هر واحد اندازه‌گیری نور بیانگر یک کمیت فیزیکی خاص است که اطلاعاتی درباره نور و روشنایی در اختیار ما قرار می‌دهد. بهتر است با هر کدام از کمیت‌های فیزیکی اندازه‌گیری نور آشنا شویم تا تفاوت لوکس، لومن و کندلا را بهتر درک کنیم.
مقایسه شدت نور، شدت روشنایی و شار نوری
شاید شما هم در هنگام خرید تجهیزات نورپردازی، با مشخصات مختلفی برای بیان میزان نور لامپ مواجه می شوید. برخی از سازندگان، واحد لومن را در لیست مشخصات محصول خود ذکر می‌کنند؛ برخی دیگر واحد لوکس و در مواردی هم واحد کندلا. تنوع این واحدهای اندازه‌گیری نور، کمی شما را درباره مقایسه محصولات و انتخاب یک لامپ مناسب سردرگم می‌کند. اما دلیل گوناگونی یکاهای اندازه‌گیری نور چیست؟
از نظر فیزیکی، نور پدیده‌‌‌ای است که توصیف آن به دلیل ماهیت دوگانگی موج و ذره در آن، بسیار دشوار است. به همین دلیل است که کمیت‌های گوناگونی برای بیان رفتارهای مختلف نور و روشنایی هر منبع نوری ارائه شده است. شدت نور، شدت روشنایی و شار نوری با واحد های کندلا، لومن و لوکس، سه کمیت اصلی در بیان ویژگی‌های نور و منابع نوری هستند که در ادامه هر کدام از این ویژگی‌ها را بررسی می‌کنیم.
1. شدت نور (luminous intensity)
شدت نور با واحد کندلا یا کاندلا (Candela یا Cd) اندازه‌گیری می‌شود که در گذشته این واحد را با نام Candle (در انگلیسی به معنای شمع) نیز می‌شناختند. شدت نور، نور منتشر شده از منبع نور در یک جهت خاص را مشخص می‌کند. واحد کندلا از ضرب تابع روشنایی در زاویه فضایی محاسبه می‌شود. استرادیان یا زاویه فضایی، واحدی برای اندازه‌گیری زاویه در فضا است که به صورت بخشی از سطح یک کره تعریف می‌شود.
به طور عادی، منبع نور (مثل لامپ، شمع و …) نور را در جهت‌های مختلفی منتشر می‌کند و ممکن است با توجه به شکل منبع نور، میزان نور منتشر شده در یک جهت، با جهت‌های دیگر متفاوت باشد. برای بیان نور منتشر شده از منبع در یک جهت خاص، از یکای کندلا استفاده می‌شود. از نظر فیزیکی، یک کندلا بیانگر شار نوری یک لومن است که در زاویه فضایی 1 استرادیان منتشر شده است.
شدت نور در لیزرها و منابع روشنایی نقطه‌‌‌ای بیشتر از سایر منابع نور است؛ زیرا این وسایل نور را با شدت بیشتری به صورت متمرکز در یک جهت منتشر می‌کنند. واحد کندلا تقریبا برابر با میزان نور تولیدی یک شمع است. اگر یک لامپ حبابی با شدت نور 1 کندلا داشته باشید، میزان شدت نور آن در همه جهت‌ها به یک اندازه و برابر با 1 کندلا است؛ البته شدت نور در قسمت‌هایی که ممکن است انتشار نور مسدود شود (مثلا در قسمت سرپیچ لامپ) کمتر از این مقدار و نزدیک به صفر است.
2. شار نوری (Luminous flux)
شار نوری با واحد لومن (Lumen یا lm) اندازه‌گیری می‌شود و بیانگر میزان نور منتشر شده از یک منبع نور مثل لامپ، شمع و … در همه جهت هاست. شار نوری مقدار کل نوری که یک منبع نور منتشر می‌کند را مشخص می‌کند و هر چه شار نوری یا عدد لومن یک لامپ بیشتر باشد، آن لامپ پرنورتر دیده می‌شود. شار نوری را می‌توان یکی از مشخصات فنی لامپ‌ها به شمار آورد که بر روی جعبه مشخصات بسیاری از لامپ‌ها نیز دیده می‌شود. شار نوری، مقدار کل نور منتشر شده از منبع نور در همه جهت‌ها را اندازه‌گیری می‌کند و واحد لومن، از ضرب یک کندلا در یک زاویه استرادیان اندازه‌گیری می‌شود؛ در حالی که شدت نور یا کندلا (Cd) نور منتشر شده در یک جهت و زاویه خاص را اندازه‌گیری می‌کند.
شار نوری و یکای لومن، رایج‌‌ترین واحد اندازه‌گیری نور لامپ‌های معمولی است. زیرا شار نوری، بدون در نظر گرفتن سطح یا زاویه خاص، مقدار کل نور تولیدی از منبع را بیان می‌کند. برای مقایسه لومن و کندلا، به همان مثال لامپ حبابی بر می‌گردیم. شما یک لامپ حبابی با شار نوری 12 لومن دارید که شدت نور آن 1 کندلا است؛ اگر نیمه‌‌‌ای از حباب این لامپ را بپوشانید، شار نوری آن به 6 لومن می‌رسد (نصف می‌شود)، اما شدت نور آن همچنان یک کندلا باقی می‌ماند. شار نوری به ابعاد و سطح انتشار دهنده نور بستگی دارد، اما واحد کندلا مستقل از ابعاد و سطح منبع نور است.
3. شدت روشنایی (illuminance)
شدت روشنایی با واحد لوکس (lx) اندازه‌گیری می‌شود که بیانگر میزان شار نوری تابیده شده بر واحد سطح است. یعنی یک لوکس، برابر با شار نوری یک لومن است که بر سطحی به ابعاد 1 متر مربع تابیده می‌شود. شدت روشنایی، به طور مستقیم به منبع نور ارتباط ندارد و درک انسان از میزان روشن بودن یک اتاق یا یک جسم را مشخص می‌کند. به همین دلیل، حداقل نور استاندارد برای مکان‌های مختلف (مثل اتاق‌های خانه، محل کار و…) در همه کشور‌ها بر اساس معیار شدت روشنایی و واحد لوکس است.
اگر واحد لوکس برای اندازه‌گیری میزان نور یک لامپ بیان شود، معمولا این میزان لوکس در فاصله و مساحت مشخصی بیان می‌شود. زیرا تغییر فاصله و مساحت در تغییر شدت روشنایی موثر است. اگر 100 لومن نور یک لامپ در مساحت 1 متر مربع تابیده شود، شدت روشنایی سطح 100 لوکس خواهد بود. اما اگر این لامپ همان 100 لومن شار نوری به مساحت 4 متر مربع تابیده شود، شدت روشنایی سطح 25 لوکس می‌شود.
مقایسه میزان نور لامپ‌ها با استفاده از توان الکتریکی
توان الکتریکی یا توان مصرفی لامپ با واحد وات (W) اندازه‌گیری می‌شود و بیانگر میزان انرژی مصرفی لامپ است. به طور کلی توان الکتریکی در یک نوع خاص لامپ با میزان نور تولید شده آن نوع لامپ رابطه مستقیم دارد؛ اما در مقایسه انواع مختلف لامپ‌ها، نمی‌توان به طور دقیق واحد وات را برای سنجش میزان نور تولیدی استفاده کرد. علت این مسئله به میزان بازده لامپ‌ها و میزان انرژی تلف شده در آنها برمی‌گردد. لامپ‌های رشته‌‌‌ای قدیمی، بازده بسیار کمتری در مقایسه با لامپ‌های LED جدید دارند و به همین دلیل، انرژی بیشتری را تلف می‌کنند. به این صورت که ممکن است یک لامپ LED، نوری برابر با یک لامپ رشته‌‌‌ای تولید کند، اما توان مصرفی آن یک دهم (ده درصد) آن لامپ رشته‌‌‌ای باشد.
استفاده از واحد توان برای مقایسه میزان روشنایی دو لامپ یا منبع نور در صورتی درست است که نوع لامپ‌ها یکسان باشد. برای مثال، برای مقایسه شدت روشنایی دو لامپ LED هم نوع، می‌توان از توان وات به عنوان یک واحد تقریبی استفاده کرد، اما مقایسه توان یک لامپ رشته‌‌‌ای با یک لامپ LED برای رسیدن به میزان روشنایی این لامپ ها، دید درستی در این رابطه به شما نمی‌دهد. زیرا میزان نور تولید شده از یک لامپ LED با توان حدود 30 وات، با میزان نور یک لامپ رشته‌‌‌ای 200 واتی برابری می‌کند؛ در حالی که اختلاف بسیار زیادی بین توان‌های این دو نوع لامپ دیده می‌شود. دلیل این اختلاف و نبود امکان مقایسه توان لامپ‌ها برای مقایسه روشنایی لامپ‌ها، به میزان بازده و اتلاف انرژی در لامپ‌ها مربوط می‌شود.
اما اگر بخواهید دو لامپ LED از جنس یکسان (مثلا دو لامپ SMD) را با یکدیگر مقایسه کنید، با توجه به نزدیک بودن میزان بازدهی لامپ‌ها و اتلاف انرژی، مقایسه توان (وات) دید مناسبی درباره میزان نور هر لامپ به شما می‌دهد.
از کدام واحد اندازه‌گیری نور برای سنجش لامپ‌ها استفاده کنیم؟
در یک توضیح کلی می‌توان سه واحد لوکس، لومن و کندلا را به این صورت بیان کرد: واحد لومن بیانگر میزان کل نوری است که از لامپ ساطع می‌شود؛ واحد لوکس میزان روشنایی سطح اجسام را بیان می‌کند و واحد کندلا شدت نور مرئی منتشر شده از منبع در یک جهت خاص است. از بین این سه واحد اندازه‌گیری نور، مفهوم لومن بیشتر از دو واحد دیگر به ذهن نزدیک است و می‌تواند معیاری کلی برای بیان میزان نور تولید شده از لامپ‌ها باشد.
اگر قصد خرید منابع نوری نقطه‌‌‌ای یا لیزر را دارید، منبع نور با کندلای بیشتر به معنای قدرت بیشتر است. معمولا نور لیزر و منابع نور نقطه ای، عدد لومن پایینی دارند؛ زیرا به طور کلی نور زیادی در همه جهت‌ها تولید نمی کنند. در مقابل، شرکت‌های سازنده لامپ‌های معمولی معمولا یکای لومن را برای میزان نور تولیدی لامپ‌های خود در حالت بدون پوشش بیان می‌کنند.
جمع بندی از واحد اندازه‌گیری نور
در این مقاله ضمن معرفی واحدهای اندازه‌گیری نور، سعی کردیم با مثالی ساده هر کدام از این واحدها را توضیح دهیم. توجه به مفهوم هر کدام از واحدهای اندازه‌گیری نور در هنگام خرید انواع لوازم روشنایی از فروشگاه نورنگار می تواند شما را در انتخاب منبع نور با روشنایی مناسب یاری دهد.
