1. 정의
루멘(lumen)은 광선속을 나타내는 SI 단위다. 여기서 광선속은 쉽게 말해, "광원이 내보내는 빛의 양" 정도라 할 수 있다.Luminous flux를 번역한 한자 표현인 광선속(光線束)은 "빛줄기 묶음" 정도의 뜻이다. 일본 용어인 광속(光束)과 유사하며, 뜻 전달이 잘 안 되는 안좋은 번역이다. 반면 중국에서는 光通量(광통량: 빛이 통하는 양)이라 하며, 이 쪽이 뜻이 더 잘 통한다.
lumen은 라틴어로 빛이라는 뜻이다. 기호로는 lm을 쓴다.
루멘은 SI 기본 단위인 칸델라(cd)에서 유도된 단위이며, 정의는 다음과 같다.
1 lm = 1 cd·sr
(sr은 스테라디안. 일종의 입체 각도)
(sr은 스테라디안. 일종의 입체 각도)
관찰자 주위 전방과 같은 공 모양은 4π의 스테라디안(입체각)에 해당하므로, 1 칸델라의 촛불이 사방으로 빛을 비출 경우(촛몸은 투명하다고 가정) 광선속은 1 cd × 4π 루멘이 된다.
2. 특징
루멘은 칸델라에서 유도된 단위이므로 칸델라와 마찬가지로 인간의 눈에 실제로 보이는 밝기에 의한 가중치가 반영이 된다. 그러므로 눈에 잘 안 보이는 자외선, 적외선 근처의 빛은 에너지 강도에 비해 루멘 값이 낮게 나오고, 눈이 가장 잘 반응하는 녹색 빛은 에너지 강도에 비해 루멘 값이 높다.칸델라 및 칸델라에서 유도된 루멘, 럭스의 좀 더 자세한 관계는 칸델라 항목 참고.
3. 안시 루멘 (ANSI lumen)
아류작(?)으로 안시 루멘 (ANSI lumen)이라고 있다. 정식 단위는 아니고, 마케팅적인 표현. 빔 프로젝터 등에서 밝기를 나타내는 용어다. 밝기 자체로는 표준적인 루멘과 다를 것이 없다. 그런데 왜 굳이 "안시(ANSI)"라는 단어를 붙였느냐 하면...미국 표준 협회(American National Standards Institute, ANSI)라는 곳이 있다. 기술 관련한 이것 저것에 대해 표준을 세우는 곳인데, 빔 프로젝터의 밝기를 측정하는 절차에도 역시 기준을 세워놨다. 예를 들어 측정실의 온도는 몇 도로 맞출 것이며, 영역은 몇등분해서 측정해야 하며... 등등을 정해 놓은 것이다. 그 기준대로 측정하지 않아도 누가 잡아가는것은 아니지만, 이 절차대로 하면 좀더 정확하게 측정될 수 있어서 업계에서는 많이 따르고 있다. 그리고 이러한 절차로 나온 밝기 값(당연히 루멘 값)에 "안시 루멘"이라 덧붙여서 안시 기준을 따라 측정했음을 강조하는 것이다.
니트는 빛의 양을 다른 정의로 측정하는 단위이지만 같은 상황에서 대략적으로 1 ANSI 루멘은 0.29 니트의 값을 가진다.
흔히들 뒤의 루멘을 떼어 버리고 그냥 "안시"라고도 하는데, 틀린 용법. 안시만 쓰면 그냥 미 표준협회란 뜻이 된다. 차라리 앞의 안시를 떼고 루멘이라고만 쓰는 것이 맞는 용법이다.
4. 기타
EU에서는 전구 등의 조명 기구의 밝기를 와트가 아닌 루멘 단위로 표기하도록 2010년부터 법제화했다. 우리나라에서는 전구나 형광등의 소모 전력량(와트)만 표기하고 정작 밝기(루멘)는 표기하지 않아 실제로 얼마나 밝은지는 전구 간에 비교하기 어렵다. 다만 값이 비싼 LED 전구에서는 루멘도 같이 표기되는 추세.사실 밝기만 표기되어서는 조명 기구가 얼마나 효율적인지는 직감하기 어렵다. 본격적으로 에너지 효율을 따지자면 발광효율(luminous efficacy)이란 기준을 쓴다. 투입된 기준 에너지에 대해 내보내는 빛의 양을 나타내는 것이다. 단위는 lumen/watt. 그리고 발광 효율의 최대값이라 생각되는 683 lm/W에 대한 비율(luminous efficiency)로 효율을 표기하기도 한다. 즉 광원의 발광 효율을 683 lm/W로 나눈 값을 표시하는 것이며, 흔히 %로 표시된다. 발광효율이 나쁜 조명기구는 밝지도 않으면서 에너지만 처묵처묵한다. 촛불이 효율면에서 바닥권으로 0.04% 정도 밖에 안된다. 백열전구도 효율이 나빠서 2% 정도에 머문다. 최상위권은 아무래도 LED...인데, 의외로 형광등과 엄청난 차이가 나는 건 아니다. LED 특정 제품에서 이룬 최고 수치가 22.69%인데[1], 이건 부품상태에서 내는 효율이고 전원기구를 포함한 완제품 전구로 조립했을 때는 아니다. 필립스 11와트 230v LED제품이 20.3%로 제일 높은 편이고 이는 튜브형 형광등의 최고치 15.63%와 엄청난 격차가 있는 건 아니다. LED는 지속적인 발전을 통해 현재 조명용으로 나오는 제품은 Color Rendering Index 가 80을 넘어가는게 상당하며 효율도 대단히 높아졌다. 200 lm/W까지도 나오는 저압 나트륨등이 효율은 가장 좋아서 예전엔 터널, 도로등의 가로등으로서 사용되었으나, 주황빛에 가까운 노란 단색광만 나오다 보니 현재는 LED조명이나 메탈할라이드 등으로 사용하거나 교체하고 있는 추세이다, 현재는 서울반도체에서 210 lm/W(30.74%)나 되는 무시무시한 제품을 양산중이다.
대표적인 조명기구들의 광선속(Luminous flux)은 다음과 같다. 물론, 제조사별로 그리고 제품별로 다르니 참고만 할 것. 괄호안에는 효율 (lm/W)
- 60 W 백열전구 - 870 lm
- 100 W 백열전구 - 1750 lm
- 25 W 콤팩트 형광등 - 1275 lm (55 lm /W)
- 40 W 형광등 - 2800 lm
- 촛불 - 13 lm
- 석유조명등 - 100 lm
- 소형 LED 플래시 라이트 60-100 lm
- 1W 백색 LED - ~180 lm[2]
- 12V 55W 자동차 전조등용 H7 할로겐 전구 - 1,500 lm
- 127 W 저압 나트륨등 - 25,000 lm
- 400 W 메탈할라이드등 - 40,000 lm