Três quantidades, não uma
"Como é claro" é respondido por três quantidades físicas genuinamente diferentes, cada uma com sua própria família de unidades, e nenhuma delas se converte para outra sem informações extras sobre geometria ou material da superfície. Confundi-las — perguntando quantos "lux" uma lâmpada produz, digamos — é um erro de categoria, não um erro de unidades, porque a saída de uma lâmpada é adequadamente medida em uma unidade completamente diferente.
Fluxo luminoso: o que uma fonte emite
O lumen (lm) mede a saída de luz total de uma fonte, em todas as direções, independentemente de quão longe qualquer coisa está ou onde ela cai. A caixa de uma lâmpada declara lumens porque essa é a única figura que descreve a lâmpada sozinha, não a sala em que é colocada.
Iluminância: o que cai em uma superfície
O lux (lx) é um lumen por metro quadrado: quanto dessa luz emitida realmente cai em uma determinada área, que depende da saída total da fonte, da distância dela (caindo com o quadrado da distância) e do ângulo de incidência. O equivalente imperial, a vela-pé (fc), é um lumen por pé quadrado. Como um pé quadrado é menor que um metro quadrado, a mesma luz espalhada sobre ele registra um número maior: exatamente 1 fc = 10,76391 lx, derivado da relação exata 1 ft² = 0,09290304 m² (uma vez que 1 ft = 0,3048 m exatamente), então 1 fc = 1 lm/ft² = 1/0,09290304 lm/m² = 10,76391042… lx. A iluminância é o que um medidor de luz mede e o que os códigos de construção e guias de iluminação hortícola especificam.
Luminância: o que chega aos olhos a partir de uma superfície
O nit — formalmente uma candela por metro quadrado (cd/m²), "nit" é o nome informal mas quase universal para ele — mede a luz saindo ou refletida de uma superfície em direção a um espectador, que é o que realmente determina como essa superfície parece brilhante. Duas superfícies sob iluminância idêntica podem ter luminância muito diferente: uma folha de cartão preto fosco e uma folha de papel branco sob o mesmo abajur de mesa recebem o mesmo lux, mas o papel branco reflete muito mais dela de volta em direção aos seus olhos e parece muito mais brilhante. Nits são a unidade usada para brilho de exibição porque uma tela não está refletindo luz ambiente — está emitindo a sua própria, então luminância, não iluminância, é a quantidade relevante.
Por que você não pode converter livremente entre elas
Ir de lumens para lux precisa da área sobre a qual a luz é espalhada, que é uma questão de geometria que a unidade em si não pode responder. Ir de lux (luz chegando a uma superfície) para nits (luz deixando essa superfície) precisa da refletância da superfície, uma vez que uma superfície pode apenas enviar de volta alguma fração do que recebe. Para uma superfície refletora fosca ideal ("Lambertiana"), a relação é:
L = E × ρ ÷ π
onde L é luminância em cd/m², E é iluminância em lux, e ρ é a refletância da superfície (0 a 1). O papel de impressora branca reflete aproximadamente 80% da luz que bate nela (ρ ≈ 0,8). Sob iluminação de escritório típica de 500 lx, a luminância desse papel funciona para 500 × 0,8 ÷ π ≈ 127 cd/m² — notavelmente mais escuro que a tela de um laptop ao lado, que auto-emite em 250–400 nits, embora "a sala" seja iluminada apenas com 500 lux. A iluminância descreve a sala; a luminância descreve o que seus olhos realmente recebem de uma superfície específica nela, e as duas costumam divergir por um fator de vários.
Níveis de iluminância comuns, para referência
| Condição | Iluminância | Em velas-pé |
|---|---|---|
| Lua cheia, noite clara | 0,1 lx | ≈0,0093 fc |
| Iluminação da sala de estar | 100 lx | ≈9,29 fc |
| Iluminação de escritório | 500 lx | ≈46,5 fc |
| Luz do dia nublada | 1.000 lx | ≈92,9 fc |
| Luz solar direta | 100.000 lx | ≈9.290 fc |
Um caso concreto de uma figura errada se propagando
A iluminância da luz da lua é um exemplo genuinamente útil de como um número que soa plausível pode ultrapassar a medição por trás dele. Uma figura redonda de "1 lux" para luz de lua cheia circula amplamente em referências de design de iluminação e guias de exposição fotográfica; trabalho fotométrico cuidadoso coloca a figura real aproximadamente uma ordem de magnitude mais baixa. O ensaio de 2017 do ecologista Travis Longcore "How bright the moon" traçou uma instância específica e documentada desse tipo de erro através da literatura de iluminação ecológica: um artigo de 1999 havia rotulado incorretamente uma curva de iluminância medida para uma lua gibosa iluminada em 75% — não uma lua cheia, e nem um quarto lunar — como iluminação de "quarto lunar", e pelo menos dois artigos posteriores repetiram a figura rotulada incorretamente sem retornar aos dados fotométricos originais. A própria estimativa de trabalho de Longcore para iluminância típica de lua cheia em nível do solo, após considerar a altitude da lua acima do horizonte e extinção atmosférica em vez de um valor idealizado acima da cabeça, fica perto de 0,1 lux — a figura que este site usa acima — bem abaixo do atalho "1 lux" que continua circulando em fontes secundárias que nunca citam uma medição primária.
O mecanismo é o mesmo independentemente de qual rótulo específico o iniciou: uma vez que um número é repetido em um artigo de revisão ou em uma tabela sem os dados originais anexados, os autores subsequentes citam a revisão em vez de refazer qualquer medição, e uma figura que estava errada, ou certa apenas sob condições estreitas que ninguém reafirmou, sobrevive indefinidamente. É uma instância específica da fotometria de exatamente a cautela que este site tenta aplicar às suas próprias figuras: um número redondo plausível não é a mesma coisa que um verificado.
Escolhendo a unidade correta
Pergunte o que você está realmente medindo antes de chegar a uma unidade. Saída total de uma fonte: lumens. Luz caindo em uma superfície: lux ou velas-pé. Brilho de uma superfície ou de uma exibição autoluminosa como aparece aos olhos: nits. Nenhum dos três substitui nenhum dos outros, porque cada um está respondendo uma pergunta física diferente.