Fotometriska storheter med symboler och enheter

Fotometriska storheter beskriver ljus så som det uppfattas av det mänskliga ögat: strålning viktad med ljuskänslighetsfunktionen V(λ) i det synliga spektrumet från cirka 380 till 780 nm. De fyra grundläggande storheterna är ljusflöde Φ i lumen, belysningsstyrka E i lux, luminans L och ljusstyrka I. Fältet kallas fotometri; de energetiska motsvarigheterna är de radiometriska storheterna.

Belysningsteknik och fotometriska storheter utgör grunden för förståelsen och tillämpningen av ljus och UV-strålning i vetenskapliga, industriella och vardagliga sammanhang.

Ljus är den synliga formen av elektromagnetisk strålning, som ligger i det synliga spektrumet från cirka 380 till 780 nanometer.

Belysningsteknik handlar om att generera, fördela och tillämpa ljus för att uppnå vissa visuella effekter, använda energi effektivt och förbättra livskvaliteten. Dessa storheter kallas även fotometriska storheter. Fackområdet kallas fotometri.

Följande diagram visar de fyra fotometriska storheterna. Tabellen innehåller en visuell representation, matematisk definition, enhet och kort förklaring för varje storhet.

1. Ljusflöde Φ
2. Belysningsstyrka E
3. Luminans L
4. Ljusstyrka I

Tabell för nedladdning: Fotometriska storheter och enheter (XLSX) – med omvandlingsfaktorer, symboler och rymdvinkeln. De energetiska motsvarigheterna listas under radiometriska storheter, de färgrelaterade under kolorimetriska storheter. Alla storheter tillsammans – med symbol, enhet och den passande kalkylatorn – finns i ordlistan för optiska storheter.

Ljusexponering H_v – belysningsstyrka gånger tid – är den enda av de fem storheterna utan ett eget avsnitt på denna sida: den förekommer framför allt vid fotostabilitetstestning, där ICH Q1B kräver 1,2 miljoner lux·h. Definition och avgränsning finns i ordlistan för optiska storheter.

Ljusflöde

Ljusflöde är en fotometrisk storhet som beskriver den totala mängden synligt ljus som avges av en ljuskälla i alla riktningar. Det mäts i lumen (lm). Ljusflödet anger hur mycket ljusenergi som avges av en källa per tidsenhet och är ett mått på en ljuskällas ljusstyrka.

• Formelsymbol: Φ
• Enhet: lumen, lm
• Definition: Den V(lambda)-viktade strålningseffekten.

Ljusflödet är den totala mängden synligt ljus som avges av en ljuskälla. Det tar hänsyn till alla riktningar i vilka ljuset avges och är därför ett mått på ljuskällans totala ljusstyrka.

Exempel:

En vanlig glödlampa med en effektförbrukning på 60 watt har ett ljusflöde på cirka 900 lumen. Det innebär att lampan avger totalt 900 lumen synligt ljus i alla riktningar. En LED-lampa, som också har ett ljusflöde på 900 lumen, förbrukar däremot bara cirka 10 watt. 

Ljusflödet mäts med en integrerande sfär.

Belysningsstyrka

Belysningsstyrka (E) är en fotometrisk storhet som beskriver det ljusflöde som träffar en yta. Den definieras som ljusflödet per ytenhet och mäts i lux (lx). En lux motsvarar en lumen per kvadratmeter (lm/m²).

• Formelsymbol: E
• Enhet: lm/m², lux, lx
• Definition: Kvoten mellan det infallande ljusflödet och ytans storlek.

Belysningsstyrkan anger hur mycket ljusflöde som faller på en viss yta och beskriver därmed den ljusstyrka som upplevs på denna yta. Det är en viktig parameter inom belysningsdesign och -teknik.

Exempel:

På en solig dag kan belysningsstyrkan utomhus vara cirka 100 000 lux. Detta är en mycket hög belysningsnivå och ger ljusa, väl upplysta förhållanden.

På ett typiskt kontor är den rekommenderade belysningsstyrkan cirka 500 lux för att skapa en behaglig och produktiv arbetsmiljö. Detta uppnås ofta med hjälp av takbelysning och skrivbordslampor.
 

Luminans

Luminans är en fotometrisk storhet som beskriver det intryck av ljusstyrka som en ljuskälla ger det mänskliga ögat när den betraktas från en viss riktning. Den definieras som ljusflödet per ytenhet av källan och per rymdvinkelenhet. Enheten för luminans är candela per kvadratmeter (cd/m²).

• Formelsymbol: L
• Enhet: lm/(sr m²), cd/m²
• Definition: Kvoten mellan det avgivna ljusflödet och produkten av ytelementet och rymdvinkeln.

Luminansen anger hur ljus en ljuskälla verkar vara när den betraktas från en specifik punkt. Den tar hänsyn till ljuskällans riktning och area och är ett mått på den upplevda ljusstyrkan.

Exempel:

En datorskärm kan ha en typisk luminans på cirka 300 cd/m². Det innebär att skärmen ger en behaglig och tillräcklig ljusstyrka för normal betraktning.

Ljusstyrka

Ljusstyrka är en fotometrisk storhet som beskriver det ljusflöde som avges av en ljuskälla i en specifik riktning inom en rymdvinkel. Den mäts i candela (cd), där en candela motsvarar en lumen per steradian (lm/sr).

• Formelsymbol: I
• Enhet: lm/sr, cd
• Definition: Kvoten mellan det ljusflöde som avges i en given riktning och rymdvinkelelementet.

Ljusstyrkan anger hur mycket ljusflöde som avges från en ljuskälla i en specifik riktning. Den är särskilt användbar för att beskriva ljusets riktningsfördelning.

Exempel:

En kraftfull LED-ficklampa kan ha en ljusstyrka på 1000 candela för att skapa en fokuserad ljusstråle som når långt.