Un lumen este o unitate de măsură standard utilizată pentru a descrie câtă lumină este conținută într-o anumită zonă. Face parte dintr-un grup de măsurători standard cunoscut sub numele de grup de fotometrie, care măsoară diferite aspecte ale luminii. Acest grup include, de asemenea, unități precum candela, care măsoară luminanța și luxul, care măsoară iluminarea.
Strict vorbind, un lumen este definit ca 1 candela înmulțită cu 1 steradian, care poate fi exprimat ca . O unitate de măsură asociată – deși nu face parte din unitățile standard – este lumânarea piciorului, care este adesea folosită în fotografie și film. Pentru a înțelege cu adevărat acest lucru, este important să înțelegeți aceste unități: candela, lumânarea piciorului, steradianul și luxul.
Trebuie făcută o distincție importantă între măsurile de strălucire și măsurile de iluminare. Când măsoară strălucirea, cineva se uită practic la câtă energie eliberează direct o sursă de lumină. El nu este interesat de ceea ce se întâmplă cu acea energie atunci când părăsește sursa, doar de cât de mult este la sursă în sine. Când măsoară iluminarea, dimpotrivă, o persoană se uită la cât de mult din acea energie ajunge la un obiect dat.
Lumânarea-picior, de asemenea scrisă lumânare-picior, este măsura non-standard a iluminării, definită practic ca cantitatea de lumină care ar atinge suprafața interioară a unei sfere cu o rază de 1 picior (30.48 cm) dacă ar fi aprinsă de o singură lumânare în centrul acelei sfere. Luxul este măsura standard de iluminare și poate fi definită simplu ca câtă lumină ar lovi o sferă similară de 3.28 picioare (1 metru) în rază. Cele două pot fi convertite simplu, cu 10.76 lux la 1 picior-lumânare.
Atât lumânarea-picior, cât și luxul folosesc o măsură de intensitate luminoasă, numită candela. Candela a fost numită inițial puterea lumânării și pur și simplu se referea la cantitatea de energie luminoasă emisă de un tip cunoscut de lumânare. Ulterior, când a fost standardizat, s-a ales o definiție care să aproximeze definiția mai veche, astfel încât ecuațiile existente să poată rămâne aceleași. Definiția modernă a candelei are de-a face cu radiația emisă de 1/60 dintr-un singur centimetru pătrat de platină atunci când se află la punctul său de topire.
Un steradian este o unitate de măsură standard utilizată pentru a defini un unghi solid. Definiția tehnică este „unghiul solid subîntins în centrul unei sfere cu raza r de o porțiune a suprafeței sferei având o zonă de r2”. În această definiție, subtended are de-a face cu relația dintre lungimea arcului și unghiul rezultat. Steradianul este fără unitate și este reprezentat de abrevierea sr. Matematic, folosind metrul ca unitate de măsură, putem defini apoi un steradian ca 1(sr) = m2 x m-1.
Deci, luând toate acestea împreună, este mai ușor să interpretăm definiția originală a unui lumen ca 1(lm) = 1(cd) x 1(sr). Un lumen, în acest caz, este o măsură a cantității de flux luminos emis într-o zonă cu 1/60 dintr-un singur centimetru pătrat de platină la punctul său de topire într-un anumit unghi. Această măsurătoare este adesea folosită împreună cu puterea pentru a determina eficiența luminoasă a unui corp emițător de lumină.
De exemplu, un bec normal de 100 wați are o eficiență luminoasă de aproximativ 17.5, emițând 1750 de lumeni de lumină. Un bec fluorescent de 13 wați, în schimb, are o eficiență de aproximativ 56, emitând în jur de 730 de lumeni de lumină. Soarele, în schimb, are o eficiență de aproximativ 93.