Un lumen è un’unità di misura standard utilizzata per descrivere la quantità di luce contenuta in una determinata area. Fa parte di un gruppo di misurazioni standard noto come gruppo di fotometria, che misura diversi aspetti della luce. Questo gruppo include anche unità come la candela, che misura la luminanza, e il lux, che misura l’illuminamento.
A rigor di termini, un lumen è definito come 1 candela moltiplicata per 1 steradiante, che può essere espresso come . Un’unità di misura correlata, sebbene non faccia parte delle unità standard, è la candela del piede, che viene spesso utilizzata nella fotografia e nel cinema. Per capirlo davvero, è importante capire queste unità: la candela, la candela, lo steradiante e il lux.
C’è un’importante distinzione da fare tra misure di radianza e misure di illuminamento. Quando si misura la radianza, qualcuno sta fondamentalmente guardando quanta energia rilascia direttamente una fonte di luce. Non è interessato a ciò che accade a quell’energia mentre lascia la fonte, solo a quanto è alla fonte stessa. Quando si misura l’illuminamento, al contrario, una persona sta guardando quanta di quell’energia arriva a un dato oggetto.
La footcandle, detta anche footcandle, è la misura non standard dell’illuminamento, sostanzialmente definita come quanta luce colpirebbe la superficie interna di una sfera di 1 piede (30.48 cm) di raggio se fosse accesa da una singola candela nel centro di quella sfera. Il lux è la misura standard dell’illuminamento e può essere definito semplicemente come quanta luce colpirebbe una sfera simile di 3.28 piedi (1 metro) di raggio. I due possono essere convertiti semplicemente, con 10.76 lux a 1 piede-candela.
Sia la candela che il lux fanno uso di una misura di intensità luminosa, chiamata candela. La candela era originariamente chiamata candela e si riferiva semplicemente alla quantità di energia luminosa emessa da un tipo noto di candela. Successivamente, quando è stato standardizzato, è stata scelta una definizione che si avvicinasse alla definizione precedente, in modo che le equazioni esistenti potessero rimanere le stesse. La moderna definizione di candela ha a che fare con la radiazione emessa da 1/60 di un solo centimetro quadrato di platino quando è nel punto di fusione.
Uno steradiante è un’unità di misura standard utilizzata per definire un angolo solido. La definizione tecnica è “l’angolo solido sotteso al centro di una sfera di raggio r da una porzione della superficie della sfera avente un’area di r2”. In questa definizione, sotteso ha a che fare con la relazione tra la lunghezza dell’arco e l’angolo risultante. Lo steradiante è senza unità ed è rappresentato dall’abbreviazione sr. Matematicamente, usando il metro come unità di misura, possiamo quindi definire uno steradiante come 1(sr) = m2 x m-1.
Quindi, prendendo tutto questo insieme, è più facile interpretare la definizione originale di un lumen come 1(lm) = 1(cd) x 1(sr). Un lumen, in questo caso, è una misura della quantità di flusso luminoso emesso in un’area di 1/60 di un singolo centimetro quadrato di platino al suo punto di fusione in un certo angolo. Questa misurazione viene spesso utilizzata insieme alla potenza per determinare l’efficienza luminosa di un corpo che emette luce.
Ad esempio, una normale lampadina da 100 watt ha un’efficienza luminosa di circa 17.5, emettendo 1750 lumen di luce. Una lampadina fluorescente da 13 watt, invece, ha un’efficienza di circa 56, emettendo circa 730 lumen di luce. Il sole, al contrario, ha un’efficienza di circa 93.