Lumen là gì?
Lumen (ký hiệu: lm) là đơn vị SI của quang thông, dùng để đo công suất cảm nhận được của ánh sáng nhìn thấy phát ra từ một nguồn sáng. Quang thông khác với công suất (hay thông lượng bức xạ), vốn bao gồm tất cả các bức xạ điện từ phát ra, kể cả những bức xạ không nhìn thấy được như bức xạ nhiệt (hồng ngoại). Trái lại, quang thông được tính theo một mô hình (gọi là “hàm độ chói”) mô phỏng độ nhạy của mắt người đối với các bước sóng khác nhau; phép tính trọng số này được tiêu chuẩn hóa bởi CIE và ISO.
Lumen được định nghĩa là tương đương với một candela-steradian (ký hiệu cd·sr):
1 lm = 1 cd·sr.
Một khối cầu hoàn chỉnh có góc khối bằng 4π steradian (≈ 12,56637 sr), do đó một nguồn sáng đẳng hướng (phát sáng đồng đều theo mọi hướng) có cường độ sáng là một candela sẽ có tổng quang thông bằng 1 cd × 4π sr = 4π cd·sr = 4π lm ≈ 12,57 lm.
Một lux tương đương với một lumen trên mỗi mét vuông.
Giải thích
Nếu một nguồn sáng phát ra cường độ sáng một candela đồng đều trong một góc khối một steradian, thì tổng quang thông phát ra trong góc đó là một lumen (1 cd·1 sr = 1 lm). Ngoài ra, một nguồn sáng đẳng hướng có cường độ sáng một candela sẽ phát ra tổng quang thông chính xác là 4π lumen.
Nếu nguồn sáng đó bị che một phần bởi một bán cầu hấp thụ lý tưởng, thì hệ thống đó sẽ phát ra một nửa lượng quang thông — chỉ còn 2π lumen. Cường độ sáng vẫn sẽ là một candela theo các hướng không bị che khuất.
Sự khác biệt giữa đơn vị lumen và lux là ở chỗ lux tính đến diện tích mà quang thông được phân bố. Một quang thông 1.000 lumen tập trung trong diện tích một mét vuông sẽ chiếu sáng khu vực đó với độ rọi 1.000 lux. Cùng một lượng 1.000 lumen đó, nếu được phân bố trên mười mét vuông, sẽ tạo ra độ rọi yếu hơn, chỉ 100 lux. Dưới dạng công thức, 1 lx = 1 lm/m².
Một nguồn sáng phát ra công suất một watt ánh sáng ở bước sóng mà mắt người nhạy nhất (555 nm, thuộc vùng màu lục của phổ quang học) có quang thông là 683 lumen. Do đó, một lumen tương ứng với ít nhất 1/683 watt công suất ánh sáng nhìn thấy, tùy thuộc vào phổ phân bố năng lượng của nguồn sáng.
Công suất điện tương đương của các loại đèn khác nhau
Độ sáng tối thiểu (lumen) Công suất điện tiêu thụ (watt) Đèn sợi đốt Đèn huỳnh quang compact Đèn LED Loại không chứa halogen Halogen 90 15 6 2-3 1-2 200 25 3-5 3 450 40 29 9-11 5-8 800 60 13-15 8-12 1,100 75 53 18-20 10-16 1,600 100 72 24-28 14-17 2,400 150 30-52 24-30 3,100 200 49-75 32 4,000 300 75-100 40.5
Công suất sáng của máy chiếu
ANSI lumens Độ sáng của các máy chiếu (bao gồm cả máy chiếu video) thường được đo bằng đơn vị lumen. Một quy trình tiêu chuẩn để kiểm tra máy chiếu đã được Viện Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ thiết lập, trong đó bao gồm việc lấy trung bình của nhiều phép đo được thực hiện tại các vị trí khác nhau.
Vì mục đích tiếp thị, quang thông của các máy chiếu đã được kiểm tra theo quy trình này có thể được ghi dưới dạng “ANSI lumen” để phân biệt với những máy được thử nghiệm bằng các phương pháp khác.
Các phép đo theo tiêu chuẩn ANSI nhìn chung chính xác hơn so với những kỹ thuật đo khác được sử dụng trong ngành công nghiệp máy chiếu. Điều này giúp việc so sánh các máy chiếu dựa trên thông số độ sáng trở nên dễ dàng hơn.
Lumen đỉnh
Lumen đỉnh là thước đo công suất sáng thường được sử dụng cho các máy chiếu video CRT. Việc kiểm tra sử dụng một mẫu hình ảnh thử, trong đó khoảng 10% hoặc 20% diện tích hình ảnh ở trung tâm màn hình là màu trắng, phần còn lại là màu đen. Lượng ánh sáng được đo chỉ trong khu vực trung tâm này. Do những hạn chế của máy chiếu video CRT, chúng có thể tạo ra độ sáng cao hơn khi chỉ có một phần nhỏ nội dung hình ảnh đạt độ sáng cực đại.
Ví dụ, máy chiếu video CRT Sony VPH-G70Q có thể tạo ra 1200 lumen đỉnh nhưng chỉ đạt 200 lumen theo tiêu chuẩn ANSI.
Công suất sáng màu
Độ sáng đo tổng lượng ánh sáng được chiếu ra, tính bằng lumen. Thông số độ sáng màu đo riêng từng màu đỏ, lục và lam trên một lưới gồm chín điểm, sử dụng cùng phương pháp như khi đo độ sáng tổng thể.
Đơn vị quang học trong hệ SI
Các đại lượng quang học trong hệ SI
Đại lượng Đơn vị Thứ nguyên Ghi chú Tên gọi Ký hiệu Tên gọi Ký hiệu Năng lượng sáng Qᵥ lumen-giây lm·s T·J Đơn vị lumen-giây đôi khi còn được gọi là talbot. Quang thông, công suất sáng Φᵥ lumen (= candela·steradian) lm (= cd·sr) J Năng lượng sáng phát ra trong một đơn vị thời gian. Cường độ sáng Iᵥ candela (= lumen trên mỗi steradian) cd (= lm/sr) J Quang thông trên mỗi đơn vị góc khối. Độ chói Lᵥ candela trên mét vuông cd/m² (= lm/(sr·m²)) L⁻²·J Quang thông trên mỗi đơn vị góc khối và trên mỗi đơn vị diện tích chiếu của nguồn sáng. Đơn vị candela trên mét vuông đôi khi còn được gọi là nit. Độ rọi Eᵥ lux (= lumen trên mét vuông) lx (= lm/m²) L⁻²·J Quang thông chiếu tới một bề mặt. Độ phát sáng, suất phát sáng Mᵥ lumen trên mét vuông lm/m² L⁻²·J Quang thông phát ra từ một bề mặt. Độ phơi sáng sáng, liều sáng Hᵥ lux-giây lx·s L⁻²·T·J Độ rọi tích lũy theo thời gian. Mật độ năng lượng sáng ωᵥ lumen-giây trên mét khối lm·s/m³ L⁻³·T·J Hiệu suất phát sáng của bức xạ K lumen trên watt lm/W M⁻¹·L⁻²·T³·J Tỷ số giữa quang thông và thông lượng bức xạ. Hiệu suất phát sáng của nguồn sáng η lumen trên watt lm/W M⁻¹·L⁻²·T³·J Tỷ số giữa quang thông và công suất điện tiêu thụ. Hiệu quả sáng, hệ số sáng V 1 Hiệu suất phát sáng được chuẩn hóa theo giá trị cực đại có thể đạt được.
