Lux
Härledd SI-enhet · storhet: belysningsstyrka
01 · Definition
Belysningsstyrkan är flödet delat med ytan; luminansen hos en spridande yta är reflektansen gånger belysningsstyrkan, delat med pi; ett footcandle är 10,764 lux
Mätningar i rutnät ger en karta över belysningsstyrkan och ett jämnhetstal: ett enda värde under lampan säger ingenting om vad som sker i hörnet. Utan en sådan karta godkänns inte belysningen.
Härav enhetens viktigaste egenskap: en och samma lampa ger helt olika belysningsstyrka beroende på hur högt den hänger och vart den riktas. Flödet avtar med kvadraten på avståndet, och en lampa som höjs från en meter till två lyser upp bordet fyra gånger svagare. Den andra faktorn är infallsvinkeln: ljus som kommer snett breder ut sig över en större yta, och cosinus för den vinkeln går rakt in i beräkningen. Just därför räknar ljusprojektering inte lampor utan lux på arbetsytan, och normerna anger värdet åttio centimeter över golvet.
Belysningskraven är ingen rekommendation utan ett bindande krav: trehundra lux för ett kontor, femhundra för ritarbete, tjugotusen i operationsfältet. Mätningen görs med luxmätare i arbetsytans höjd, inte under taket.
En mulen dag under öppen himmel är det femtusen lux, alldeles vid fönstret tvåtusen, och fyra meter därifrån bara ett femtiotal: en skillnad på fyrtio gånger tvärs över ett rum. Ögat märker det knappt, eftersom det anpassar sig logaritmiskt, och subjektivt verkar rummet jämnt belyst. Byggnormerna arbetar därför inte direkt med lux utan med dagsljusfaktorn — förhållandet mellan ljuset i en punkt och ljuset under öppen himmel, uttryckt i procent.
02 · Omräkning
Ange en belysningsstyrka — bladet delar upp den efter enheter
Lux är den enda ljustekniska enhet som regleras i lag: hur mycket ljus som ska falla på ett arbetsbord, ett operationsbord och en skoltavla står i hälsoföreskrifterna.
Listans sista rad är ingen omräkning utan en uppskattning: faller ljuset på en matt vit yta som kastar tillbaka nästan allt, är den ytans luminans i candela per kvadratmeter ungefär tre gånger mindre än belysningsstyrkan i lux. Den exakta faktorn är reflektansen delad med pi, alltså fyra gånger mindre för en grå vägg och nästan noll för svart sammet. Luxmätaren mäter infallande ljus, ögat ser reflekterat — därav skillnaden i känsla mellan lika väl belysta rum.
Foot-candle är samma storhet räknad per kvadratfot: en faktor på nästan elva. Phot och nox är enheter i CGS-systemet, som man möter i äldre ljusteknisk litteratur.
| Enhet | Namn | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|---|
| lx | lux, SI-enheten | 500 | belysningskrav, ljusteknik |
| klx | kilolux | 0,5 | dagsljus, sol |
| mlx | millilux | 500000 | astronomi, skymning |
| lm/m² | lumen per kvadratmeter | 500 | beräkning ur armaturernas flöde |
| fc | footcandle | 46,45 | USA, Kanada, belysningskrav |
| cd/m² | luminansen hos en vit yta | 159,15 | en uppskattning av vad ögat ser |
| ph | phot, CGS-systemet | 0,05 | ljusteknik fram till 1960-talet |
| nx | nox, en tusendels lux | 500000 | belysningsstyrka nattetid, mörkläggning |
| meterljus | det gamla namnet på lux | 500 | litteratur före 1948 |
| fotljus | den ryska översättningen av footcandle | 46,45 | litteratur fram till 1960-talet |
| lm/ft² | lumen per kvadratfot | 46,45 | footcandle skrivet genom flödet |
| lx | lux | 500 | dagens enhet |
Ett vitt blad har vid femhundra lux en luminans på omkring hundrasextio candela per kvadratmeter — ungefär som en bärbar dators skärm inomhus.
03 · Storleksordningar
från stjärnhimmel till operationssalRäkna om till footcandle och phot
04 · Mätinstrument
Vad belysningsstyrka mäts med
En kiselfotodiod med korrigerande filter: utan det skulle instrumentet se infraröd strålning som ögat inte märker. Filtret anpassar känsligheten till ögats känslighetskurva, och av hur väl den anpassningen görs beror hela instrumentets klass.
Belysningskommissionen medelvärdesbildade det mänskliga ögats känslighet över spektrumet och fick en kurva med maximum vid 555 nanometer. Från det ögonblicket upphörde de ljustekniska storheterna att vara rent fysikaliska: en medelbetraktare är inbyggd i dem.
Luxmätarens fotografiska släkting: den mäter samma ljus men ger inte lux utan ett par «slutartid — bländare». Skalan av exponeringsvärden är logaritmisk, och varje steg betyder en fördubbling av belysningsstyrkan — en vana som kom till fotografin från ljustekniken.
Punkten bredvid frontkameran är samma fotodiod som styr skärmens ljusstyrka. Luxmätarapparna använder just den, men sensorn saknar cosinuskorrektion, skärmglaset förvränger spektrumet, och felet når lätt trettio procent.
För växter är lux oanvändbara: ögats känslighetskurva beskriver det mänskliga ögat och inte fotosyntesen. Man räknar fotonflödet i mikromol per kvadratmeter och sekund, och det mäts av en egen sensor.
Lux är belysningsstyrkan hos en yta på varje kvadratmeter av vilken ett ljusflöde av ett lumen faller. Storheten beskriver inte källan utan platsen: hur mycket ljus som nådde bordet, sidan, golvet.
05 · Skrivregler
Båda bokstäverna små
Ljusnormalen ersattes slutligen av en definition genom strålningseffekten: en monokromatisk källa vid 540 terahertz ger 683 lumen per watt. Lux fick som enhet härledd ur candela samma exakta förankring.
Storhetsbeteckningen för belysningsstyrka är ett kursivt E. Katalogernas vanligaste fel är att tillskriva en lampa lux: lampan har ljusflöde i lumen, och lux uppstår först på en yta och beror på avståndet. Omvänt anger man för strålkastare och ficklampor ljusstyrkan i candela, ibland belysningsstyrkan på ett angivet avstånd — och då måste avståndet stå intill talet. Prefix används fritt: millilux förekommer i astronomin, kilolux i beskrivningar av dagsljus.
06 · Grannenheter
Enhetens symbol är två små latinska bokstäver, lx, i rak stil. Enheten är inte uppkallad efter en person utan efter det latinska ordet för «ljus», därför finns inga versaler i den. På svenska böjs ordet inte: femhundra lux.
Bland Simetriums datablad gränsar till lux lumen och candela ur definitionen, footcandle som angloamerikansk motsvarighet, steradian ur rymdvinkeln och watt, som ljusflödet är bundet till genom känslighetskurvan.
07 · Historisk del
Ljuset som man lärde sig att reglera
Sju SI-basenheter, tjugotvå härledda med egna namn och de enheter utanför systemet som varken tekniken eller vardagen klarar sig utan. Var och en har sitt blad: definition, omräkning, instrument, skrivregler. På 18 språk.
Den internationella elektrikerkongressen antog de metriska ljustekniska enheterna: lux, lumen och phot. Namnet kommer av latinets lux — ljus: en av de få i systemet som kommer direkt från ett ord och inte från ett efternamn, liksom lumen, radian och katal.
En mjölkvit kupol över mottagaren får instrumentet att reagera på ljus från vilket håll som helst precis som en plan yta skulle göra. Utan den korrektionen underskattar luxmätaren sidoljusets bidrag och tar i ett rum med fönster fel med en faktor två.
Normalen var ett ljus av valrav med bestämd tjocklek som brann med bestämd hastighet, och belysningsstyrkan uttrycktes i footcandle. Reproducerbarheten var dålig: lågan berodde på luften, veken och vädret i laboratoriet.
En enhet med en människa inuti
Lux är ett sällsynt fall av en fysikalisk enhet vars definition innehåller biologi. Ljusflödet fås genom att effektspektrumet vägs med ögats känslighetskurva, och den kurvan härleddes på tjugotalet ur försök med några dussin betraktare som jämförde ljusstyrkan hos flimmer i olika färger. Kurvan medelvärdesbildades, standardiserades och har sedan dess knappt ändrats, trots att man vet att känslighetens maximum vandrar hos verkliga människor och att linsen med åren gulnar och släpper igenom den blå delen av spektrumet allt sämre. Härav en praktisk följd: två källor med samma belysningsstyrka i lux kan se olika ut om deras spektra skiljer sig — en lysdiod med en svacka i cyan och en glödlampa ger samma tal på instrumentet och en annan känsla i rummet. Därför kompletterar normerna alltid belysningsstyrkan med krav på färgtemperatur och färgåtergivning: enbart lux beskriver inte ljuset.
Ögat bedrar: mellan skymning och middag är skillnaden en miljon gånger
En människa läser lika säkert vid femtio lux som vid femtusen, utan att märka en hundrafaldig skillnad: pupillen dras samman och hjärnan justerar uppfattningen. Just därför måste belysningskraven anges som tal och inte på ögonmått — luxmätaren ser det som människan bara känner som «ljust». Härav också det vanliga felet när man väljer lampor till hemmet: rummet verkar upplyst medan det på arbetsbordet inte finns hälften av de föreskrivna trehundra luxen.
Katalog · måttenheter
Ett datablad för varje storhet
Sju SI-basenheter, tjugotvå härledda med egna namn och de enheter utanför systemet som varken tekniken eller vardagen klarar sig utan. Var och en har sitt eget blad: definition, omräkning, instrument, skrivregler. På 18 språk.