Luks

Za drugu upotrebu, pogledajte stranicu Luks (pas).

Luks
Luksometar za merenje osvetljenosti
Informacije o jedinici
Sistem	SI izvedena jedinica
Jedinica	osvetljenost
Simbol	lx
Jedinična pretvaranja
1 lx u ...	... je jednak sa ...
Američki sistem mera	0,0929 fc
CGS jedinice	6996100000000000000♠10−4 phots

Luks (eng. lux; simbol: lx) je SI izvedena jedinica osvetljenosti (iluminacije). Jednaka je jednom lumenu po kvadratnom metru. Ovo se koristi kao mera intenziteta svetlosti koja pogodi ili prođe kroz površinu, kako je opaža ljudsko oko. To je analogno radiometrijskoj jedinici vata po kvadratnom metru, ali sa snagom na svakoj talasnoj dužini ponderisanoj u skladu sa funkcijom osvetljenosti, standardizovani model percepcije ljudske vizuelne osvetljenosti. Na engleskom se reč „lux“ koristi kao jednina i kao množina.

Određen je osvetljenjem površine kojoj je na kvadratni metar jednoliko raspoređen svetlosni tok od jednog lumena, to jest:

$1\ \mathrm {lx} =1\ {\frac {\mathrm {lumen} }{\mathrm {metar} ^{2}}}=1\ {\frac {\mathrm {lm} }{\mathrm {m} ^{2}}}$

Jačina rasvete od 1 lx ima površinu od 1 m² ako na nju pada svetlosni tok od 1 lm. Može se i ovako reći: Jačina rasvete od 1 lx ima ona tačka neke površine na koju pada normalno svetlost od izvora svetlosti 1 cd, koji je od nje udaljen 1 m. Što se površina dalje odmiče od izvora svetlosti, to je njena rasveta slabija, jer se isti tok svetlosti podeli na veću površinu. Prema tome jačina rasvete je upravno srazmerna (proporcionalna) sa svetlosnim tokom, a obrnuto proporcionalna s veličinom površine na koju taj tok pada.

Veća merna jedinica (zastarela) od 1 lx je 1 fot (ph):

$1\ \mathrm {fot} =1\ {\frac {\mathrm {lumen} }{\mathrm {centimetar} ^{2}}}=10\,000\ {\frac {\mathrm {lumen} }{\mathrm {metar} ^{2}}}=10\,000\ \mathrm {luks} =10\ \mathrm {kiloluks}$

Manja merna jedinica (zastarela) od 1 lx je 1 noks (nx):

$1\ \mathrm {nx} =0,001\ \mathrm {lx} =0,000\,000\,1\,\mathrm {ph}$

Luks protiv lumena

Razlika između luksa i lumena je ta što luks računa površinu nad kojom se svetlosni fluks širi. 1000 lumena, koncentrisanih u površinu jednog kvadratnog metra, osvetljuju taj kvadratni metar sa osvetljenjem od 1000 luksa. Istih 1000 lumena, raširenih na deset kvadratnih metara, stvaraju prigušenije osvetljenje od samo 100 luksa.

Dostizanje osvetljenja od 500 luksa je moguće u kuhinji sa jednim fiksiranim fluorescentnim svetlom od 12 000 lumena. Da bi se osvetlio pod fabrike sa na desetine većom površinom od kuhinje, potrebno je na desetine više takvih sijalica. Pa tako, osvetljivanjem veće površine sa istom količinom luksa zahteva više lumena.

Veze između osvetljenja i snage

Osvetljenost nije direktna mera energije svetla, već osvetljenja koje ono pruža, kao što percipira ljudsko oko. Pa tako, koeficijenti konverzije tih jedinica zavise od kompozicije talasne dužine i temperature boje svetlosti. Na 555 nm, sredini vidljivog spektra, jedan lx je jednak sa 1,46 mW/m².

• sunčeva svetlost na prosečnom danu varira od 32 000 (32 klx) do 100.000 luksa (100 klx)
• TV studiji odaju oko 1 000 luksa (1 klx)
• svetla kancelarija ima oko 400 luksa iluminacije
• mesečeva svetlost predstavlja oko 1 luks
• zvezdana svetlost iznosi samo 0,00005 luksa (50 μlx)

Osvetljenje

Glavni članak: Osvetljenje

Luksmetar za merenje osvetljenja (iluminacije) u radnim uslovima.

Fotometar.

Funkcija osetljivosti oka prikazana je na dijagramu kojemu se na apscisi nalaze talasne dužine približno je simetrična krivja s oštrim maksimumom jednakim jedinici na talasnoj dužini 555 nm za dnevnu osetljivost (crno) i 507 nm za noćnu osetljivost (zeleno). Njena je vrednost za talasnu duljinu 600 nm 0,63, a za talasne dužine 380 i 780 nm iznosi 0.

Linearni vidljivi spektar

Standardna LED svetiljka električne snage 7 W i svetlosne snage 470 lumena.

Električna sijalica električne snage 40 W i svetlosne snage 325 lumena.

Osvetljenje ili iluminacija (oznaka E_s) je fotometrijska fizička veličina kojom se opisuje upadanje svetlosti na neku površinu, a određena je količnikom svetlosnoga toka Φ_s i površinom P, to jest:

$E_{s}={\frac {\Phi _{s}}{P}}$

Merna jedinica osvetljenja je luks (lx = lm/m²). Sunce u zenitu daje na osvetljenom tlu osvetljenje od približno 100 000 lx, a na granici Zemaljske atmosfere oko 200 000 lx, pun Mesec daje osvetljenje 0,25 lx, svetlost zvezda daje 0,0003 lx, osvetljenje za čitanje treba biti barem 50 lx.

Zavisnost osvetljenja neke površine, zbog radijalnog širenja svetlosti iz tačkastog izvora, obrnuto je razmerna kvadratu udaljenosti od izvora svetlosti:

${\frac {E_{1}}{E_{2}}}={\frac {r_{2}^{2}}{r_{1}^{2}}}$

gde su E₁ i E₂ osvetljenja na udaljenostima od izvora r₁ i r₂.

Zavisnost osvetljenja neke površine o upadnom uglu svetlosti opisuje Lambertov kosinusni zakon:

$E=E_{0}\cdot \cos \phi$

gde je: E₀ - osvetljenje površine normalne na zrake svetlosti, a φ - upadni ugao zraka svetlosti u odnosu na normalu.

Fotometrija

Glavni članak: Fotometrija (optika)

Fotometrija je grana optike koja se bavi merenjem svojstava svetlosti (svojstava izvora svetlosti, svetlosnog toka i osvetljenja površina). Istorijska fotometrijska merenja obavljana su pomoću ljudskog oka, a savremena fotometrijska merenja, iako koriste elektronske fotometre, prilagođena su osetljivosti ljudskoga oka. Obuhvaćaju samo onaj deo spektra elektromagnetskih talasa koji zapaža ljudsko oko, to jest ograničena su na talasne dužine od približno 380 do 780 nm. Kako ljudsko oko nije jednako osetljivo na sve talasne dužine vidljive svetlosti, za svaku se talasnu dužinu pomoću fotometrijskog ekvivalenta i funkcije osetljivosti vida određuje ekvivalentna vrednost standardnog promatrača (prema Međunarodnoj organizaciji za normizaciju ISO). Merenjima svojstava celokupnoga elektromagnetskog spektra bavi se radiometrija.

Fotometrijske veličine i merne jedinice

Fotometrijske veličine i merne jedinice

Veličina		Merna jedinica		Napomena
naziv	znak	naziv	znak
Svetlosna energija	Qs	lumen sekunda	lm⋅s	naziva se i količina svetlosti
Svetlosni tok	Φs	lumen (cd⋅sr)	lm	naziva se i luminacijski fluks ili svetlosna snaga
Svetlosna jakost	Is	kandela (lm/sr)	cd	naziva se i luminacijski intenzitet
Sjajnost	Ls	kandela po kvadratnom metru	cd/m2	naziva se i luminancija
Osvetljenje	Es	luks (lm/m2)	lx	naziva se i iluminacija
Osvetljenost	Hs	luks sekunda	lx⋅s	naziva se i svetlosna izloženost ili ekspozicija
Svetlosna delotvornost	η	lumen po vatu	lm/W	naziva se i luminacijska efektnost

Objašnjenje

Količina svetlosti koju tačkasti izvor svetlosti šalje (emituje) u prostor u svim pravcima u jednoj sekundi, naziva se svetlosni tok ili luminacijski fluks. Opkoli li se tačkasti izvor svetlosti jakočine 1 kandele (cd) kuglom prečnika 1 metar (m), onda je količina svetlosti što prolazi kroz 1 m² kugle merna jedinica za svetlosni tok i zove se 1 lumen (lm). Prostorni ugao koji pripada ravni od 1 m² je jedinični prostorni ugao i zove se steradijan (sr). Budući da je površina kugle 4r²π, te je površina jedinične kugle (r = 1 m) jednaka 4π ili 12,57 m². Znači kugla poluprečnika 1 m ima 12,57 steradijana. Prema tome može se reći: 1 lumen je onaj svetlosni tok koji daje tačkasti izvor svetlosti od 1 kandele u prostornom uglu od 1 steradijana.

Ako izvor svetlosti šalje svetlost t sekundi, onda je ukupna količina svetlosti koju on daje jednaka umnošku vremena:

$Q_{s}=\Phi _{s}\cdot t$

Svetlosna energija meri se lumensekundama ili lumen sekundama (lm∙s) ili lumensatima (lm∙ h). Kako izvor svetlosti jačine 1 kandela šalje u 1 steradijan tok svetlosti od 1 lumena, onda će kroz površinu od 4π = 12,57 m² slati svetlosni tok 12,57 lm. Generalno, izvor svetlosti jačine I_s (u kandelama) daće svetlosni tok (u lumenima):

$\Phi _{s}=4\cdot \pi \cdot I_{s}$

a odatle je svetlosna jačina (u kandelama):

$I_{s}={\frac {4\cdot \pi }{\Phi _{s}}}\$

Primeri

Usporedna tablica svetlosnog toka nekih izvora svetlosti

Izvor	Svetlosni tok (lumen)
37 mW bela LED (svetleća dioda)	0,20
15 mW zeleni laser (532 nm talasna dužina	8,4
1 W bela LED svetiljka	25 – 120
Petrolejka	100
40 W električna sijalica	325
7 W bela LED svetiljka	450
18 W fluorescentna cev	1 250
100 W električna sijalica	1 750
40 W fluorescentna cev	2 800
35 W elektrolučna svetiljka (ksenon)	2 200 – 3 200
100 W fluorescentna cev	8 000
127 W natrijumova sijalica	25 000
400 W halogena sijalica	40 000

Primeri osvetljenosti koja se pruža pod različitim uslovima:

Osvetljenost (lux)	Osvetljene površine
0,0001	Bezmesečno, oblačno noćno nebo (zvezdana svetlost)
0,002	Bezmesečno vedro noćno nebo sa sjajem vazduha
0,05–0,3	Pun mesec vedre noći
3,4	Tamna granica gradskog sumraka pod vedrim nebom
20–50	Javne površine sa tamnim okruženjem
50	Svetla porodične dnevne sobe (Australija, 1998)
80	Osvetljenje hodnika poslovne zgrade /toaleta
100	Vrlo oblačan da
150	Peroni železničke stanice
320–500	Kancelarijsko osvetljenje
400	Izlazak ili zalazak sunca tokom vedrog dana
1000	Oblačan dan; tipično osvetljenje TV studija
10.000–25.000	Puna dnevna svetlost (ne direktno sunce)
32.000–100.000	Direktna sunčeva svetlost

Literatura

• E Richard Cohen; Tom Cvitas; Jeremy G Frey; Bertil Holstrom; John W Jost, ur. (2007). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (PDF). International Union of Pure and Applied Chemistry (3. izd.). Royal Society of Chemistry; 3rd edition. ISBN 0854044337. 

• International Union of Pure and Applied Chemistry (1993). Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 2nd edition, Oxford: Blackwell Science. ISBN 0-632-03583-8. Electronic version.

Spoljašnje veze

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