La lumière est quelque chose sans laquelle rien sur Terre ne pourrait exister. Comme toutes les grandeurs physiques, elle peut être calculée, ce qui signifie qu’il existe une unité de mesure pour le flux lumineux. Comment s’appelle-t-il et à quoi est-il égal ? Trouvons des réponses à ces questions.
Comment appelle-t-on le « flux lumineux » ?
Tout d’abord, il convient de comprendre comment s’appelle ce terme en physique.
Le flux lumineux est la puissance d'émission de la lumière, évaluée par la sensation lumineuse qu'il produit du point de vue de l'œil humain. Il s'agit d'une caractéristique quantitative du rayonnement d'une source lumineuse.
La quantité numériquement considérée est égale à l'énergie du flux lumineux traversant une certaine surface par unité de temps.
Unité de flux lumineux
Comment est mesurée la grandeur physique en question ?
Selon les normes actuelles du SI (International System of Units), une unité spécialisée appelée lumen est utilisée à cet effet.
Ce mot est dérivé du nom latin signifiant « lumière » – lūmen. D'ailleurs, ce mot a également donné naissance au nom de l'organisation secrète « Illuminati », devenue un sujet d'intérêt général il y a plusieurs années.
En 1960, le lumen a officiellement commencé à être utilisé dans le monde entier comme unité de mesure du flux lumineux, et il le reste encore aujourd'hui.
Sous forme abrégée en russe, cette unité s'écrit «lm» et en anglais - lm.
Il convient de noter que dans de nombreux pays, la puissance lumineuse des ampoules n'est pas mesurée en watts (comme dans les vastes étendues de l'ex-URSS), mais plutôt en lumens. En d’autres termes, les consommateurs étrangers ne tiennent pas compte de la quantité d’énergie consommée, mais de la force de la lumière émise.
À propos, c'est pour cette raison que l'emballage de la plupart des ampoules à économie d'énergie modernes contient des informations sur leurs caractéristiques en watts et en lumens.
Formule
L'unité de mesure du flux lumineux considérée est numériquement égale à la lumière provenant d'une source ponctuelle isotrope (avec une force de candela) émise dans un angle solide égal à un stéradian.
Sous forme de formule, cela ressemble à ceci : 1 lm = 1 cd x 1 moy.
Si l'on tient compte du fait qu'une sphère complète forme un angle solide de 4P sr, il s'avère que le flux lumineux total de la source ci-dessus avec une puissance d'une candela est égal à 4P lm.
Qu'est-ce que "candela"
Après avoir appris ce qu'est une lumière, vous devez faire attention à l'unité qui lui est associée. Nous parlons de CD, c'est-à-dire de candela.
Ce nom est dérivé du mot latin signifiant « bougie » (candela). De 1979 à nos jours, c'est selon le SI (Système International d'Unités).
En fait, une candela est l’intensité de la lumière émise par une bougie (d’où son nom). Il convient de noter que dans la langue russe, pendant longtemps, au lieu du terme « candela », le mot « bougie » a été utilisé. Cependant, ce nom est obsolète.
D'après le paragraphe précédent, il ressort clairement que lumen et candela sont liés (1 lm = 1 cd x 1 sr).
Lumens et Luxes
Lorsque l'on considère les caractéristiques d'une valeur lumineuse telle que le lumen, il convient de prêter attention à un concept aussi proche que « lux » (lx).
Comme les candelas et les lumens, les luxes font également référence aux unités d'éclairage. Lux est une unité d'éclairage utilisée dans le système SI.
La relation entre lux et lumen est la suivante : 1 lux équivaut à 1 lm de flux lumineux, uniformément réparti sur une surface de 1 mètre carré. Ainsi, en plus de la formule de lumen ci-dessus (1 lm = 1 cd x 1 sr), cette unité en a une de plus : 1 lm = 1 lx/m2.
En termes plus simples, un lumen est un indicateur de la quantité de lumière émise par une certaine source, par exemple la même ampoule. Mais les lux montrent à quel point la pièce est réellement lumineuse, car tous les rayons lumineux n'atteignent pas la surface éclairée. En d’autres termes, le lumen est la lumière qui sort de la source, le lux est la quantité qui atteint réellement la surface éclairée.
Comme déjà mentionné, toute la lumière émise n'atteint pas toujours la surface éclairée, car il y a souvent des obstacles sur le chemin de ces rayons qui créent des ombres. Et plus il y en a sur le chemin, moins il y a d'éclairage.
Par exemple, lors de la construction de la salle de la bibliothèque, de nombreuses ampoules y étaient accrochées. L'éclairage total de cette pièce vide était de 250 lux. Mais une fois les travaux de rénovation terminés et le mobilier installé dans le hall, le niveau d'éclairage est tombé à 200 lux. Ceci malgré le fait que les ampoules, comme auparavant, produisaient la même quantité de lumens d’énergie lumineuse. Cependant, sur le chemin de chacun de ses rayons, des obstacles apparaissaient désormais sous la forme d'étagères contenant des livres et autres meubles de bibliothèque, ainsi que des visiteurs et des travailleurs. Ainsi, ils ont absorbé une partie de la lumière émise, réduisant ainsi la quantité totale d’éclairage de la salle.
La situation donnée en exemple ne constitue pas une exception en son genre. Par conséquent, lors de la construction de nouveaux bâtiments ou de la décoration intérieure de bâtiments existants, il est toujours important de prendre en compte son éclairage. La plupart des institutions disposent même d’un système de normes d’éclairage ; celui-ci se mesure naturellement en lux.
Dans le monde moderne, il existe plusieurs programmes dans lesquels vous pouvez non seulement simuler vous-même la conception de votre pièce, mais également calculer sa luminosité. Après tout, la vision de ses habitants en dépend.
Lumens et watts
Autrefois, dans notre pays, lors du choix d'une ampoule, nous étions guidés par le nombre de watts qu'elle consomme. Plus il y en a, meilleure est la lumière de cet appareil.
Aujourd'hui, même dans notre pays, la puissance du rayonnement se mesure de plus en plus en lumens. À cet égard, certains pensent que lm et W sont des quantités du même type, ce qui signifie que les lumens en watts et vice versa peuvent être librement convertis, comme certaines autres unités SI.
Cette opinion n'est pas tout à fait correcte. Le fait est que les deux unités de mesure considérées sont utilisées pour des quantités différentes. Ainsi, un watt n’est pas une unité lumineuse, mais une unité énergétique qui indique la puissance d’une source lumineuse. Tandis que le lumen indique la quantité de lumière émise par un appareil particulier.
Par exemple, une lampe à incandescence ordinaire qui consomme 100 watts produit 1 340 lumens de lumière. Dans le même temps, sa « sœur » LED plus avancée (aujourd’hui) produit 1 000 lm tout en ne consommant que 13 W. Ainsi, il s’avère que l’intensité lumineuse d’une ampoule ne dépend pas toujours directement de la quantité et de la puissance de l’énergie absorbée par celle-ci. La substance utilisée pour l'éclairage de l'appareil joue également un rôle important à cet égard. Cela signifie qu’il n’y a pas de relation directe entre les lumens et les watts.
De plus, ces quantités sont réellement liées les unes aux autres. L'efficacité lumineuse de toute source lumineuse (la relation entre l'énergie consommée et la quantité de lumière produite) se mesure en lumens par watt (lm/W). C'est cette unité qui témoigne de l'efficacité d'un dispositif d'éclairage particulier, ainsi que de son efficience.
Il est à noter que si nécessaire, il est toujours possible de convertir les lumens en watts et vice versa. Mais pour cela, vous devez prendre en compte plusieurs nuances supplémentaires.
- La nature de la source lumineuse. Quelle lampe est utilisée dans les calculs : à incandescence, LED, au mercure, halogène, fluorescente, etc.
- Rendement lumineux de l'appareil (combien de watts il consomme et combien de lumens il produit).
Cependant, afin de ne pas vous compliquer la vie, pour effectuer de tels calculs, vous pouvez simplement utiliser une calculatrice en ligne ou télécharger un programme similaire sur votre ordinateur ou autre appareil.
Multiples d'unités de lumen
Lumen, comme tous ses « parents » dans le système SI, possède un certain nombre de multiples et sous-multiples standards. Certains sont utilisés pour faciliter le calcul lorsque l'on doit traiter des valeurs trop petites ou trop grandes.
Si nous parlons de ces derniers, alors ils sont écrits sous la forme d'un degré positif, s'il s'agit du premier, sous la forme d'un degré négatif. Ainsi, la plus grande unité multiple de lumen - l'iottalumen - est égale à 10 24 lm. Il est le plus souvent utilisé pour caractériser les corps cosmiques. Par exemple, le flux lumineux du Soleil est de 36 300 Ilm.
Les unités les plus couramment utilisées sont quatre multiples : kilolumen (10 3), mégalumen (10 6), gigalumen (10 9) et téralumen (10 12).
Sous-unités de lumière
La plus petite sous-unité d'une lumière est l'ioctolumen - ilm (10 -24), cependant, comme l'iottalumen, elle n'est pratiquement pas utilisée dans les calculs réels.
Les unités les plus couramment utilisées sont le millilumen (10 -3), le microlumen (10 -6) et le nanolumen (10 -9).