Λουξ (μονάδα μέτρησης)

Ένα μετρητικό όργανο λουξ για την μέτρηση φωτεινότητας σε χώρους εργασίας.

Το λουξ (lux, σύμβολο: lx) είναι η μονάδα SI του φωτισμού που μετράει την φωτεινή ισχύ ανά περιοχή. Χρησιμοποιείται στη φωτομέτρηση ως ένα μέτρο της έντασης που προσπίπτει ή περνά μέσα από μια επιφάνεια όπως λαμβάνεται από το ανθρώπινο μάτι. Είναι ανάλογο προς την ραδιομετρική μονάδα βατ ανά τετραγωνικό μέτρο αλλά με τη δύναμη σε κάθε μήκος κύματος να σταθμίζεται ανάλογα με τη λειτουργία της φωτεινότητας, ένα τυποποιημένο μοντέλο της ανθρώπινης οπτικής αντίληψης.

Επεξήγηση

Φωτεινότητα (Illuminance) ονομάζεται ένα μέτρο του πόσο φωτεινή ροή απλώνεται σε μια δεδομένη περιοχή. Κάποιος μπορεί να σκεφτεί την φωτεινή ροή (μετρήσιμη σε lumens) ως ένα μέτρο του συνολικού «ποσού» του ορατού παρόντος φωτός, και το illuminance ως ένα μέτρο της έντασης του φωτισμού σε μια επιφάνεια. Μια δεδομένη ποσότητα του φωτός θα φωτίσει μια επιφάνεια πιο αμυδρά αν έχει εξαπλωθεί σε μια ευρύτερη περιοχή, έτσι η φωτεινότητα είναι αντιστρόφως ανάλογο της περιοχής.

Ένα lux είναι ίσο με ένα lumen ανά τετραγωνικό μέτρο

1 lx = 1 lm/m² = 1 cd·sr·m^–2.

Ροή 1.000 lumens, συγκεντρωμένη σε ένα χώρο ενός τετραγωνικού μέτρου ισούται με φωτεινότητα 1.000 lux. Ωστόσο τα ίδια 1.000 lumens απλωμένα σε μία επιφάνεια δέκα τετραγωνικών μέτρων παράγουν μία μειωμένης εντάσεως φωτεινότητας ίση με 100 lux.

Η επίτευξη φωτεινότητας 500 luχ σε μία κουζίνα μπορεί να επιτευχθεί με ένα φωτιστικό σώμα με λαμπτήρα φθορισμού που παράγει 12.000 lumens. Για να φωτιστεί ένα πάτωμα εργοστασίου με 12 φορές μεγαλύτερη την περιοχή της κουζίνας θα απαιτούσε 12 τέτοια φωτιστικά. Έτσι, για να φωτιστεί μία μεγαλύτερη περιοχή στην οποία θα έχουμε 500 luχ χρειάζεται μεγαλύτερος αριθμός lumens.

Όπως και με τις άλλες μονάδες SI, τα προθέματα του συστήματος μπορούν να χρησιμοποιηθούν και εδώ Π.Χ 1 kilolux (klx) ισούται με 1.000 lux.

Φωτεινότητα	Παράδειγμα
10−4 lux	Αστροφεγγιά συννεφιασμένος ουρανός.
0,002 lux	Καθαρός ουρανός χωρίς φεγγάρι
0,01 lux	1/4 του φεγγαριού
0,27 lux	Πανσέληνος με καθαρό ουρανό
1 lux	Πανσέληνος πάνω από τροπικά γεωγραφικά πλάτη
3,4 lux	Σκοτεινό όριο του αστικού λυκόφωτος κάτω από ένα καθαρό ουρανό
50 lux	Οικογενειακό σαλόνι
80 lux	Διάδρομος / τουαλέτα
100 lux	Πολύ σκοτεινή συννεφιασμένη μέρα
320–500 lux	Φωτισμός γραφείου
400 lux	Ανατολή ή δύση του ηλίου σε μια σαφή ημέρα.
1.000 lux	Μερικώς νεφελώδης Ημέρα Τυπικός φωτισμός τηλεοπτικού στούντιο
10.000–25.000 lux	Πλήρες φως της ημέρας (όχι άμεσο ηλιακό φως)
32.000–130.000 lux	Άμεσο ηλιακό φως

Σχέση μεταξύ του φωτισμού και της ακτινοβολίας

Όπως όλες οι φωτομετρικές μονάδες έτσι και το lux έχει μια αντίστοιχη "ραδιομετρική" μονάδα.Η διαφορά μεταξύ της φωτομετρικής μονάδας και της αντίστοιχης ραδιομετρικής μονάδας του lux είναι ότι η ραδιομετρική μονάδα του βασίζεται σε φυσικές δυνάμεις, με όλα τα μήκη κύματος ίσα σταθμισμένα, ενώ οι φωτομετρικές μονάδες λαμβάνουν υπόψιν το γεγονός ότι το ανθρώπινο οπτικό σύστημα είναι πιο ευαίσθητο σε κάποια μήκη κύματος από κάποια άλλα και ως εκ τούτου σε κάθε μήκος κύματος δίνεται ένα διαφορετικό βάρος.

Η κορυφή (Peak) λειτουργίας της φωτεινότητας είναι στα 555 nm (πράσινο) το οπτικό σύστημα του ματιού είναι πιο ευαίσθητο στο φως αυτού του μήκους κύματος από οποιουδήποτε άλλου. Για το μονοχρωματικό φως αυτού του μήκους κύματος, η ακτινοβολία που απαιτείται για να κάνει ένα lux είναι 1,464 mW/m2. Δηλαδή, μπορεί κάποιος να επιτύχει 683,002 lux ανα W/m2 (η lumens ανα watt) σε αυτό το μήκος κύματος. Άλλα μήκη κύματος του ορατού φωτός παράγουν λιγότερα lumens ανά watt. Η λειτουργία φωτεινότητας πέφτει στο μηδέν για τα μήκη κύματος έξω από το ορατό φάσμα.

Για μια φωτεινή πηγή με ανάμεικτα μήκη κύματος ο αριθμός των lumens ανά watt μπορεί να υπολογιστεί με τη βοήθεια της συνάρτησης φωτεινότητας. Για να εμφανιστεί εύλογα «λευκή», μια πηγή φωτός δεν μπορεί να αποτελείται αποκλειστικά από το πράσινο φως για το οποίο οι οπτικοί φωτοϋποδοχείς του ματιού είναι πιο ευαίσθητοι, αλλά πρέπει να περιλαμβάνει ένα πλούσιο μείγμα των κόκκινων και μπλε μηκών κύματος στα οποία είναι λιγότερο ευαίσθητοι.

Αυτό σημαίνει ότι οι λευκές (ή υπόλευκες) φωτεινές πηγές παράγουν πολύ λιγότερα lumens ανά watt από το θεωρητικό ανώτατο όριο των 683 lumens ανά watt. Η αναλογία μεταξύ του πραγματικού αριθμού των lumens ανά watt και τη θεωρητική μέγιστη εκφράζεται ως ένα ποσοστό γνωστό ως φωτεινή απόδοση (luminous efficiency). Για παράδειγμα, ένα τυπικός λαμπτήρας πυρακτώσεως έχει μια φωτεινή απόδοση μόνο περίπου 2%.

Στην πραγματικότητα κάθε μάτι διαφέρει στην αντίληψη της φωτεινής λειτουργίας. Ωστόσο, οι φωτομετρικές μονάδες καθορίζονται με ακρίβεια και είναι ακριβώς μετρήσιμες. Βασίζονται σε ένα κοινά αποδεκτό πρότυπο λειτουργίας φωτεινότητας το οποίο βασίζεται σε μετρήσεις των φασματικών χαρακτηριστικών της οπτικής υποδοχής φωτογραφίας σε πολλά ανθρώπινα μάτια.

Χρήση σε προδιαγραφές βιντεοκάμερας

Προδιαγραφές για τις βιντεοκάμερες όπως οι camcorders και οι κάμερες παρακολούθησης συχνά περιλαμβάνουν ένα ελάχιστο επίπεδο φωτισμού σε lux στο οποίο η κάμερα θα καταγράψει μια ικανοποιητική εικόνα. Μια κάμερα με ικανότητα λήψεως χαμηλού φωτισμού θα έχει χαμηλότερο δείκτη lux. Οι φωτογραφικές μηχανές δεν χρησιμοποιούν τις εν λόγω προδιαγραφές αφού πλέον οι χρόνοι έκθεσης μπορεί γενικά να χρησιμοποιηθούν για να τραβήξουν τις εικόνες σε πολύ χαμηλά επίπεδα φωτισμού, σε αντίθεση με την περίπτωση στις βιντεοκάμερες, όπου ο μέγιστος χρόνος έκθεσης καθορίζεται από τον ρυθμό καρέ.

Μη-SI μονάδες Φωτεινότητας

Η αντίστοιχη μονάδα στις αγγλικές και αμερικανικές παραδοσιακές μονάδες είναι το foot-candle. Ένα foot candle είναι περίπου 10,76391 lux.

Ένα phot (ph) ισούται με 10 kilolux.

Ένα nox (nx) ισούται με 1 millilux.

Παραπομπές

• NIST Guide to SI Units - 9 Rules and Style Conventions for Spelling Unit Names, National Institute of Standards and Technology
• a b c d e f Paul Schlyter, Radiometry and photometry in astronomy FAQ (2006)
• "Petzl reference system for lighting performance". Retrieved 2007-04-24.
• Bunning, Erwin; and Moser, Ilse (April 1969). "Interference of moonlight with the photoperiodic measurement of time by plants, and their adaptive reaction". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 62 (4): 1018–1022. Bibcode 1969PNAS...62.1018B. doi:10.1073/pnas.62.4.1018. PMC 223607. PMID 16591742. Retrieved 2006-11-10.
• "Electro-Optics Handbook" (pdf). burle.com. p. 63.
• Pears, Alan (June, 1998). "Chapter 7: Appliance technologies and scope for emission reduction" (PDF). Strategic Study of Household Energy and Greenhouse Issues. Australian Greenhouse Office. p. 61. Retrieved 2008-06-26.
• Australian Greenhouse Office (May, 2005). "Chapter 5: Assessing lighting savings". Working Energy Resource and Training Kit: Lighting. Archived from the original on April 15, 2007. Retrieved March 13, 2007 .
• "Low-Light Performance Calculator".
• "How to use a lux meter (Australian recommendation)".
• "Illumination". Regulations (Standards - 29 CFR). Occupational Safety and Health Administration, US Dept. of Labor.
• European law UNI EN 12464

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Radiometry and photometry FAQ Professor Jim Palmer's Radiometry FAQ page (University of Arizona).