Lysfluks

Illustrasjon av lyset fra en lyskilde som produserer 1 lumen lysfluks.

Lysfluks betegner den totale mengden av energi i form av lys som strømmer ut fra en lyskilde per tidsenhet. Det består av elektromagnetisk stråling med en energifluks som kan beregnes fra Poyntings vektor. Men da øyet har en følsomhet som varierer sterkt med bølgelengden til strålingen, vil energien til det synlige lyset som øyet oppfatter, være mindre enn den totale energistrømmen i strålingen. Dette uttrykkes ved øyets følsomhetsgrad som i praksis omtales som dets spektrale lysutbytte.

I SI-systemet er enheten for lysfluks lumen (lm). Den er forbundet med den tilsvarende enheten candela (cd) for lysstyrke ved at 1 lm = 1cd⋅1 sr hvor (sr) er den dimensjonsløse enheten steradian for romvinkel.

Lysfluksen fra et vanlig talglys som er definert å ha en styrke rundt 1 candela, er derfor omtrent 10 lumen da lyset blir sendt ut tilnærmet likt i alle retninger slik at romvinkelen er tilnærmet 4π. Tilsvarende produserer en 40 W glødelampe typisk 300 lumen. Den har derfor en nyttegrad på 75 lm/W. Det er vesentlig lavere enn moderne gassutladningslamper og LED-lys.

Definisjon

Når man angir lyafluksen til en kilde med et visst antall lumen, sier dette ikke noe om lysets retning eller bølgelengde λ. Det er denne som bestemmer dets farge. Mange ganger er det derfor hensiktsmessig å angi en «spektral lysfluks» Φ(λ)  som angir hvordan lysfluksen avhenger av bølgelengden. Den totale lysfluksen er da gitt ved integralet

Øyets lysutbytte K(λ) i dagslys og K' (λ) under mørkere forhold.

$\Phi =\int _{0}^{\infty }\!d\lambda \Phi (\lambda )$

Mens den spektrale energifluksen P(λ) til den elektromagnetiske strålingen kan angis i enheter av Watt/nanometer, vil da den tilsvarende spektrale lysfluksen Φ(λ)  angis i lumen/nanometer.

Det menneskelige øye oppfatter hverken infrarød stråling med bølgelengder λ > 700 nm eller ultrafiolett stråling med bølgelengder λ < 400 nm. Den største følsomheten har det for lys med en bølgelengde rundt 550 nm som tilsvarer grønt lys.

Lysutbytte

For stråling med andre bølgelengder vil inntrykket av lys være mindre. Denne fysiologiske sammenhengen er eksperimentelt undersøkt og sammenfattet i en funksjon K(λ) som omtales som øyets lysutbytte ved vanlig dagslys. Funksjonen beskriver hvor mye av strålingen som oppfattes som synlig lys ved forskjellige bølgelengder og bestemmer derfor den spektrale lyafluksen,

$\Phi (\lambda )=K(\lambda )P(\lambda )$

Lysutbyttet K(λ) er maksimalt ved λ = 555 nm med verdien K_m = 683 lm/W. Man kan da alternativt skrive denne funksjonen som

$K(\lambda )=K_{m}V(\lambda )$

Funksjonen V(λ uttrykker nå øyets relative følsomhet ved forskjellige bølgelengder og har maksimalverdi V(555 nm) = 1.

Om kvelden eller i mørke gjør øyet seg mer følsomt ved å registere lys ved hjelp av staver i tillegg til tappene som benyttes om dagen. Det tilsvarende lysutbyttet K' (λ) har et større maksimum ved en noe kortere bølgelengde.

Se også

• Lysstyrke
• Candela
• Luminans