Люмены — единицы измерения светового потока¶
Люмен (обозначение: лм, от лат. lumen — «свет») — единица измерения светового потока в Международной системе единиц (СИ). Световой поток характеризует количество световой энергии, воспринимаемой человеческим глазом в единицу времени, и учитывает различную чувствительность зрения к излучению разной длины волны. Один люмен равен световому потоку, излучаемому точечным идеальным источником изотропного излучения (равномерно во все стороны) мощностью 1 ватт при частоте 540·10¹² герц, что соответствует зелёной части видимого спектра, где зрение человека максимально чувствительно.
¶Физическая сущность
Световой поток, измеряемый в люменах, связан с мощностью излучения, но не совпадает с ней. Глаз человека неодинаково воспринимает разные длины волн: максимальная чувствительность приходится на зелёный свет (около 555 нм), а к красному и фиолетовому краям видимого спектра чувствительность резко падает. Поэтому источник мощностью 1 Вт, испускающий только зелёный свет, даст поток около 683 люмен, тогда как источник такой же мощности, излучающий, например, красный свет, даст значительно меньший поток. Эта зависимость описывается функцией яркостной световой эффективности, заданной стандартными кривыми спектральной чувствительности человеческого зрения.
¶Соотношение с другими единицами
Световой поток в люменах связан с рядом других фотометрических величин:
| Величина | Единица | Связь с люменом |
|---|---|---|
| Световой поток | люмен (лм) | основная единица |
| Сила света | кандела (кд) | 1 кд = 1 лм/ср |
| Освещённость | люкс (лк) | 1 лк = 1 лм/м² |
| Светимость | стильб (сб) | 1 сб = 10⁴ лм/(м²·ср) |
| Яркость | кандела на квадратный метр | 1 кд/м² = 1 лм/(ср·м²) |
Ключевое соотношение: освещённость в люксах — это световой поток в люменах, распределённый по площади. Если поток 1000 лм равномерно освещает площадь 10 м², освещённость составит 100 лк.
¶История
Единица люмен была введена в 1948 году на X Генеральной конференции по мерам и весам вместе с новым определением канделы. Ранее фотометрические величины определялись через свойства конкретных эталонных источников, что делало измерения зависимыми от образцов. Новое определение основывало канделу на излучении абсолютно чёрного тела при температуре замерзания платины (2042 К), а люмен выводился из канделы через стерадиан. В 1979 году определение канделы было уточнено: за эталон приняли излучение абсолютно чёрного тела при температуре плавления платины (2046 К). В 2019 году, в рамках очередной ревизии СИ, определение канделы было переформулировано через фиксированное значение фотометрической эффективности монохроматического излучения 683 лм/Вт при частоте 540·10¹² Гц, а сам люмен остался производной единицей.
¶Применение
Люмены широко используются для характеристики источников света. Лампы накаливания мощностью 60 Вт дают световой поток около 700–800 лм, светодиодные лампы аналогичной светоотдачи потребляют 7–10 Вт. В России и Европе маркировка ламп по световому потоку обязательна: потребитель сравнивает лампы именно по люменам, а не по ваттам, поскольку разные технологии дают разное количество света на ватт мощности.
В фотографии и кинематографии люмены используются для характеристики мощности проекторов: бытовые проекторы дают 1000–3000 лм, кинотеатральные — десятки и сотни тысяч люмен. В авиации и автомобильной промышленности по световому потоку фар нормируются предельные значения, а в светодиодном освещении люмены служат основой для сравнения энергоэффективности — показатель «люмен на ватт» (лм/Вт) определяет световую отдачу источника.
¶Световая отдача
Световая отдача — отношение светового потока к мощности, потребляемой источником, измеряется в люменах на ватт. Теоретический предел для видимого монохроматического излучения — 683 лм/Вт (зелёный свет). Практические значения: лампа накаливания — 10–15 лм/Вт, люминесцентная лампа — 50–100 лм/Вт, светодиод — 80–200 лм/Вт, натриевая лампа высокого давления — до 150 лм/Вт. Разница в световой отдаче объясняет переход осветительной техники от ламп накаливания к светодиодам.
¶См. также
- Кандела
- Люкс (единица измерения)
- Стерадиан
- Световой поток
¶Источники
- Международная система единиц (СИ), 9-е издание, BIPM, 2019
- ГОСТ 8.586.1-2005. Государственная система обеспечения единицы измерений. Фотометрические и цветовые величины
- ГОСТ 26131-84. Лампы накаливания. Технические условия
- Белкин В. И. Основы светотехники. Учебник для вузов
- Гуревич М. Ф. Светотехника. Учебное пособие