Lümen Nedir? Lümen Hesabı Nasıl Yapılır? Lüks ile Lümen Arasındaki Fark Nedir?

Lümen (lm), bir ışık kaynağının ne kadar ışık yaydığının bir ölçütüdür. Genellikle aydınlatma sistemlerinde (LED, ampul vb.) parlaklığın bir ölçütü olarak kullanılır. Bir ışık kaynağının lümen değeri ne kadar yüksekse kaynak o kadar parlaktır.

Daha teknik tabiriyle lümen, SI birim sisteminde, bir ışık kaynağının ışık akısını ifade eder. Bir diğer tanımıyla lümen, birim steradyan açıdan çıkan birim kandeladır (1 lm= cd x sr). Bir küre 4π steradyan olduğundan dolayı, 1 kandelalık her yönde ışıma yapan bir cisim 1 cd x 4π sr = 12.57 lümenlik ışıma yapar. Aynı zamanda lux (lüks) değeri ile de doğrudan ilişkilidir (1 lx = 1lm/m^2)

Bazı kaynaklar "parlaklık" için Watt (güç) değerini öne çıkarsa da bu doğru değildir. Aldığınız bir ışığın üzerinde yazan Watt değeri, ışığın kullandığı gücü ifade eder. Çekilen elektrik enerjisinin kayda değer bir kısmı ısıya dönüştüğü için, tamamı ışığa dönüşemez. Bu nedenle Watt değeri tam olarak parlaklığı ifade etmeyeceği için parlaklık için bir kıyaslama değildir. Duruma göre 50 Watt'lık bir ışık, 60 Watt'lık bir ışıktan fazla aydınlatabilir. Teknoloji geliştikçe etkinliği daha fazla olan, yani ısı yoluyla daha az enerji kaybederek daha çok enerjiyi ışığa dönüştürebilen ışık kaynakları geliştirilmiştir.

Şunu anlamak önemlidir: Watt değeri çekilen toplam gücü gösterir. Bunun bir kısmı ısıya dönüştüğünden, parlaklığın esas ölçütü lümen değeridir. Watt ise elektrik harcamanızı, yani faturaya yansıyacak miktarı gösterir.

Lüks (Lux) Nedir? Lümen ile Farkı Nedir?

Lümen ve lüks birimini izah ederken "kandela (cd)" ve "steradyan açı (sr)" birimlerini kullanıyoruz, fakat birimin ne olduğunu anlamak için kuşkusuz bunların da ne olduğunu anlamak gerekir.

Kandela, aslında "candle" (Tür: "mum") sözcüğünden türemiştir. SI birim sisteminde, üç boyutlu açı boyunca saçılan ışık miktarını ifade eder. Işıma yeğinliği tanımı gereği bu açısal dağılımı içerdiğinden, mesafeye bağlı değildir. Yani yandaki iki boyuta indirgenmiş görselde A yüzeyi ile B yüzeyi aynı ışık miktarını elde eder. Lakin anlayacağınız üzere aynı ışık miktarı B yüzeyinde daha geniş bir alana yayıldığından, birim alana düşen ışık miktarı B'de azalır (lüks değeri düşer).

Steradyan ise bu üç boyuttaki açısal dağılımı ifade etmekte kullandığımız birimdir. Bir metre yarıçaplı bir kürede, bir metrekarelik yüzeyi gören açıdır. Bir kürenin yüzey alanı $4\pi r^2$ olduğu için, kürenin tamamı $4\pi$ steradyandır.

Lümen değeri ise bu iki birimin çarpımıyla ortaya çıkar (1 lm = 1 cd x 1 sr). Kandela değeri, birim steradyan açıdaki ışık akısını verdiği için, bunu steradyanla tekrar çarpmak onu açıdan bağımsız hale getirir. Dolayısıyla lümen, başta da bahsettiğimiz gibi, toplam ışık akısını ifade eder. Bu nedenle, bu akı etrafa yayıldıktan sonra, belirli bir birim yüzeye düşen akı da lüks (lux) ile ifade edilir.

Birimler arasındaki karmaşık görünen bu ilişki aslında tamamen bundan ibarettir. Bazen birbirine yakın bu iki sorunun ("Lümen nedir?" ve "Lüks nedir?") farkını anlamak zor olabilir. Dert etmeyin, birçok fizikçinin bile bu noktada takıldığını ya da kafasının karıştığını görmek mümkündür. Birkaç kez üzerinden geçtikten sonra rahatlıkla anlayacak ve bir daha karıştırmayacaksınız.

Aydınlatmada Lümen Değeri

Karışıklık olmaması adına bu yazının devamında ışık kaynaklarından bahsederken LED özelinde konuşacağız, fakat konuştuklarımız hepsi için geçerlidir.

Genellikle LED'ler için, kaç Watt değerinin kaç lümen olduğu sıkça sorulur. Lakin böyle bir ilişki kurmak mümkün değildir. Çünkü bahsettiğimiz üzere Watt değeri kullanılan güçtür ve bunun bir kısmı ısıya gider. Bu nedenle enerji sınıflarına göre bu ilişki değişeceğinden, bu tür bir kıyaslama yapmak mümkün değildir. Tam olarak bu nedenle 10 Watt (80 W değerine eş değer) gibi ifadeler görürsünüz. Bu durum, yapılan tasarrufu göstermek içindir.

2010 yılında Avrupa Birliği tarafından, ışık kaynaklarının değerinin Watt yerine, lümen biriminde gösterilmesi zorunluluğu ortaya konmuştur. Bu değişiklik sonucunda enerji dostu olduğunu söyleyen 60 Watt'lık tungsten lambaya eş değer bir ışık kaynağı minimum 700-750 lm parlaklığında olmalıdır.

Bir kıyaslama olması açısından yaklaşık 1100 lm ışık:

• 75 W halojen olmayan
• 53 W halojen
• 18-20 W kompakt floresan
• 10-16 W LED

tarafından sağlanır. Buradan da açıkça görülmekte ki, Watt değerleri çok farklı olan kaynakların ışık akıları aynı olabilmektedir. Hatta aynı LED'ler içerisinde, teknolojiye göre bile ciddi oranda değişimler görülmektedir.

Pratik bir bilgi olarak: Alacağınız ışık kaynağının aydınlatma miktarını anlamak için lümen, elektrik tüketimi için Watt değerine bakınız.

Odayı Aydınlatmak için Lümen Hesabı Nasıl Yapılır?

Bir odayı aydınlatmanın kaba bir hesabını, lümen ve lux (lüks) değerini kullanarak yapabilirsiniz. Elbette bu basit bir ilk yaklaşımdır ve yansımalar, kaynaktan çıkan ışığın dağılımı, ışık kaynağının zamanla değişimi gibi değişkenleri hesaba katmaz.

Aydınlatma için lümen hesabı yapmak aslında oldukça basittir. Lümen değerinin ışık akısını, lüks değerinin ise metre kareye düşen lümen değeri olduğunu hatırlayın. Dolayısıyla $10m^2$ bir odada 1000 lm'lik bir ışık açacak olursanız 1000/10 = 100 lüks değerini elde edersiniz. Yani bir metrekareye 100 lm ışık düşeceğini bulursunuz. Bu değer genelde bir odanın aydınlatması için yeterli bir miktardır.

$25m^2$ bir alanınız olduğunu ve 150 lüks ile aydınlatmak istediğinizi düşünelim. Şimdi yapmamız gereken az önceki işlemin tam tersidir. Kullanmamız gereken ışık kaynağının lümen değerini bulmak için, $\text{lu¨ks}\times m^2$ değerini hesaplarız. Yani 25 x 150 = 3750 lm olarak bulunur.

Lüks (Lux) Değerini Ölçen Uygulamalar

Cep telefonlarımızda ışık sensörünü kullanarak lüks (lux) değerini ölçen bazı uygulamalar bulunuyor. Bunları kısa bir aramayla bulabilirsiniz. Bu uygulamayı kullandığınızda dikkatini çekecek olan ilk şey, ışık kaynağına yaklaştıkça lüks değerinin arttığı olacaktır.

Bu durum ilk başta şaşırtıcı görünebilir, fakat fiziksel tanıma dikkat ettiğimizde durum kolayca anlaşılmaktadır. Işık, belirli bir açıyla etrafa yayılır. Dolayısıyla ışık kaynağından uzaklaştıkça, ışığın düştüğü yüzey alanı giderek büyür. Fakat bu süreçte üretilen ışık akısı sabittir. O halde yüzey genişledikçe, birim yüzeye düşen ışık akısı azalır. Hatırlarsanız bu tam olarak lüks biriminin tanımıdır: birim alana düşen lümen...

Bu ilişkiden faydalanarak lüks ölçen bir cihazla, belirli bir mesafeden, ışık kaynağından ışığın çıkış açısını hesaba katarak kaç lümen olduğunu bulmak mümkündür.

Lümen ve Kelvin (Sıcaklık Değeri)

Lümen birimi, genellikle "görünür" ışık için değerleri ölçer. Sebebini anlamak zor değil çünkü bu aydınlatmayı bu amaçla kullanıyoruz. Lakin ışıkların bir de sıcaklık (kelvin) değerleri vardır. Her ne kadar aynı aralıkta bir aralıkta ölçsek de bu ikisi farklı ifadelerdir. Kelvin değeri, kara cisim ışımasıyla alakalıdır ve ışığın rengini ifade eder.