Lumen on vakiomittayksikkö, jota käytetään kuvaamaan kuinka paljon valoa tietyllä alueella on. Se on osa vakiomittausryhmää, joka tunnetaan nimellä fotometriaryhmä, joka mittaa valon eri puolia. Tähän ryhmään kuuluvat myös sellaiset yksiköt kuin candela, joka mittaa luminanssin, ja lux, joka mittaa valaistuksen.
Tarkasti ottaen ontelo määritellään 1 kandelaksi kerrottuna 1 steradiaanilla, joka voidaan ilmaista muodossa. Tähän liittyvä mittayksikkö-vaikkakaan ei osa standardiyksiköitä-on jalka-kynttilä, jota käytetään usein valokuvauksessa ja elokuvissa. Tämän ymmärtämiseksi todella on tärkeää ymmärtää nämä yksiköt: kandela, jalka-kynttilä, steradiaani ja lux.
Säteilymittarit ja valaistusmittarit on erotettava toisistaan. Säteilyä mitattaessa joku katsoo pohjimmiltaan, kuinka paljon energiaa valonlähde vapauttaa suoraan. Häntä ei kiinnosta se, mitä tälle energialle tapahtuu, kun se lähtee lähteestä, vaan se, kuinka paljon on itse lähteessä. Mittaamalla valaistusta sitä vastoin henkilö katsoo, kuinka paljon tästä energiasta kuluu tiettyyn kohteeseen.
Jalkakynttilä, myös kirjoitettu jalkakynttilä, on epätavallinen valaistuksen mittaus, joka määritellään periaatteessa kuinka paljon valoa osuisi pallon sisäpintaan 1 jalan (30.48 cm) säteellä, jos se sytyttäisi yhden kynttilän sen pallon keskipiste. Luksi on valaistuksen standardimitta, ja se voidaan määritellä yksinkertaisesti sillä, kuinka paljon valoa osuu samanlaiseen, yhden metrin säteellä olevaan palloon. Nämä kaksi voidaan muuntaa yksinkertaisesti 3.28 luksi 1 jalka-kynttiläksi.
Sekä jalka-kynttilä että lux käyttävät valovoimaa, jota kutsutaan kandelaksi. Kandelaa kutsuttiin alun perin kynttilänvoimaksi, ja se viittasi yksinkertaisesti tietyn tyyppisen kynttilän säteilemään valovoimaan. Myöhemmin, kun se standardoitiin, valittiin määritelmä, joka lähentäisi vanhempaa määritelmää, jotta olemassa olevat yhtälöt voisivat pysyä samana. Nykyaikainen kandellan määritelmä liittyy säteilyyn, jonka säteilee 1/60 yhden neliösenttimetrin platinasta sen sulamispisteessä.
Steradiaani on vakiomittayksikkö, jota käytetään määrittämään kiinteä kulma. Tekninen määritelmä on ”kiinteä kulma, jonka säde r on pallon keskellä ja jonka pallon pinta -ala on r2.” Tässä määritelmässä subtended liittyy kaaren pituuden ja tuloksena olevan kulman väliseen suhteeseen. Steradiaani on yksikötön ja sitä edustaa lyhenne sr. Matemaattisesti käyttämällä mittaria mittayksikkönä voimme määritellä steradiaanin muodossa 1 (sr) = m2 x m-1.
Joten kun kaikki tämä yhdistetään, on helpompi tulkita luumenin alkuperäinen määritelmä muodossa 1 (lm) = 1 (cd) x 1 (sr). Tässä tapauksessa yksi ontelo on mittaus valovirran määrästä, joka päästetään alueelle 1/60 yksittäisestä neliösenttimetristä platinaa sen sulamispisteessä tiettyyn kulmaan. Tätä mittausta käytetään usein yhdessä tehon kanssa valoa säteilevän kappaleen valotehokkuuden määrittämiseksi.
Esimerkiksi normaalin 100 watin hehkulampun valotehokkuus on noin 17.5, ja se säteilee 1750 lumenia valoa. Sen sijaan 13 watin loistelampun tehokkuus on noin 56, ja se säteilee noin 730 lumenia valoa. Sitä vastoin auringon tehokkuus on noin 93.