Lux ve Lümen Nedir?

Işık yoğunluğunu ölçmek yeni bir kavram değil. Fakat modern elektronik cihazlardan tutun ortam aydınlatmalarına kadar birçok cihazda aydınlatma değerlendirilmesi yapılmalıdır. Bu tür değerlendirmeler aydınlanma denilen olguyu ölçmekte olup aydınlanma için SI birimi lüks(lux)’dür. Yakından ilişkili bir ölçüm de ışık akısıdır ve SI birimi ise lümendir.

A- A+

19.04.2017 tarihli yazı 88122 kez okunmuştur.

Işık akısı kavramsal olarak ışık miktarına karşılık gelir. Aydınlık, aydınlatılmış yüzeyin boyutuna göre ışık miktarıdır. Lux, aydınlatma veya parlaklık emisyonu’nu ifade eden lux, SI birimi ise birim alan başına ışık akısı olarak tanımlanır. Lux “lx” şeklinde gösterilir. Aynı zamanda metre kare başına lümene eşittir. Fotometride bu, insan gözü tarafından algılanıldığı gibi, bir yüzeye çarpan veya yüzeyden geçen ışığın bir ölçüsü olarak kullanılır. Aydınlatma, belirli bir alana ne kadar ışık akısının yayılacağının bir ölçümüdür. Belli bir ışık miktarı, daha geniş bir alana yayılırsa, bir yüzeyi daha koyu renkte gösterecektir; dolayısıyla, ışık akısı (lümen) sabit tutulduğunda, aydınlatma (lux) alanla ters orantılıdır. Bir lux metrekare başına bir lümene (lm) eşittir.

1 lx = 1 lm/m2

Parlaklık Fonksiyonu

Ortam aydınlık özellikleriyle ilginç özelliklere kavuşabilir. Aydınlığın (ve dolayısıyla da ışık akısının) objektif bir fiziksel miktarı yansıtmadığını anlamak esastır. Sıcaklık, moleküllerin ortalama kinetik enerjisidir. Voltaj, iki nokta arasındaki elektrik potansiyelindeki farktır. Bu ölçümler objektif fiziksel gerçekleri temsil etmektedir. Bir diğer objektif ölçüm ise birim alan başına elektromanyetik radyasyon miktarını belirten ışınımdır. Işınım ölçümü için SI birimi, metrekare başına watt'tır. Bu, metrekare başına lümen olan (yani ışık miktarı), bir aydınlatma birimine çok benzer. Lümen ile lux arasındaki en önemli fark, lux değerlerin insan gözünün spektral duyarlılığına göre ayarlandığı anlamda, aydınlığın subjektif olmasıdır. Bir başka deyişle insan gözüne göre, 1 W/m² kırmızı ışık 1 W/m² yeşil ışığa eşit değildir, çünkü insan gözü yeşil renge daha duyarlıdır. Böylece aydınlanma, bir insanın belirli ışık koşullarında ne kadar iyi görebileceği hakkında bilgi vermek üzere tasarlanmıştır.

Işık derecesi fonksiyonu olarak adlandırılan aşağıdaki eğriye göz atalım.

► İlginizi Çekebilir: Aydınlatmanın Tarihçesi | Ateşten Gazyağına

Burada dikkat edilmesi gereken ilk şey, görünür spektrumdaki aşırı varyasyonlar (yani 400 ila 700 nm). Değerler normalize edilir, yani ışık verimliliği 555 nm'de maksimum verime göre ifade edilir. Böylece eğer eşit ışık ışınımı üreten 555 nm ve 450 nm ışık kaynaklarınız varsa, bir insan 450 nm ışığı 555 nm ışıktan 20 kat daha az yoğun olarak yorumlayacaktır.

Beyaz’ın Rengi

Genellikle evlerimiz ve ofislerimiz tek renkli LED'lerle değil, az ya da çok beyaz görünen ışığı vermek için yeterli farklı dalga boyları üreten ampullerle aydınlatılır. Bununla birlikte, farklı ışık kaynaklarının spektral kompozisyonu önemli derecede farklılık gösterebilir ve aydınlatma ölçümü yapılırken bunu dikkate almalıyız.

Parlaklık değerini renkle, sezgisel olarak çevirme alışkanlığınız yoksa, parlaklık işlevinin aşağıdaki sürümü yararlı olabilir.

Bu tablodan bir ışık kaynağının, elektromanyetik enerjisini yeşil dalga boylarına yakınlaştırırsa, daha fazla aydınlık diğer bir deyişle daha yüksek lux değerleri sağlayacağı yorumunu yapabiliriz. Böyle bir kaynağın en güzel örneği güneştir. Açık lux değerleri sadece güneşin çok güçlü olması nedeniyle değil, aynı zamanda ışınım şiddetinin daha fazla parlaklık fonksiyonunun zirvesine yakın olması nedeniyle son derece yüksektir. Bununla birlikte, parlaklık eğrisi, insan faaliyeti için ideal ışık kaynağının 555 nm'de tüm elektromanyetik radyasyonu üreten bir şey olduğu anlamına gelmez. Bunun aydınlığa en yüksek ışıma oranını üreteceği doğrudur, ancak insanlar genellikle yeşilden daha fazla renkte bir dünyada yaşamayı tercih etmektedirler.

Işık Yayılımı

Lux, aynı zamanda, ışığın yayıldığı yönde dağılımına bakılmaksızın, bir metre kare başına bir yüzey tarafından verilen lümen sayısının, bir ışık emisyonunun ölçümüdür. Emisyonun açısal dağılımına bağlı olan parlaklıktan (metrekare başına "candela" veya "nits") ölçülür. Üstünde bir lux düşen mükemmel beyaz bir yüzey bir lux yayar.

Aydınlanma ve Işınım Arasındaki İlişki

Lux metrekare başına bir lümen (lm/m²) ve ışınım ölçen ilgili radyometrik birim metre kare başına watt (W/m²)'dir. Lux ve ışınım arasında tek bir dönüşüm faktörü yoktur; Her dalga boyu için farklı bir dönüşüm faktörü vardır ve ışığın spektral kompozisyonunu bilmediği sürece bir dönüşüm gerçekleştirmek mümkün değildir. Parlaklık fonksiyonunun tepe noktası 555 nm'de (yeşil). Gözün görüntü oluşturan görsel sistemi, bu dalga boyunun ışığına diğerlerinden daha duyarlıdır. Bu dalga boyunun monokromatik ışığı için belirli bir ışınım miktarı için aydınlatma miktarı maksimum, lux başına 683.002 W /m²’dir. Bu dalga boyunda bir lux yapmak için gereken ışık şiddeti yaklaşık 1.464 mW/m²'dir. Görünür ışığın diğer dalga boyları, watt/metre kare başına daha az lüks üretir. Parlaklık fonksiyonu, görünür spektrumun dışındaki dalga boylarında sıfıra düşer.