Un lumen es una unidad de medida estándar que se usa para describir cuánta luz hay en un área determinada. Es parte de un grupo de medidas estándar conocido como grupo de fotometría, que miden diferentes aspectos de la luz. Este grupo también incluye unidades como la candela, que mide la luminancia, y el lux, que mide la iluminancia.
Estrictamente hablando, un lumen se define como 1 candela multiplicada por 1 estereorradián, que se puede expresar como. Una unidad de medida relacionada, aunque no forma parte de las unidades estándar, es el pie candela, que se utiliza a menudo en fotografía y cine. Para comprender esto realmente, es importante comprender estas unidades: la candela, el pie-candela, el estereorradián y el lux.
Debe hacerse una distinción importante entre las medidas de resplandor y las medidas de iluminancia. Al medir el resplandor, alguien básicamente está mirando cuánta energía está liberando directamente una fuente de luz. No está interesado en lo que le sucede a esa energía cuando sale de la fuente, solo en cuánto hay en la fuente misma. Al medir la iluminancia, por el contrario, una persona está mirando cuánta de esa energía llega a un objeto dado.
La vela de pie, también deletreada vela de pie, es la medida no estándar de iluminancia, básicamente definida como cuánta luz golpearía la superficie interior de una esfera de 1 pie (30.48 cm) de radio si estuviera encendida por una sola vela en el centro de esa esfera. El lux es la medida estándar de iluminancia y se puede definir simplemente como la cantidad de luz que incidiría en una esfera similar de 3.28 pies (1 metro) de radio. Los dos se pueden convertir simplemente, con 10.76 lux a 1 pie de vela.
Tanto el pie-candela como el lux utilizan una medida de intensidad luminosa, llamada candela. La candela originalmente se llamaba potencia de las velas y simplemente se refería a la cantidad de energía luminosa emitida por un tipo conocido de vela. Más tarde, cuando se estandarizó, se eligió una definición que se aproximara a la definición anterior, de modo que las ecuaciones existentes pudieran seguir siendo las mismas. La definición moderna de candela tiene que ver con la radiación emitida por 1/60 de un centímetro cuadrado de platino cuando está en su punto de fusión.
Un estereorradián es una unidad de medida estándar que se utiliza para definir un ángulo sólido. La definición técnica es «el ángulo sólido subtendido en el centro de una esfera de radio r por una porción de la superficie de la esfera que tiene un área de r2». En esta definición, subtendido tiene que ver con la relación entre la longitud del arco y el ángulo resultante. El estereorradián no tiene unidades y está representado por la abreviatura sr. Matemáticamente, usando el metro como unidad de medida, podemos definir un estereorradián como 1 (sr) = m2 x m-1.
Entonces, tomando todo esto en conjunto, es más fácil interpretar la definición original de lumen como 1 (lm) = 1 (cd) x 1 (sr). Un lumen, en este caso, es una medida de la cantidad de flujo luminoso emitido en un área por 1/60 de un solo centímetro cuadrado de platino en su punto de fusión en un cierto ángulo. Esta medida se usa a menudo junto con la potencia para determinar la eficiencia luminosa de un cuerpo emisor de luz.
Por ejemplo, una bombilla normal de 100 vatios tiene una eficiencia luminosa de aproximadamente 17.5 y emite 1750 lúmenes de luz. Una bombilla fluorescente de 13 vatios, por el contrario, tiene una eficiencia de aproximadamente 56 y emite alrededor de 730 lúmenes de luz. El sol, en cambio, tiene una eficiencia de alrededor de 93.