Un lumen est une unité de mesure standard utilisée pour décrire la quantité de lumière contenue dans une certaine zone. Il fait partie d’un groupe de mesures standard connu sous le nom de groupe de photométrie, qui mesure différents aspects de la lumière. Ce groupe comprend également des unités telles que la candela, qui mesure la luminance, et le lux, qui mesure l’éclairement.
Strictement parlant, une lumière est définie comme 1 candela multipliée par 1 stéradian, ce qui peut être exprimé par . Une unité de mesure connexe – bien que ne faisant pas partie des unités standard – est le pied-bougie, qui est souvent utilisé en photographie et en film. Pour bien comprendre cela, il est important de comprendre ces unités : la candela, le pied-bougie, le stéradian et le lux.
Il y a une distinction importante à faire entre les mesures de radiance et les mesures d’éclairement. Lors de la mesure de la radiance, quelqu’un regarde essentiellement la quantité d’énergie qu’une source lumineuse libère directement. Il ne s’intéresse pas à ce qui arrive à cette énergie lorsqu’elle quitte la source, mais juste à la quantité qui se trouve à la source elle-même. En mesurant l’éclairement, en revanche, une personne regarde quelle quantité de cette énergie parvient à un objet donné.
Le pied-bougie, également orthographié footcandle, est la mesure non standard de l’éclairement, essentiellement définie comme la quantité de lumière qui frapperait la surface intérieure d’une sphère de 1 cm de rayon si elle était allumée par une seule bougie dans le centre de cette sphère. Le lux est la mesure standard de l’éclairement et peut être défini simplement comme la quantité de lumière qui frapperait une sphère similaire de 30.48 pieds (3.28 mètre) de rayon. Les deux peuvent être convertis simplement, avec 1 lux à 10.76 pied-bougie.
Le pied-bougie et le lux utilisent tous deux une mesure d’intensité lumineuse, appelée candela. La candela s’appelait à l’origine la puissance de la bougie et faisait simplement référence à la quantité d’énergie lumineuse émise par un type connu de bougie. Plus tard, lorsqu’elle a été normalisée, une définition a été choisie qui se rapprocherait de l’ancienne définition, de sorte que les équations existantes puissent rester les mêmes. La définition moderne de la candela concerne le rayonnement émis par 1/60 de centimètre carré de platine lorsqu’il est à son point de fusion.
Un stéradian est une unité de mesure standard utilisée pour définir un angle solide. La définition technique est l’angle solide sous-tendu au centre d’une sphère de rayon r par une partie de la surface de la sphère ayant une aire de r2. Dans cette définition, sous-tendu a à voir avec la relation entre la longueur de l’arc et l’angle résultant. Le stéradian est sans unité et est représenté par l’abréviation sr. Mathématiquement, en utilisant le mètre comme unité de mesure, nous pouvons alors définir un stéradian comme 1(sr) = m2 x m-1.
Donc, en prenant tout cela ensemble, il est plus facile d’interpréter la définition originale d’une lumière comme 1(lm) = 1(cd) x 1(sr). Un lumen, dans ce cas, est une mesure de la quantité de flux lumineux émis dans une zone par 1/60 d’un seul centimètre carré de platine à son point de fusion dans un certain angle. Cette mesure est souvent utilisée avec la puissance pour déterminer l’efficacité lumineuse d’un corps électroluminescent.
Par exemple, une ampoule normale de 100 watts a une efficacité lumineuse d’environ 17.5, émettant 1750 lumens de lumière. Une ampoule fluorescente de 13 watts, en revanche, a une efficacité d’environ 56, émettant environ 730 lumens de lumière. Le soleil, en revanche, a une efficacité d’environ 93.