Lúmens, do mito a realidade

O mito

É inevitável que todas as vezes que estou usando uma lanterna a pergunta de alguém próximo é sempre a mesma: ‘Quantos lúmens tem a sua lanterna?’. E a resposta também é a mesma: ”O que são lúmens?”

Parece um consenso comum que muitos querem cada vez mais lúmens, mas não sabem exatamente o que são lúmens. Portanto, vou abordar um pouco sobre o tema para ser base para outros artigos.

Comparar e adquirir equipamentos somente pela quantidade de luz, torna a decisão e observação muito limitada. A quantidade de lúmens não define a qualidade do equipamento de iluminação, isto é um mito. Existem outros parâmetros que ajudam a definir a qualidade de uma lanterna, mas é preciso saber antes disso o que são lumens e como ele é definido no mundo das lanternas de mão.

O que a Física nos diz

Uma das grandezas físicas básicas ou fundamentais existentes no Sistema Internacional de Unidades (SI) é o da intensidade luminosa, sendo a sua unidade a candela com o respectivo símbolo cd. Desde 1979 é definida oficialmente como a intensidade luminosa, numa dada direção, de uma fonte que emite uma radiação monocromática de frequência 540 x 10¹² hertz e que tem uma intensidade radiante nessa direção de ¹⁄₆₈₃ watt por esferorradiano.

Desta temos as unidades derivadas do SI, com algumas delas com nomes especiais. Para nós o que interessa no momento são as duas grandezas:

– fluxo luminoso, com a unidade lumen, e símbolo lm.

– luminosidade, com a unidade lux, e símbolo lx.

Lux é quantidade de luz que está chegando em um ponto. Esta relação é dada entre a intensidade luminosa e o quadrado da distância (l/d²). A iluminância pode ser medida através de um luxímetro.

O que são Lúmens?

De uma maneira bem simplificada, Lúmen (lm) é a quantidade de Luz/Fluxo Luminoso total emitida pela fonte de luz, independente da distribuição da luz, capaz de produzir estímulo ou sensibilizar o olho humano.  

Imagine agora o Sol. Ele irradia luz para todos os lados. Imagine o flash do deu celular. Este irradia a luz para uma determinada direção. Em ambos os casos, a luz que é emitida por eles seria dada em lúmens.

De maneira bem genérica, podemos dizer que, quanto mais lúmens mais brilhante é uma luz.

Enquanto o Lúmen e a Candela são constantes, o Lux e (variável). Com o aumento da distância a quantidade de Lux que chega até o local que está sendo iluminado diminiu.

É possível convertermos algumas destas grandezas com fórmulas matemáticas:

Candela para lumens, Candela para lux, Footcandles para lux, etc. Caso queira ver essas formulas em ação, acesse este link https://www.rapidtables.com/calc/light/index.html. Note que para alguns cálculos você precisará de alguns dados como ângulos e distâncias.

Em algum momento começamos a ter problemas com os lúmens, não com ele em si, mas como ele é medido para o uso em lanternas. Explico. Alguns fabricantes e entusiastas medem a quantidade de luz que sai diretamente do emissor de luz, ou seja, no caso mais comum hoje em dia, é medida logo depois do led. Outros medem a luz irradiada diretamente depois da lente da lanterna e o termo em inglês para isso é OTF (out of the front).

Por causa dessas e outras discrepâncias, em 2009 o ANSI (American National Standards Institute – o equivalente no Brasil é a ABNT), junto com alguns fabricantes* determinaram algumas normas para o desempenho básico de lanternas de mão/portáteis, holofotes e

lanternas de cabeça que fornecem iluminação direcional. O documento foi intitulado de ANSI/NEMA FL 1-2009. Neste é possível encontrar algumas definições técnicas como distância do beam, autonomia, saída de luz, etc. Tudo isso para o consumidor estar comprando algo que é testado e vendido segundo uma padronização. E em 2016 e recentemente com uma revisão em 2019, alguns fabricantes criaram o ANSI/PLATO FL 1 2019 Standart, com o intuito de “informar os fabricantes sobre quaisquer problemas descobertos pelo processo de teste e tenta trabalhar em colaboração para resolver discrepâncias entre os resultados dos testes e as marcações do produto.”**

Para pesquisas o que o leitor encontrará mais em materiais na internet são os termos ANSI ou ANSI FL1.

E o que definem o ANSI/PLATO sobre:

– Distância do feixe de luz (beam distance): é a distância do dispositivo no qual o feixe de luz é de 0,25 lux (0,25 lux é aproximadamente o equivalente à luz emitida da lua cheia “em uma noite clara em campo aberto”).

– Intensidade do feixe de pico (peak beam intensity) Intensidade de pico do feixe é a intensidade luminosa máxima tipicamente ao longo do eixo central de um cone de luz. O valor é relatado em candela e não muda com a distância.

– Autonomia (runtime): é definido como a duração do valor inicial da saída de luz – definido como 30 segundos após o ponto em que o dispositivo é ligado pela primeira vez – usando baterias novas, até que a saída de luz atinja 10% da valor inicial.

– Saída de luz (light output): é o fluxo luminoso total. É a quantidade total de energia luminosa total emitida, medida em integrando toda a saída angular da fonte de luz portátil. A saída de luz neste padrão é expresso em unidades de lúmens.

No ANSI-FL1 Os valores são medidos a distâncias de 2 ou 10 ou 30 metros da frente da superfície da lente do dispositivo a ser testado. A distância de teste escolhida deve ser pelo menos 10 vezes a maior dimensão da lente ou altura ou largura da saída do dispositivo. O dispositivo de medição de luz vai identificar e será registrado o valor mais alto indicado. As medições devem ser realizadas 30 segundos a 2 minutos após o dispositivo ser ligado.

Existe um padrão entre os ícones usados pelos fabricantes que adotam o ANFI-FL1 e PLATO, e como evitarei  publicação dos mesmos por questões de direitos autorais, você poderá visualizar os mesmos aqui https://www.plato-usa.org/about/standard. Em tempo, aproveite e veja no hiperlink mencionado a lista de participantes do comitê do PLATO.

Esfera usada para medir o fluxo luminioso

Depois de ler tudo isso vamos simplificar um pouco.

Depois de ler tudo isso vamos simplificar um pouco.

O que interessa para nós:

Na prática

A quantidade de lumens é boa como comparação entre dois equipamentos de iluminação portateis, no que diz respeito a quantidade de luz que o dispositivo emite, desde que ambos utilizem o padrão ANSI-FL1/PLATO. Mas precisamos de mais duas considerações no dia-a-dia.

O formato do feixe de luz define exatamente o que os olhos interpretam quando a luz é refletida em um ou mais objetos. Ele é de extrema importância, pois, cada modelo/versão de dispositivo, com ou sem ajustes específicos do beam, emitirá a luz em um formato diferente. E em cada parte que forma o seu feixe de luz (hospot e spill) , teremos uma quantidade e luz chegando. Sendo assim, o formato do beam é tão ou até mais importante do que a quantidade de lúmens para alguns usos específicos. Veja sempre os beamshots (mencionados no artigo anterior).

Outro ponto a considerar são como a sua fonte de luz é alimentada e a fonte de energia.

Na sua grande maioria de vezes dos dispositivos de iluminação atuais é usado um ou mais leds para gerar luz. Temos HID e incandescentes também, mas vamos nos abranger os leds por serem mais comuns.

Os leds precisam de uma quantidade de tensão e corrente elétricas para funcionar. Em poucos casos os leds podem ser iluminados diretamente ligados a fonte de energia, como as baterias CR123 ou AA, mas na grande maioria de vezes é usado um driver. O driver é o conjunto de componentes eletrônicos que compõem o circuito eletrônico que fornece energia para o led, ou seja, liga o led. Existem vários tipos de drivers. De uma maneira bem resumida, alguns tem a saída regulada de luz e outros não reguladas.

Algumas vezes você encontrará saída regulada ou estabilizada também.

Para explicar isso vou usar o gráfico de autonomia da Armytek Predator 2.5. Esta lanterna em questão não é mais fabricada, mas tinha a função onde o usuário poderia definir o tipo de saída de luz da lanterna, entre regulada (FULL), SEMI (em forma de uma curva) e STEP(em forma de escada). O que é chamado de SEMI no gráfico seria a não regulada muito comum em diversas lanternas.

Vamos analisar o gráfico pegando somente os valores da linha verde e amarela, ou seja, o FULL e SEMI neste caso.

Para a mesma fonte de energia, pilha ou bateria, a lanterna consegue fornecer a mesma quantidade de luz por mais de 46 minutos no modo de saída regulada. Já no modo chamado de SEMI, no caso a não regulada, a lanterna fornece uma quantidade de luz por mais de 130 minutos, mas a quantidade de luz vai decaindo. E muito isso é importante.

Dependendo da lanterna que lhe é apresentada é importante saber se a saída é regulada ou não, para saber se ela atenderá às suas expectativas. O tipo de saída de luz, sendo regulada ou não, jamais definirá a qualidade de seu equipamento, mas o que foi determinado no projeto. Vamos ver isso como funciona:

Olhe o gráfico. O modo de saída regulada em verde, proporciona a maior quantidade de luz possível, mas a sua autonomia é menor. Imagine em uma situação real de seu dia-a-dia como isso seria ou não complicado. Você acabou de engajar um suspeito dentro de sua casa, já ligou para a polícia e fica no aguardo deles chegarem. Depois de 10 minutos a sua bateria acaba. O que você faria? No mesmo exemplo, tendo a lanterna centenas de lúmens e uma saída regulada ou não, é necessário usar tanta luz para iluminar tão perto? Fica a questão para você pensar e testar o seu equipamento para ver se ele vai te atender bem.

Aproveito para perguntar para você que, no caso de usar baterias recarregáveis, se elas estão complemente carregadas e qual o tempo máximo delas que você pode usar? Faça os testes.

Então você deve usar a saída não regulada? Não. Na verdade você deve conhecer o seu equipamento antes de usá-lo.

A Surefire que é uma referência no mundo de lanternas táticas, não tem em seu portifólio lanternas com saída de luz regulada . Mas a Streamlight que é outra referência no assunto, tem várias lanternas com saída regulada.

Por isso é importante retomar o que foi mencionado no artigo anterior: veja os reviews (testes), runtime (autonomia) e beamshots (fotos do feixe de luz).

Em tempo. As lanternas táticas atuais de renomados e confiáveis fabricantes usaram por muitos anos as baterias CR123. A grande maioria deles tem agora produtos que funcionam com as baterias recarregáveis de li-ion (16650, 18650, etc). E dependendo do equipamento e fonte de energia, a lanterna pode mudar de saída regulada ou não. Para o mesmo modelo de lanterna, a saída de luz pode ser regulada com 18650 e não regulada para CR123. No caso de lanternas multi-modos, algumas também podem ser reguladas e não reguladas dependendo do modo acionado. Por isso tudo é importante conhecer e testar o equipamento.

Depois de tudo passar toda essa informação, espero que o leitor comece a entender que lúmens não são tudo em uma lanterna.

**https://www.plato-usa.org/about/standard