne jedinice
List za svaku veličinu
Sedam osnovnih SI jedinica, dvadeset dve izvedene sa sopstvenim imenima i vansistemske jedinice bez kojih ne prolaze ni tehnika ni svakodnevica. Svaka ima svoj list: definicija, pretvaranje, instrumenti, pravila pisanja. Na 36 jezika.
Izvedene SI jedinice sa sopstvenim imenom
list lumena je otvorenOsnovne SI jedinice
ćilibarnom bojom — kandela, od koje se sastoji lumenSvetlosni fluks u drugim zapisima
Jezik lista
36 jezika. Oznaka lm je međunarodna, navika u pogledu temperature boje nije: u severnoj Evropi i Americi voli se topla svetlost od 2700 K, u Aziji hladna dnevna, a preporuke u prevodima vode računa o mesnoj praksi.