Lumens และ Lux คืออะไร ? หน่วยวัดความสว่าง 2 แบบนี้ใช้ต่างกันอย่างไร ?

Lumen และ Lux คืออะไร ?
หน่วยวัดความสว่าง 2 แบบนี้ใช้ต่างกันอย่างไร ? 

ในยามเลือกซื้อหลอดไฟ หรืออุปกรณ์ที่ให้แสงสว่าง คุณมักจะเห็นหน่วยวัดความเข้มข้นของแสงที่แตกต่างกัน 2 แบบ นั่นคือ "ค่าลูเมน (Lumen)" กับ "ค่าลักซ์ (Lux)" นั่นอาจทำให้คุณสงสัยว่า สองค่านี้แตกต่างกันอย่างไร ในบทความนี้เราจะช่วยอธิบายข้อแตกต่าง และทำให้คุณเข้าใจกับมัน

ลูเมน คืออะไร ?
(What is Lumen ?)

ภาพจาก : https://www.sangfi.com/product/led-t8-daylight-antimosquito-tube-eve/

ค่าลูเมน (Lumen) หรือตัวย่อคือ lm เป็นค่าที่เราพบเห็นได้บ่อยเวลาเลือกซื้ออุปกรณ์ไฟฉาย ซึ่งค่านี้จะใช้บอกความเข้มข้นของแสงที่อุปกรณ์สามารถทำได้ หรือแสงนั้นออกมาจากอุปกรณ์เท่าไหร่ค่า Lumen ก็เป็นตัวชี้วัดความเข้มข้นของแสงเท่านั้น 

โดย 1 Lumen จะมีความเข้มข้นเท่ากับแสงเทียน 1 เล่มในรัศมี 1 ฟุตหรือ 1 ตารางฟุต

อย่างไรก็ตามเมื่อพูดถึงความต้องการใช้แสงสว่าง การวัดค่าแสงจากแหล่งกำเนิดอย่างเดียวมันยังไม่สมบูรณ์ เพราะเราต้องมาคิดด้วยว่า พื้นที่ต้องการแสงสว่างเท่าไหร่ หรือถ้าเรายิงแสงไปในทิศทางต่าง ๆ ระยะทางแค่ไหนแล้วแสงที่เหลืออยู่จะมีความเข้มข้นแค่ไหน ด้วยเหตุนี้จึงทำให้มีการใช้ค่า ลักซ์ (Lux) เป็นหน่วยวัดอีกประเภท

ลักซ์ คืออะไร ?
(What is Lux ?)

ลักซ์ (Lux) หรือตัวย่อคือ lx คุณจะเห็นในบางอุปกรณ์ที่ให้แสงไฟ ซึ่งจริง ๆ แล้วค่านี้ไม่ได้บอกวัดถึงประสิทธิภาพของแสงที่อุปกรณ์ แต่เป็นการวัดความสว่างที่ตกกระทบบนพื้นผิว โดย 1 Lux มีค่าเท่ากับ 1 ลูเมนต่อตารางเมตร

ภาพจาก : https://www.foxfury.com/measuring-light-Lumens-vs-Lux/

แทนค่าด้วยสูตร lx = lm / m²

• lx   =  Lux ความสว่าง
• lm  =  Lumen ปริมาณแสง
• m² =  พื้นที่ตารางเมตร

หมายถึงถ้ามีปริมาณแสง 1 Lumen ในรัศมีกี่ตารางเมตร ค่า Lux ก็จะสอดคล้องอย่างสัมพันธ์กับความเข้มข้นตามรัศมีเหล่านั้น

จากตัวอย่าง

1. ปริมาณแสง 1,000 Lumen ในรัศมี 1 ตารางเมตร สามารถให้ความเข้มข้นของแสงบนพื้นผิว ได้ 1,000 Lux คิดตาม สูตร 1,000 lx = 1000 lm / 1 ตารางเมตร
2. กลับกันถ้าความเข้มข้นแสง 1,000 Lumen ในรัศมี 10 ตารางเมตร ก็จะให้ความเข้มข้นบนพื้นผิว ได้ 100 Lux เท่านั้น คิดตามสูตร 100 lx = 1,000 lm / 10 ตารางเมตร

ภาพจาก https://www.thefirearmblog.com/blog/2018/07/12/redux-Lumens-and-candela-for-defensive-lights/

ดังนั้นหากใครถามว่า 1 Lumen = กี่ Lux คำตอบก็คือเทียบไม่ได้ เพราะต้องคำนวณถึงพื้นที่ก่อน แถมที่จริงค่า Lux ยังเป็นแค่ส่วนประกอบของ Lumen ไม่สามารถใช้แทนกันได้

ค่าลักซ์ และค่าลูเมน ใช้อย่างไร ?
(How to use Lux and Lumen ?)

สำหรับการใช้งาน Lumen มีความสำคัญต่อการรู้ว่าแหล่งกำเนิดแสงนั้นสามารถผลิตแสงออกมาได้มากน้อยเพียงใด  ซึ่งจะมีประโยชน์สำหรับเวลาเทียบคุณสมบัติของอุปกรณ์หลอดไฟ หรือไฟฉาย โดยไม่จำเป็นต้องพิจารณาว่า แสงนั้นจะเพียงพอต่อพื้นที่หรือไม่

ภาพจาก https://www.thegreenage.co.uk/Lux-much-light-need/

ในขณะเดียวกันการใช้งาน Lux จะมีความสำคัญต่อการรับรู้ว่าพื้นผิวเหล่านั้นมีแสงสว่างแค่ไหน สมมติถ้าคุณต้องการออกแบบห้องและสถานที่ให้มีระดับแสงสว่างอย่างเหมาะสม เช่นพวก โรงงาน ออฟฟิศ ห้องนั่งเล่น ห้องน้ำ ปกติเขาจะมีการดูที่ระดับค่าเฉลี่ยของแสงสว่าง (Lux Level) ต่อตารางเมตร ซึ่งทำให้คุณสามารถรู้ได้ว่าควรติดตั้งหลอดไฟที่ให้ปริมาณแสงกี่ Lumen ถึงจะเพียงพอต่อระดับความสว่างที่ต้องการ

ภาพจาก : https://tachyonlight.com/the-relationship-between-Lux-Lumen-and-watt/

โดยปกติมาตรฐานของระดับแสงสว่างที่แนะนำแต่ละสถานที่ มีหลายองค์กรที่กำกับเอาไว้เช่น CIE (International Commission on Illumination) แต่ถ้ายึดตามข้อแนะนำของ กฏกระทรวงจาก ข้อกำหนดว่าด้วยเรื่องของ มาตรฐานในการบริหาร จัดการ และดําเนินการด้านความปลอดภัย อาชีวอนามัย และสภาพแวดล้อมในการทํางานเกี่ยวกับความร้อน แสงสว่าง และเสียงปี พ.ศ. 2559 ได้มีการพูดเรื่องระดับค่าเฉลี่ยความเข้มข้นของแสงที่แนะนำเอาไว้ด้วย โดยสามารถดูได้ตามตารางดังนี้

ดูหลักมาตรฐานของกฎกระทรวงได้ตามลิงก์ต่อไปนี้ 
Download 

วิธีคิดคำนวณระดับความสว่างในห้อง (Lux Level) 

ถ้าวันนี้คุณนั่งอยู่ในห้องและเกิดสงสัยว่าหลอดไฟที่ใช้อยู่นั้นให้ความสว่างเฉลี่ยในห้องเท่าไร ลองมาคำนวณกันเล่น ๆ ดูได้ โดยการแทนค่าด้วยสูตร

E(Lux) = F(lm) x UF x MF / A

• E = ความสว่าง (Lux)
• F   = ปริมาณแสง (Lumen)
• UF (Utilisation Factor) =  อัตราการใช้งานจริง ที่คำนึงถึงสีของพื้นผิวและสภาพแวดล้อมในห้อง
• MF (Maintenance Factor) = ปัจจัยค่าเสื่อมเฉลี่ยของหลอดไฟ ที่ทำให้ระดับแสงลดลงตามเวลาใช้งาน
• A = ขนาดห้อง (กว้าง x ยาว)

วิธีคิด

สมมติว่าคุณมีห้องขนาด 10 x 10 เมตรหรือเท่ากับ 100 ตารางเมตร และคุณก็ได้ทราบปริมาณแสงในห้องเรียบร้อย เช่น 20,000 Lumen โดยคิดง่าย ๆ จากค่า Lumen ของหลอดไฟถ้ามีหลายดวงก็เอาผลมารวมกัน

และจากในสูตรนี้มีการเติมปัจจัยสองอย่างที่ใช้คาดการณ์ว่าระดับแสงจะลดลงจากความสามารถของหลอดไฟ ซึ่งก็คือ Utilisation Factor และ Maintenance Factor ปกติค่าเหล่านี้มันขึ้นอยู่กับสถานการณ์ โดยทั่วไปอาจคิดเฉลี่ยเป็น 0.4 สำหรับค่า Utilisation Factor และ 0.9 สำหรับ Maintenance Factor ถ้าหากเอา 2 ตัวนี้มาคูณกันจะได้ ผลลัพธ์เป็น 0.36 หรืออัตราส่วน 36% ที่คาดการณ์ว่าปริมาณแสงในห้องจะเหลือจริง ๆ 

เมื่อได้สมการตัวเลขทุกอย่าง ก็นำสูตรนั้นมาแทนด้วยตัวเลข จะได้เป็น

• E = F(lm) x UF x MF / A
• E = 20,000 lm x 0.4 x 0.9  / (10 x 10)
• E = 72 Lux

ผลลัพธ์คือถ้าเรามีหลอดไฟให้แสง 20,000 Lumen ในขนาดห้อง 100 ตารางเมตร ระดับเฉลี่ยความสว่าง (Lux Level) ในห้องตอนนี้ อาจเท่ากับ 72 Lux ต่อตารางเมตรนั่นเอง แต่สมมติถ้าไม่ได้คิดถึงปัจจัยที่ทำให้แสงลดลงตามสูตรนี้ ก็อาจจะคิดง่าย ๆ ว่าระดับแสงในห้องอยู่ระดับประมาณ 200 Lux (จากผลสูตรให้ 20,000 lm หารด้วย 100 ตารางเมตร)

สรุปท้ายบทความ
(Conclusion)

เอาเป็นว่า เวลาคุณเลือกซื้ออุปกรณ์ที่ให้แสงสว่าง คุณสามารถดูที่ค่า Lumen เพียงอย่างเดียวก็ได้ เพราะนั่นบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของตัวอุปกรณ์ แต่ถ้าคุณมองเข้าไปที่แก่นในการใช้งานจริง ๆ คุณอาจยกเรื่องของ Lux มาใช้เปรียบเทียบและดูว่าระดับแสงที่ใช้กับพื้นที่ใด ต้องการ Lumen เท่าไหร่มันก็จะเป็นประโยชน์มากขึ้น