En lumen är en enhet av standardmått som används för att beskriva hur mycket ljus som finns i ett visst område. Det är en del av en grupp standardmätningar som kallas fotometrigruppen, som mäter olika aspekter av ljus. Denna grupp inkluderar även enheter som candela, som mäter luminans, och lux, som mäter luminans.
Strängt taget definieras ett lumen som 1 candela multiplicerat med 1 steradian, vilket kan uttryckas som . En relaterad måttenhet – även om den inte ingår i standardenheterna – är fotljuset, som ofta används inom fotografi och film. För att verkligen förstå detta är det viktigt att förstå dessa enheter: candela, fotljus, steradian och lux.
Det finns en viktig skillnad att göra mellan mått på strålning och mått på belysning. När man mäter utstrålning tittar någon i princip på hur mycket energi en ljuskälla släpper ut direkt. Han är inte intresserad av vad som händer med den energin när den lämnar källan, bara av hur mycket som finns vid själva källan. När man mäter belysningsstyrka, däremot, tittar en person på hur mycket av den energin som gör det till ett givet objekt.
Fotljuset, även stavat fotljus, är det icke-standardiserade måttet på belysningsstyrka, i grunden definierat som hur mycket ljus som skulle träffa den inre ytan av en sfär med en radie på 1 fot (30.48 cm) om den tändes av ett enda ljus i mitten av den sfären. Lux är standardmåttet på belysningsstyrka och kan enkelt definieras som hur mycket ljus som skulle träffa en liknande sfär med 3.28 fot (1 meter) i radie. De två kan enkelt konverteras, med 10.76 lux till 1 fot-ljus.
Både fotljuset och lux använder sig av ett mått på ljusstyrka, som kallas candela. Candelan kallades ursprungligen candlepower och hänvisade helt enkelt till mängden ljusenergi som avges av en känd typ av ljus. Senare, när den standardiserades, valdes en definition som skulle approximera den äldre definitionen, så att befintliga ekvationer kunde förbli desamma. Den moderna definitionen av candela har att göra med strålningen som sänds ut av 1/60 av en enda kvadratcentimeter platina när den är vid sin smältpunkt.
En steradian är en standardmåttenhet som används för att definiera en rymdvinkel. Den tekniska definitionen är ”den rymda vinkeln som täcks i mitten av en sfär med radien r av en del av sfärens yta som har en area av r2.” I denna definition har subtended att göra med förhållandet mellan bågens längd och den resulterande vinkeln. Steradian är enhetslös och representeras av förkortningen sr. Matematiskt, med hjälp av mätaren som en måttenhet, kan vi sedan definiera en steradian som 1(sr) = m2 x m-1.
Så om man tar allt detta tillsammans är det lättare att tolka den ursprungliga definitionen av en lumen som 1(lm) = 1(cd) x 1(sr). En lumen, i detta fall, är ett mått på mängden ljusflöde som sänds ut till ett område med 1/60 av en enda kvadratcentimeter platina vid dess smältpunkt i en viss vinkel. Denna mätning används ofta tillsammans med watt för att bestämma ljuseffektiviteten hos en ljusemitterande kropp.
Till exempel har en normal 100 watts glödlampa en ljuseffektivitet på cirka 17.5 och avger 1750 lumen ljus. En 13 watts fluorescerande glödlampa har däremot en verkningsgrad på cirka 56 och avger cirka 730 lumen ljus. Solen har däremot en verkningsgrad på runt 93.