Tres magnitudes, no una
La pregunta "¿qué tan brillante es?" se responde con tres magnitudes físicas realmente diferentes, cada una con su propia familia de unidades, y ninguna se convierte en otra sin información adicional sobre la geometría o el material de la superficie. Confundirlas — preguntar cuántos "lux" produce una bombilla, por ejemplo — es un error de categoría, no un error de unidades, porque la salida de una bombilla se mide correctamente en otra unidad por completo.
Flujo luminoso: lo que emite una fuente
El lumen (lm) mide la salida total de luz de una fuente, en todas las direcciones, independientemente de cuán lejos esté algo o de dónde incida. La caja de una bombilla indica lúmenes porque esa es la única cifra que describe la bombilla por sí sola, no la habitación en la que se coloca.
Iluminancia: lo que incide sobre una superficie
El lux (lx) es un lumen por metro cuadrado: cuánta de esa luz emitida cae realmente sobre un área determinada, lo cual depende de la salida total de la fuente, la distancia a ella (que disminuye con el cuadrado de la distancia) y el ángulo de incidencia. El equivalente imperial, la bujía-pie (fc), es un lumen por pie cuadrado. Dado que un pie cuadrado es menor que un metro cuadrado, la misma luz repartida sobre él registra un número mayor: exactamente 1 fc = 10,76391 lx, derivado de la relación exacta 1 ft² = 0,09290304 m² (puesto que 1 ft = 0,3048 m exactamente), por lo que 1 fc = 1 lm/ft² = 1/0,09290304 lm/m² = 10,76391042… lx. La iluminancia es lo que mide un luxómetro y lo que especifican los códigos de edificación y las guías de iluminación hortícola.
Luminancia: lo que llega al ojo desde una superficie
El nit — formalmente una candela por metro cuadrado (cd/m²), "nit" es el nombre informal pero casi universal de esta unidad — mide la luz que sale o se refleja desde una superficie hacia un observador, lo cual determina realmente cuán brillante parece esa superficie. Dos superficies sometidas a una iluminancia idéntica pueden tener luminancias muy diferentes: una lámina de cartulina negra mate y una hoja de papel blanco bajo la misma lámpara de escritorio reciben los mismos lux, pero el papel blanco refleja mucha más luz de vuelta hacia el ojo y parece mucho más brillante. Los nits son la unidad utilizada para el brillo de las pantallas porque una pantalla no refleja en absoluto la luz ambiental — emite su propia luz, por lo que la luminancia, no la iluminancia, es la magnitud relevante.
Por qué no se pueden convertir libremente entre ellas
Para pasar de lúmenes a lux se necesita el área sobre la que se reparte la luz, una cuestión de geometría que la propia unidad no puede responder. Para pasar de lux (luz que llega a una superficie) a nits (luz que sale de esa superficie) se necesita la reflectancia de la superficie, ya que una superficie solo puede devolver una fracción de lo que recibe. Para una superficie reflectante mate ideal ("lambertiana"), la relación es:
L = E × ρ ÷ π
donde L es la luminancia en cd/m², E es la iluminancia en lux y ρ es la reflectancia de la superficie (de 0 a 1). El papel blanco de impresora refleja aproximadamente el 80% de la luz que incide en él (ρ ≈ 0,8). Con la iluminación típica de oficina de 500 lx, la luminancia de ese papel resulta ser 500 × 0,8 ÷ π ≈ 127 cd/m² — perceptiblemente más tenue que la pantalla de un portátil al lado, que emite por sí misma entre 250–400 nits aunque "la habitación" esté iluminada solo a 500 lux. La iluminancia describe la habitación; la luminancia describe lo que el ojo recibe realmente de una superficie específica en ella, y ambas divergen habitualmente por un factor de varios.
Niveles habituales de iluminancia, como referencia
| Condición | Iluminancia | En bujías-pie |
|---|---|---|
| Luna llena, noche despejada | 0,1 lx | ≈0,0093 fc |
| Iluminación de sala de estar | 100 lx | ≈9,29 fc |
| Iluminación de oficina | 500 lx | ≈46,5 fc |
| Luz diurna nublada | 1.000 lx | ≈92,9 fc |
| Luz solar directa | 100.000 lx | ≈9.290 fc |
Un caso concreto de propagación de una cifra errónea
La iluminancia de la luz lunar es un ejemplo realmente útil de cómo un número que parece plausible puede superar a la medición que lo respalda. Una cifra redonda de "1 lux" para la luz de luna llena circula ampliamente en referencias de diseño de iluminación y guías de exposición fotográfica; un trabajo fotométrico cuidadoso sitúa la cifra real aproximadamente un orden de magnitud por debajo. El ensayo de 2017 del ecólogo Travis Longcore "How bright the moon" rastreó un caso concreto y documentado de este tipo de error en la literatura de iluminación ecológica: un artículo de 1999 había etiquetado erróneamente una curva de iluminancia medida para una luna gibosa iluminada al 75% — ni luna llena ni cuarto de luna — como iluminación de "cuarto de luna", y al menos dos artículos posteriores repitieron la cifra mal etiquetada sin volver a los datos fotométricos originales. La propia estimación de trabajo de Longcore para la iluminancia típica de luna llena a nivel del suelo, tras considerar la altitud de la luna sobre el horizonte y la extinción atmosférica en lugar de un valor idealizado en el cenit, se aproxima a 0,1 lux — la cifra que este sitio utiliza arriba — muy por debajo de la simplificación de "1 lux" que sigue circulando en fuentes secundarias que nunca citan una medición primaria.
El mecanismo es el mismo independientemente de qué etiquetado erróneo concreto lo inició: una vez que un número se repite en un artículo de revisión o en una tabla sin los datos originales adjuntos, los autores posteriores citan la revisión en vez de volver a medir nada, y una cifra que era errónea, o correcta solo en condiciones limitadas que nadie volvió a indicar, sobrevive indefinidamente. Es un caso específico de la fotometría de exactamente la cautela que este sitio intenta aplicar a sus propias cifras: un número redondo plausible no es lo mismo que uno verificado.
Elegir la unidad adecuada
Pregúntese qué está midiendo realmente antes de recurrir a una unidad. Salida total de una fuente: lúmenes. Luz que incide sobre una superficie: lux o bujías-pie. Brillo de una superficie o una pantalla autoluminosa tal como aparece ante el ojo: nits. Ninguna de las tres sustituye a las otras, porque cada una responde a una pregunta física distinta.