Lumen

Lumenul (simbol: lm ) este unitatea de măsură a fluxului luminos . ^[1]

În trecut, lumenul era o unitate de măsură derivată, definită de lumânare , care este unitatea de intensitate luminoasă care este fluxul luminos vizibil emis de o sursă pe unitate de unghi solid măsurat în steradieni . Lumânarea a suferit mai multe actualizări ale definiției sale trecând de la cea din 1967-1969 (emisie de lumină pe unitate de unghi solid într-o direcție perpendiculară pe o suprafață de ^_1/60 cm ² de platină la temperatura de topire) la cea mai recentă (lumină emisia, într-o direcție dată, a unei radiații monocromatice de sursă de frecvență 540 × 10 ¹² Hz cu o intensitate a luminii în această direcție cu ^_1/683 de wați per steradian).
După cum se știe din matematică, suprafața unei sfere de rază $r$ ${\ displaystyle r}$ $r$ Și $4\pi r^{2}$ ${\ displaystyle 4 \ pi r ^ {2}}$ $4 \ pi r ^ {2}$ , deci unghiul solid total (în toate direcțiile) în spațiul tridimensional este $4\pi$ ${\ displaystyle 4 \ pi}$ $4 \ pi$ . Prin urmare, o sursă izotropă va emite lumină uniform în toate direcțiile, acoperind un unghi solid de $4\pi$ ${\ displaystyle 4 \ pi}$ $4 \ pi$ steradieni. Dacă intensitatea sa luminoasă este de 1 lumânare, atunci fluxul său luminos total va fi $4\pi$ ${\ displaystyle 4 \ pi}$ $4 \ pi$ lumen.

În actualizarea unităților de măsură și a constantelor fundamentale ale fizicii Sistemului Internațional (SI) publicate în 2020 ^[2] lumenul este definit exact de relația 683 lm = 1 W de putere de radiație luminoasă monocromatică cu o frecvență de 540 × 10 Constanta de ¹² Hz 683 este acum una dintre cele șapte constante ale SI. Prin urmare, lumenul nu mai este definit de unitatea de intensitate a luminii lumânării (rezoluția SI 1979 care a definit lumânarea a fost abrogată), ci lumânarea este definită de lumen. Frecvența de 540 × 10 ¹² Hz corespunde unei lungimi de undă în vid de 555,1712 nm, foarte adesea rotunjită pentru concizie la 555 nm.

Fluxul luminos vizibil , măsurat precis în lumeni, este ponderat în funcție de curba de sensibilitate a ochiului uman pe măsură ce lungimile de undă ale radiației luminii variază, adică diferitele culori (vezi secțiunea despre curba de sensibilitate sub lumânare). Această curbă este definită și adoptată la nivel internațional ^[3] și este reprezentată de o funcție $V(\lambda )$ ${\ displaystyle V (\ lambda)}$ ${\ displaystyle V (\ lambda)}$ unde este $\lambda$ ${\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ este lungimea de undă. Prin convenție maximul de $V(\lambda )$ ${\ displaystyle V (\ lambda)}$ ${\ displaystyle V (\ lambda)}$ este 1 pentru $\lambda$ ${\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ = 555 nm, care este lungimea de undă la care ochiul are cea mai mare sensibilitate și care este percepută ca o culoare verde. Pentru alte lungimi de undă $V(\lambda )$ ${\ displaystyle V (\ lambda)}$ ${\ displaystyle V (\ lambda)}$ este mai mic de 1 și scade la valori foarte mici (mai puțin de 0,005) pentru $\lambda$ ${\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ <420 nm și pentru $\lambda$ ${\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ > 700 nm. Relația dintre fluxul luminos în lumeni și puterea luminoasă în wați se exprimă prin relație

\phi _{v}=683\int _{0}^{\infty }\phi _{e}(\lambda )V(\lambda )\,d\lambda

{\ displaystyle \ phi _ {v} = 683 \ int _ {0} ^ {\ infty} \ phi _ {e} (\ lambda) V (\ lambda) \, d \ lambda}

{\ displaystyle \ phi _ {v} = 683 \ int _ {0} ^ {\ infty} \ phi _ {e} (\ lambda) V (\ lambda) \, d \ lambda}

[în lumeni]

unde este $\phi _{e}(\lambda )$ ${\ displaystyle \ phi _ {e} (\ lambda)}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e} (\ lambda)}$ este distribuția spectrală a puterii sursei de lumină cu puterea totală P

P=\int _{0}^{\infty }\phi _{e}(\lambda )\,d\lambda

{\ displaystyle P = \ int _ {0} ^ {\ infty} \ phi _ {e} (\ lambda) \, d \ lambda}

{\ displaystyle P = \ int _ {0} ^ {\ infty} \ phi _ {e} (\ lambda) \, d \ lambda}

[în wați]

Pentru o sursă de lungime de undă monocromatică $\lambda _{0}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {0}}$ $\ lambda _ {0}$ nu există distribuție spectrală, adică $\phi _{e}(\lambda )=P\ \delta (\lambda -\lambda _{0})$ ${\ displaystyle \ phi _ {e} (\ lambda) = P \ \ delta (\ lambda - \ lambda _ {0})}$ ${\ displaystyle \ phi _ {e} (\ lambda) = P \ \ delta (\ lambda - \ lambda _ {0})}$ (unde este $\delta$ ${\ displaystyle \ delta}$ $\ delta$ este funcția delta Dirac ) și deci $\phi _{v}=683\ P\ V(\lambda _{0})$ ${\ displaystyle \ phi _ {v} = 683 \ P \ V (\ lambda _ {0})}$ ${\ displaystyle \ phi _ {v} = 683 \ P \ V (\ lambda _ {0})}$ . Prin urmare, pentru o sursă de lumină verde cu o lungime de undă de 555 nm și o putere de 1 W, cele două integrale sunt egale cu 1 și fluxul luminos este de 683 lumeni. Pentru o distribuție spectrală pe o gamă de mai multe lungimi de undă - și, de asemenea, pe o distribuție continuă pe o gamă de lungimi de undă - prima integrală este întotdeauna mai mică decât a doua și, prin urmare, fluxul luminos va fi mai mic de 683 × P. În cazul luminii perceput ca alb, relația dintre fluxul luminos și puterea luminoasă depinde atât de nuanța de alb, exprimată ca temperatura echivalentă a corpului negru , cât și de calitatea acestuia, cuantificabilă cu indicele de redare a culorilor (abreviat cu CRI din Color Rendering Index) . Pentru surse cu nuanțe cuprinse între 2700 și 4000 kelvin cu un CRI de 80 fluxul luminos poate atinge valori maxime de 403-427 lm / W, în timp ce cu un CRI de 90 nu poate depăși 387-406 lm / W ^[4] .

Lumenul nu trebuie confundat cu cuvintele Ansi Lumen, care reprezintă rezultatul măsurării fluxului luminos în condițiile standard sugerate deAmerican National Standards Institute . ^[5]

Diferența dintre lux și lumen

Luxul și lumenul sunt două măsuri diferite ale fluxului luminos, dar în timp ce lumenul este o măsură a „cantității de lumină” pe o unitate de sferă (centrată pe sursă), luxul este o măsură a zonei iluminate plate tangente la sferice. 1 lumen pe o suprafață de 1 m² corespunde cu 1 lux , în timp ce același lumen concentrat în 1 cm² corespunde cu 10 000 lux .

În cele din urmă, nit este unitatea de măsură a luminanței, o mărime fizică optică care nu aparține Sistemului internațional de unități de măsură.

Notă

^(RO) IUPAC Gold Book, "lumen"
^ Le Système international d'unités - The International System of Units ( PDF ), ediția a IX-a, Bureau international des poids et mesures, 2020.
^ ( RO ) 2.5.3 Fotometrie - Funcția de eficiență luminoasă spectrală fotopică V (λ) , la kayelaby.npl.co.uk , Kaye & Laby - Laboratorul Național de Fizică (arhivat din original la 1 mai 2019) .
^ (EN) Geoges Zissis, Paolo Bertoldi și T. Serrenho, Update on the Status of LED-Lighting world market since 2018 (PDF), Joint Research Center - European Commission, 12 ianuarie 2021. A se vedea fig. 7 (a) la p. 10.
^ Videoproiector: ce sunt ansenii lumeni? , pe meeting-hub.net .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lemma « lumen »

linkuri externe

Calcul și vizualizare a cantităților fotometrice Arhivat la 11 iunie 2008 la Arhiva Internet . - Grafic de applet Java pentru lux / lumen / lumânare
lumeni și lumânări - ElectroYou - Articol despre cele mai importante cantități fotometrice.

Portalul de fizică

Portal de inginerie

Portal de metrologie

[iupac-1] (RO) IUPAC Gold Book, "lumen"

[2] Le Système international d'unités - The International System of Units ( PDF ), ediția a IX-a, Bureau international des poids et mesures, 2020.

[3] ( RO ) 2.5.3 Fotometrie - Funcția de eficiență luminoasă spectrală fotopică V (λ) , la kayelaby.npl.co.uk , Kaye & Laby - Laboratorul Național de Fizică (arhivat din original la 1 mai 2019) .

[4] (EN) Geoges Zissis, Paolo Bertoldi și T. Serrenho, Update on the Status of LED-Lighting world market since 2018 (PDF), Joint Research Center - European Commission, 12 ianuarie 2021. A se vedea fig. 7 (a) la p. 10.

[5] Videoproiector: ce sunt ansenii lumeni? , pe meeting-hub.net .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]