Lumen (đơn vị ánh sáng)

Lumen (ký hiệu: lm) là một đơn vị đo lường quang thông trong hệ SI, dùng để đo tổng lượng ánh sáng khả kiến phát ra từ một nguồn sáng. Khác với công suất (hay thông lượng bức xạ), lumen đo lường ánh sáng theo độ nhạy của mắt người đối với các bước sóng khác nhau. Một lux bằng một lumen trên một mét vuông.

Lumen được định nghĩa dựa trên đơn vị candela như sau:

1 lm = 1 cd × sr.

Trong không gian ba chiều, góc khối là 4π steradian. Do đó, một nguồn sáng phát ra đều một candela theo mọi hướng có tổng quang thông là 1 cd × 4π sr = 4π cd⋅sr ≈ 12.57 lumens

Giải thích

Khi một nguồn sáng phát ra cường độ một candela đều trên một góc khối một steradian, tổng quang thông phát ra trong góc đó là một lumen (1 cd · 1 sr = 1 lm). Hơn nữa, một nguồn sáng đẳng hướng với cường độ một candela sẽ phát ra tổng cộng 4π lumen. Nếu nguồn sáng này bị che phủ một phần bởi một bán cầu hấp thụ lý tưởng, tổng quang thông phát ra sẽ giảm xuống một nửa, tức là 2π lumen, trong khi cường độ sáng vẫn giữ nguyên là một candela ở các hướng không bị che khuất.

Lumen có thể được xem như là một đơn vị đo tổng lượng ánh sáng khả kiến phát ra từ một nguồn hoặc tập trung trong một góc cụ thể. Số lượng candela hoặc lumen từ một nguồn phụ thuộc vào phổ ánh sáng của nó và phản ứng của mắt người, được thể hiện qua chức năng độ sáng.

Sự khác biệt giữa lumen và lux là lux tính đến diện tích mà thông lượng ánh sáng được phân bổ. Một nguồn sáng phát ra 1000 lumen và tập trung trên một mét vuông sẽ cung cấp độ sáng 1000 lux cho khu vực đó. Ngược lại, 1000 lumen trải rộng trên mười mét vuông sẽ chỉ tạo ra độ sáng 100 lux. Về mặt toán học, 1 lx = 1 lm/m².

Một nguồn sáng phát ra công suất một watt ánh sáng có bước sóng 555 nm (trong vùng màu xanh lá cây của quang phổ), mà mắt người nhận thấy hiệu quả nhất, sẽ có quang thông là 683 lumen. Do đó, một lumen đại diện cho ít nhất 1/683 watt năng lượng ánh sáng khả kiến, tùy thuộc vào sự phân bố quang phổ của nguồn sáng.

Thông lượng ánh sáng của đèn

Đèn chiếu sáng thường được dán nhãn theo lượng ánh sáng phát ra bằng lumen; trong nhiều khu vực pháp lý, điều này là bắt buộc theo luật. Ví dụ, từ ngày 1 tháng 9 năm 2010, luật của Liên minh Châu Âu yêu cầu các thiết bị chiếu sáng phải được dán nhãn chủ yếu theo thông lượng phát sáng (lm), thay vì công suất điện (W). Sự thay đổi này dựa trên chỉ thị EuP (Directive for Energy-using Products) của Liên minh. Theo tiêu chuẩn của Liên minh Châu Âu, một bóng đèn tiết kiệm năng lượng có hiệu suất ánh sáng tối thiểu là 700–750 lm nếu nó tương đương với bóng đèn tungsten 60 W.

Một đèn huỳnh quang compact với công suất 23 W phát ra khoảng 1400-1600 lm. Nhiều đèn huỳnh quang compact và các nguồn sáng thay thế khác được dán nhãn với công suất tương đương với bóng đèn sợi đốt cụ thể. Dưới đây là bảng thể hiện lượng ánh sáng điển hình của bóng đèn sợi đốt thông thường và các đèn tương đương.