Světelný tok – lumen (lm), definice a převody (1 W = 683 lm)

Světelný tok udává celkové množství viditelného světla vyzářeného zdrojem – váženého citlivostí lidského oka. Jednotkou je lumen (lm).

Světelný tok je odvozená jednotka soustavy SI. Jednotkou světelného toku je lumen [lm].

Co je světelný tok

Světelný tok (luminous flux) udává, kolik viditelného světla zdroj vyzařuje – tedy zářivý výkon vážený citlivostí lidského oka. Liší se od zářivého výkonu (radiant flux ve wattech), který zahrnuje i neviditelné záření, as je infračervené teplo nebo ultrafialové záření.

Lidské oko je nejcitlivější na vlnovou délku 555 nm (zelenožluté světlo) v podmínkách denního vidění. Mimo tuto vrcholovou hodnotu citlivost prudce klesá – modré nebo červené světlo o stejném zářivém výkonu se nám jeví slabší. Tento vztah popisuje fotopická funkce zrakové citlivosti V(λ), kterou normalizuje Mezinárodní komise pro osvětlování (CIE).

Definice lumenu

Lumen: je světelný tok vyzařovaný do prostorového úhlu 1 steradiánu bodovým zdrojem, jehož svítivost je ve všech směrech 1 kandela.

Vztah lze zapsat zkráceně jako 1 lm = 1 cd·sr. Definice byla v této formě přijata v roce 1979.

Jednotku lumen navrhl v roce 1894 André Eugène Blondel (1863–1938) – francouzský inženýr a fyzik, vynálezce elektromechanického osciloskopu, který navrhl soustavné fotometrické jednotky. Jeho systém byl v roce 1896 schválen Mezinárodním elektrotechnickým kongresem.

Převod wattu na lumeny

Maximální převodní poměr platí pouze pro monochromatické světlo o vlnové délce 555 nm:

1 W = 683 lm při frekvenci 540 THz (555 nm) – oficiální hodnota od roku 1979 [11 str. 30].
1 W = 680 lm – starší zaokrouhlená hodnota [10 str. 783] (za tuto definici děkuji M. Wittnerovi).

Konstanta K_cd = 683 lm·W⁻¹ je jednou ze sedmi definujících konstant soustavy SI a jako jediná z nich je vázána na lidské vnímání. Equivalentně: 1 lm odpovídá zářivému výkonu 1/683 W ≈ 1,464 mW při vlnové délce 555 nm.

U reálných zdrojů, které vyzařují širší spektrum, je účinnost nižší. Bílé světlo z LED dosahuje typicky 150–220 lm·W⁻¹ v komerčních produktech; teoretický maximální poměr pro bílé světlo s dobrým podáním barev je 250–370 lm·W⁻¹.

Příklady převodů W ↔ lm

Postup: pro monochromatické světlo 555 nm vynásobte watty konstantou 683.

5 W laserového světla 555 nm → 5 × 683 = 3 415 lm
1 000 lm → 1 000 ÷ 683 ≈ 1,464 W zářivého výkonu při 555 nm
9W LED žárovka vyzáří typicky 800 lm → účinnost 800 ÷ 9 ≈ 89 lm·W⁻¹
100W klasická žárovka vyzáří ~1 700 lm → účinnost ~17 lm·W⁻¹

Reálné zdroje dosahují zlomku teoretického maxima 683 lm·W⁻¹, protože vyzařují napříč celým spektrem – ne jen na vrcholu citlivosti oka.

Praktické hodnoty světelného toku

Typické hodnoty světelného toku různých zdrojů
Zdroj světla	Světelný tok	Účinnost
Svíčka	≈ 12 lm	–
Klasická 60W žárovka	≈ 800 lm	≈ 13 lm·W⁻¹
Klasická 100W žárovka	≈ 1 700 lm	≈ 17 lm·W⁻¹
23W kompaktní zářivka	1 400–1 600 lm	≈ 65 lm·W⁻¹
9W LED (ekv. 60W žárovky)	≈ 800 lm	≈ 89 lm·W⁻¹
Výkonná komerční LED (2026)	různé	150–220 lm·W⁻¹
Sodíková výbojka (NaHP)	různé	80–150 lm·W⁻¹
Monochromatický zdroj 555 nm	–	683 lm·W⁻¹ (max.)

Od roku 2010 vyžaduje legislativa Evropské unie, aby svítidla měla na obalu uveden světelný tok v lumenech jako primární údaj výkonu.

Časté otázky

Jaký je rozdíl mezi lumenem a luxem?: Lumen měří celkový světelný tok zdroje – kolik světla vyzáří celkem do prostoru. Lux měří osvětlení plochy – kolik světla dopadá na 1 m². Vztah: 1 lx = 1 lm/m². Žárovka s 800 lm osvětlí místnost na různé úrovně podle vzdálenosti a tvaru prostoru.
Proč je efektivita zdrojů světla tak daleko od maxima 683 lm·W⁻¹?: Elektrické žárovky vyzařují většinu energie jako infračervené teplo. LED jsou efektivnější, ale vyzařují bílé světlo – směs vlnových délek – a oko na většině z nich není tak citlivé jako na 555 nm. Theoretický limit pro bílé světlo s dobrým podáním barev je 250–370 lm·W⁻¹.
Co znamená „ekvivalent 60W žárovky" na obalu LED?: Klasická 60W žárovka vyzáří přibližně 800 lm. LED označená jako „ekvivalent 60W" by měla vyzářit stejných ~800 lm při podstatně nižším příkonu (typicky 7–10 W). Klíčový údaj na obalu je světelný tok v lumenech, not příkon ve wattech.
Proč je 1 W = 683 lm přesně, nikoli přibližně?: Konstanta K_cd = 683 lm·W⁻¹ je jednou ze sedmi definujících konstant SI od roku 1979. Není naměřenou hodnotou, ale definicí – stejně jako rychlost světla 299 792 458 m·s⁻¹. Skutečná účinnost fotopického vidění na 555 nm je přesně 683 lm·W⁻¹ z definice.

Související

Svítivost – kandela (cd) jako základní jednotka SI
Osvětlení – lux jako lumen na metr čtvereční (lm/m²)
Jas – cd/m² (nit), jasnost povrchu vnímaná okem
Jednotky SI – lumen mezi odvozenými jednotkami
André Eugène Blondel – autor jednotky lumen (1894)