Lumeni
Kipimo kitokanacho cha SI · kiasi: mtiririko wa mwanga
01 · Ufafanuzi
Lumeni ni mtiririko wa mwanga unaotolewa na chanzo chenye nguvu ya kandela moja ndani ya pembe ya nafasi ya steradiani moja. Kiasi hiki huelezea mwanga wote ambao chanzo hutoa nje, bila kujali kimeelekezwa upande gani.
Ni lumeni ndizo zilizochukua nafasi ya wati kwenye masanduku ya taa, pale diodi zitoazo mwanga zilipofanya nguvu kuwa kipimo kisicho na maana cha mwangaza: taa ya uzi ya wati sitini na diodi ya wati nane hutoa lumeni mia nane zilezile. Kupima mtiririko kwa ukamilifu kunahitaji mwanga ukusanywe kutoka pande zote — chanzo kinachong’aa sawasawa pande zote hutoa mionzi ndani ya pi nne steradiani, yaani lumeni mara 12.57 zaidi ya kandela za nguvu yake ya mwanga. Taa ya mwangaza yenye nguvu ileile lakini mwale mwembamba hutoa mtiririko mdogo mara kumi na zaidi, na kwa namba moja tu kwenye sanduku huwezi kuitofautisha na taa ya kawaida.
Wati inasema kifaa kinakula kiasi gani, lumeni inasema kinatoa mwanga kiasi gani. Taa ya wati themanini ya enzi za Sovieti ilimulika hafifu kuliko ya wati kumi ya leo: nguvu iliongezeka, ufanisi wa mwanga ulisimama pale pale.
Taa ya uzi hutoa takriban lumeni kumi na tatu kwa wati, ya halojeni ishirini, ya fluoresenti sitini, diodi ya leo kutoka mia moja na ishirini hadi mia mbili. Mpaka wa kinadharia kwa mwanga mweupe wenye uwasilishaji wa rangi unaokubalika uko karibu mia tatu, na mpaka kamili, kwa kijani cha rangi moja, ni lumeni 683 kwa wati — na huo si tena mpaka wa kiufundi bali ni ufafanuzi wa kandela. Tofauti kati ya uzi na diodi hufafanuliwa kwa urahisi: uzi unaowaka hutoa karibu nishati yote katika eneo la infraredi, ambalo jicho haliloni kabisa.
Ncha ya juu ya kipimo ni Jua: lumeni 3.6·10²⁸. Kati ya hizo zinazofika juu ya ardhi adhuhuri ni takriban luksi laki moja, na hakuna taa inayobishana na hilo.
02 · Kubadilisha
Weka mtiririko — karatasi itaugawa kwa vipimo
Kubadilisha kuwa kandela kunawezekana tu kwa sharti la pembe ya nafasi, kwa hiyo jedwali huhesabu kwa mionzi sawia pande zote. Wati katika mstari wa mwisho si nguvu ya taa, bali ni mtiririko wa mionzi katika urefu wa wimbi wa usikivu mkubwa wa jicho.
Lumeni peke yake hazitoshi kuchagua taa: vyanzo viwili vyenye mtiririko sawa hutofautiana kwa halijoto ya rangi na kwa kielezo cha uwasilishaji wa rangi. Kelvini elfu mbili mia saba hutoa mwanga wa manjano wenye joto wa taa ya uzi, elfu sita hutoa mwanga baridi wa mchana; kielezo cha uwasilishaji chini ya themanini maana yake rangi za chumbani zitapotoshwa, na chakula na ngozi vitaonekana visivyo vya asili. Lebo ya Ulaya inadai namba zote tatu kwenye sanduku, lakini kinachokamatwa na jicho mara nyingi ni mtiririko peke yake.
| Kipimo | Jina | Thamani | Inapopatikana |
|---|---|---|---|
| lm | lumeni, kipimo cha SI | 800 | lumeni, kipimo cha SI |
| klm | kilolumeni | 0.8 | kilolumeni |
| Mlm | megalumeni | 0 | megalumeni |
| mlm | mililumeni | 800000 | mililumeni |
| cd·sr | kandela kwa steradiani — kitu kilekile hasa | 800 | kandela kwa steradiani — kitu kilekile hasa |
| lm·h | lumeni-saa: wingi wa mwanga, mtiririko kwa muda wa kuwaka | 800 | lumeni-saa: wingi wa mwanga, mtiririko kwa muda wa kuwaka |
| W(LED) | wati za diodi: ingekula kiasi gani kwa mtiririko huu | 5.71 | wati za diodi: ingekula kiasi gani kwa mtiririko huu |
| W(inc) | wati za taa ya uzi — mazoea kutoka karne iliyopita | 61.5 | wati za taa ya uzi — mazoea kutoka karne iliyopita |
| HK | mshumaa wa Hefner: kiwango cha Kijerumani kwa asetati ya amili | 88.9 | mshumaa wa Hefner: kiwango cha Kijerumani kwa asetati ya amili |
Kizidishi cha pi nne hufanya kazi kwa mionzi sawia pande zote pekee.
03 · Madaraja ya ukubwa
kutoka taa ya kiashiria hadi mnara wa taamamia na maelfu: taa ya chumba, ya meza, taa ya mbele ya gari
04 · Vifaa vya kupima
Mtiririko wa mwanga hupimwa kwa nini
Tufe tupu lenye rangi nyeupe inayotawanya ndani: mwanga wa taa iliyomo hurudishwa maelfu ya mara, na mwangaza kwenye ukuta wake huwa sawia na mtiririko wote, bila kujali taa iling’aa upande gani. Hiki ni kifaa cha kawaida cha kuthibitisha taa, chenye kipenyo kuanzia sentimita ishirini hadi mita tatu.
Kitambuzi huzunguka chanzo polepole juu ya tufe na kuandika nguvu ya mwanga katika kila upande; mtiririko hupatikana kwa ujumuishaji. Upimaji huchukua saa nyingi, lakini hutoa mkondo kamili wa usambazaji wa mwanga — bila huo taa haiwezi kubuniwa.
Hukigawanya mwanga kuwa spektra na kupima uzito wa kila urefu wa wimbi kwa mkondo wa usikivu wa jicho. Ndiyo njia pekee ya kupima mtiririko bila hitilafu ya kimfumo kwenye vyanzo vyenye mistari myembamba — diodi na taa za utoaji, ambapo kichujio cha kipima mwanga cha kawaida hakifuati mkondo kwa usahihi wa kutosha.
Ndani ya ufafanuzi wa lumeni wenyewe umefichwa mkondo wa usikivu — usikivu wa wastani wa jicho, uliopimwa miaka ya 1920 kwa makumi machache ya watazamaji. Ndiyo maana taa mbili zenye namba ileile kwenye sanduku zaweza kuonekana tofauti: mtiririko ni sawa, spektra si sawa.
Taa ya uzi iliyochaguliwa mahsusi, inayowaka kwa mkondo uliotulizwa, ambayo mtiririko wake huthibitishwa na taasisi ya kitaifa. Kwayo hurekebishwa matufe na vipima mwanga, nayo yenyewe huzeeka: umri uliotangazwa hupimwa kwa makumi ya saa za kuwaka, baada ya hapo ukaguzi mpya unahitajika.
05 · Kanuni za kuandika
Herufi zote mbili ni ndogo, wala zisichanganywe na luksi
Alama ya kipimo ni herufi mbili ndogo za Kilatini, lm, kwa mwandiko ulionyooka. Jina linatoka Kilatini lumen — mwanga, ndiyo maana hakuna herufi kubwa ndani yake. Kwa Kiswahili umbo halibadiliki baada ya namba: lumeni mia nane.
Alama ya kiasi hiki ni Φ ya Kigiriki iliyoinamishwa. Lumeni inaeleza chanzo, luksi inaeleza uso unaoangaziwa: kuipa taa thamani ya luksi ni kutotaja umbali, yaani kutosema chochote. Kwenye tochi na taa za mwangaza wenye nguvu watengenezaji hupenda kutangaza «lumeni za ANSI» — mtiririko uliopimwa kwa mbinu ya Kimarekani na muda maalum wa kupata joto; ni lumeni zilezile, ila masharti ya jaribio yametajwa, na ndicho kinachofanya namba ziweze kulinganishwa. Mtego wa pekee ni «lumeni kwenye kitokeo cha diodi» dhidi ya «lumeni zinazotoka kwenye taa»: kisambazaji na kioo cha kurudisha hula kati ya asilimia kumi na thelathini.
Kwenye projekta huandikwa «lumeni za ANSI»: ni lumeni ileile, ila iliyopimwa kwa mbinu ya kawaida katika nukta tisa kwenye skrini. Namba zisizo na maelezo ya ANSI hazistahili kulinganishwa — mtengenezaji ana uhuru wa kuzipima apendavyo.
06 · Vipimo jirani
Lumeni husimama kati ya kandela na luksi: kandela husema chanzo hung’aa kwa nguvu kiasi gani upande mmoja, lumeni husema hutoa mwanga kiasi gani kwa jumla, na luksi husema ni kiasi gani kati ya huo kilifika kwenye uso.
nguvu ya mwanga upande huo
mtiririko wote wa chanzo
kilichofika kwenye uso
Miongoni mwa karatasi za Simetrium jirani na lumeni kandela na steradiani kutoka ufafanuzi, luksi kama mtiririko kwa eneo, foot-candle katika desturi ya Kiingereza-Kimarekani, na wati, ambako mtiririko wa mwanga umefungwa kwa mkondo wa usikivu.
07 · Sehemu ya kihistoria
Kutoka mshumaa hadi namba kwenye sanduku
Kiwango cha Kijerumani kilikuwa taa ya Hefner, iliyochoma asetati ya amili kwa utambi wa kipenyo kilichowekwa kwa ukali. Ilitoa takriban sehemu tisa kati ya kumi za kandela mpya, lakini ilitegemea unyevu na shinikizo la hewa kiasi kwamba matokeo yalipaswa kurudishwa kwenye hali za kawaida.
Kongamano la Kimataifa la Umeme lililianzisha lumeni pamoja na luksi na foti. Jina limechukuliwa kutoka Kilatini lumen — mwanga; mzizi uleule ulitumika pia katika elimu ya macho, ambapo lumen humaanisha nafasi ya ndani ya mrija.
Kando yake kiliishi pia kipimo cha wingi wa mwanga — lumeni-saa, yaani mtiririko mara muda wa kuwaka. Hivyo ndivyo matumizi ya taa za gesi na za mafuta ya taa yalivyohesabiwa: si mwangaza, bali ni mwanga kiasi gani taa ilitoa kwa jioni moja.
Richard Ulbricht alipendekeza tufe tupu lenye rangi inayotawanya, ambamo mwanga hurudishwa hadi upoteze mwelekeo kabisa. Upimaji wa mtiririko, uliokuwa ukihitaji kuzunguka chanzo juu ya tufe, ulipungua hadi usomaji mmoja tu.
Lebo ya Ulaya ilidai mtiririko wa mwanga uchapishwe mkubwa kuliko nguvu: wati zilikoma kusema lolote kuhusu mwangaza tangu diodi ilipoanza kutoa mwanga mara sita zaidi kwa wati. Mnunuzi ilimbidi ajifunze namba mpya — lumeni mia nane badala ya wati sitini zilizozoeleka.
Namba 683, urithi wa mshumaa mmoja
Kigawe cha lumeni 683 kwa wati kinachosimama katika ufafanuzi wa kandela kinaonekana cha kiholela — na kwa kweli ni cha kiholela. Kilichaguliwa mwaka 1979 ili kandela mpya ilingane kwa usahihi mkubwa iwezekanavyo na ile ya zamani, iliyofafanuliwa kwa mionzi ya platinamu kwenye halijoto ya kuganda, nayo hiyo ilikuwa imelinganishwa na mshumaa wa zamani zaidi. Kila hatua ilihifadhi mwendelezo, na hatimaye ndani ya ufafanuzi wa msingi wa kipimo cha SI bado inaishi kumbukumbu ya utambi na ya asetati ya amili. Tangu 2019 lumeni imefungwa kwa wati kwa usahihi: kigawe kimetangazwa kuwa thabiti, kama kasi ya mwanga au chaji ya elektroni. Lakini kinachobaki sahihi ni uhusiano na mionzi ya rangi moja katika teraheci 540 pekee — kwa chanzo chochote halisi mtiririko huhesabiwa kwa kupima uzito wa spektra kwa mkondo wa usikivu wa jicho, nao mkondo huo unaeleza mtazamaji wa wastani ambaye hayupo katika maumbile. Kutoka hapo ndipo mpaka wa usahihi wa upimaji wa mwanga: viwango bora vya kitaifa huzalisha lumeni kwa kutokuwa na uhakika wa takriban mbili kwa elfu — mbaya mara elfu kumi kuliko vipimo vya umeme.
Hizo 683 ni thamani kubwa zaidi kwa mwanga wa rangi moja katika nanomita 555, pale jicho lilipo na usikivu mkubwa zaidi. Kwa mwanga mweupe mpaka uko chini zaidi, karibu lumeni 350 kwa wati: sehemu ya spektra inahitajika kwa weupe, lakini jicho karibu haiioni.
Orodha · vipimo
Karatasi kwa kila kipimo
Vipimo saba vya msingi vya SI, vipimo ishirini na viwili vitokanavyo vyenye majina yake, na vipimo vya nje ya mfumo ambavyo bila hivyo ufundi wala maisha ya kila siku havipiti. Kila kimoja kina ukurasa wake: ufafanuzi, kubadilisha, vifaa, kanuni za kuandika. Katika lugha 36.
Vipimo vitokanavyo vya SI vyenye jina lake
karatasi ya lumeni imefunguliwaVipimo vya msingi vya SI
kwa rangi ya kahawia — kandela, ambayo lumeni hujengwa nayoMtiririko wa mwanga katika maandishi mengine
Lugha ya karatasi
Lugha 36. Alama lm ni ya kimataifa, lakini mazoea kuhusu halijoto ya rangi si hivyo: Ulaya ya Kaskazini na Amerika hupenda mwanga wenye joto wa 2700 K, Asia hupenda mwanga baridi wa mchana, na mapendekezo katika tafsiri huzingatia desturi za mahali.