Lumen adalah satuan ukuran standar yang digunakan untuk menggambarkan seberapa banyak cahaya yang terkandung di area tertentu. Ini adalah bagian dari kelompok pengukuran standar yang dikenal sebagai kelompok fotometri, yang mengukur berbagai aspek cahaya. Kelompok ini juga mencakup unit seperti candela, yang mengukur pencahayaan, dan lux, yang mengukur pencahayaan.
Sebenarnya, lumen didefinisikan sebagai 1 candela dikalikan dengan 1 steradian, yang dapat dinyatakan sebagai . Unit pengukuran yang terkait — meskipun bukan bagian dari unit standar — adalah foot-candle, yang sering digunakan dalam fotografi dan film. Untuk benar-benar memahami hal ini, penting untuk memahami unit-unit ini: candela, foot-candle, steradian, dan lux.
Ada perbedaan penting yang harus dibuat antara ukuran pancaran dan ukuran iluminasi. Saat mengukur pancaran, seseorang pada dasarnya melihat berapa banyak energi yang dilepaskan oleh sumber cahaya secara langsung. Dia tidak tertarik pada apa yang terjadi pada energi itu ketika energi itu meninggalkan sumbernya, hanya pada seberapa banyak energi itu berada di sumber itu sendiri. Sebaliknya, ketika mengukur iluminasi, seseorang melihat seberapa banyak energi itu mencapai objek tertentu.
Foot-candle, juga dieja footcandle, adalah ukuran iluminasi non-standar, yang pada dasarnya didefinisikan sebagai seberapa banyak cahaya yang akan mengenai permukaan bagian dalam bola dalam radius 1 kaki (30.48 cm) jika dinyalakan oleh satu lilin di pusat bola itu. Lux adalah ukuran standar penerangan, dan dapat didefinisikan secara sederhana sebagai seberapa banyak cahaya yang akan mengenai bola serupa dengan radius 3.28 kaki (1 meter). Keduanya dapat dikonversi secara sederhana, dengan 10.76 lux menjadi 1 foot-candle.
Baik foot-candle dan lux menggunakan ukuran intensitas cahaya, yang disebut candela. Candela awalnya disebut candlepower dan hanya mengacu pada jumlah energi cahaya yang dipancarkan oleh jenis lilin yang diketahui. Kemudian, ketika distandarisasi, definisi dipilih yang akan mendekati definisi yang lebih lama, sehingga persamaan yang ada bisa tetap sama. Definisi modern candela berkaitan dengan radiasi yang dipancarkan oleh 1/60 sentimeter persegi platinum ketika berada pada titik lelehnya.
Steradian adalah satuan ukuran standar yang digunakan untuk menentukan sudut padat. Definisi teknisnya adalah “sudut padat yang dibentuk di pusat bola berjari-jari r oleh sebagian permukaan bola yang memiliki luas r2”. Dalam definisi ini, subtended berkaitan dengan hubungan antara panjang busur dan sudut yang dihasilkan. Steradian tidak memiliki unit dan diwakili oleh singkatan sr. Secara matematis, dengan menggunakan meter sebagai satuan pengukuran, kita dapat mendefinisikan steradian sebagai 1(sr) = m2 x m-1.
Jadi, dengan menggabungkan semua ini, lebih mudah untuk menafsirkan definisi asli lumen sebagai 1(lm) = 1(cd) x 1(sr). Satu lumen, dalam hal ini, adalah ukuran jumlah fluks cahaya yang dipancarkan ke suatu area dengan 1/60 sentimeter persegi tunggal platinum pada titik lelehnya ke dalam sudut tertentu. Pengukuran ini sering digunakan bersama dengan watt untuk menentukan efisiensi cahaya dari benda yang memancarkan cahaya.
Misalnya, bola lampu 100 watt normal memiliki efisiensi cahaya sekitar 17.5, memancarkan 1750 lumen cahaya. Bola lampu neon 13 watt, sebaliknya, memiliki efisiensi sekitar 56, memancarkan sekitar 730 lumen cahaya. Matahari, sebaliknya, memiliki efisiensi sekitar 93.