The four quantities, and which one you are actually designing

Every photometric argument on a project eventually reduces to two people using different quantities and assuming they mean the same thing. The manufacturer talks lumens, the code talks lux, the client talks “brightness”, and the eye — the only judge that matters — responds to none of the above.

Mọi cuộc tranh cãi về trắc quang trong dự án rốt cuộc đều quy về một chuyện: hai người dùng hai đại lượng khác nhau mà cứ tưởng là một. Nhà sản xuất nói lumen, tiêu chuẩn nói lux, khách hàng nói “độ sáng”, còn con mắt — giám khảo duy nhất đáng kể — chẳng phản ứng với thứ nào trong số đó.

There are four quantities. They describe the same light at four successive moments in its life.

Có bốn đại lượng, mô tả cùng một luồng sáng ở bốn chặng nối tiếp nhau trên đường đi của nó.

1. Luminous flux — light leaving

1. Quang thông — ánh sáng rời nguồn

Φv, in lumens. The total light a source emits in all directions, weighted by the eye’s photopic sensitivity curve V(λ), which peaks at 555 nm.

Φv, đơn vị lumen. Tổng lượng ánh sáng nguồn phát ra theo mọi hướng, có trọng số theo đường cong độ nhạy photopic V(λ) của mắt (đỉnh ở 555 nm).

Lumens are a total. They carry no information about direction. A 3000 lm bare lamp and a 3000 lm narrow-beam projector are the same number and completely different design instruments. This is why “how many lumens do I need?” is not answerable and “what distribution do I need?” is.

Lumen là một con số tổng, không chứa thông tin gì về hướng. Một bóng đèn không chóa 3000 lm và một đèn chiếu chùm hẹp 3000 lm có cùng con số, nhưng là hai công cụ thiết kế khác hẳn nhau. Vì vậy câu hỏi “cần bao nhiêu lumen?” không trả lời được, còn “cần phân bố ánh sáng thế nào?” thì trả lời được.

2. Luminous intensity — light heading somewhere

2. Cường độ sáng — ánh sáng đi theo hướng nào

Iv, in candelas. Flux per unit solid angle in a specific direction.

Iv, đơn vị candela. Quang thông trên một đơn vị góc khối, theo một hướng xác định.

Candelas are what a photometric file stores: a table of intensity against vertical and horizontal angle. The polar curve on a datasheet is a slice through that table. When you choose between a 15° and a 40° optic on the same LED module, the lumens barely change and the candelas at nadir change by roughly a factor of six.

File trắc quang (IES / LDT) lưu chính là candela: một bảng cường độ sáng theo góc đứng và góc ngang. Biểu đồ cực (polar curve) trên datasheet là một lát cắt của bảng đó. Cùng một module LED, đổi từ quang học 15° sang 40° thì lumen gần như giữ nguyên, nhưng candela tại phương thẳng đứng xuống (nadir) chênh nhau chừng sáu lần.

3. Illuminance — light arriving

3. Độ rọi — ánh sáng chạm tới bề mặt

E, in lux (lm/m²). Flux landing on a surface, per unit area.

E, đơn vị lux (lm/m²). Quang thông rơi xuống một bề mặt, tính trên mỗi đơn vị diện tích.

This is what a light meter reads and what essentially every standard regulates, because it is cheap to measure and easy to verify on site. It is a property of the surface, not of the source — the same luminaire produces different lux on a desk, on the floor and on the wall behind it.

Đây là con số máy đo lux hiển thị, và gần như tiêu chuẩn nào cũng quy định theo nó, vì đo rẻ và dễ kiểm chứng tại công trường. Độ rọi là thuộc tính của bề mặt chứ không phải của nguồn sáng — cùng một bộ đèn, nhưng mặt bàn, sàn và bức tường phía sau mỗi chỗ một mức lux.

Illuminance is also the quantity most likely to mislead you. A room can meet 500 lx on the working plane and still feel like a car park, because horizontal illuminance says nothing about what the vertical surfaces are doing. EN 12464-1:2021 responded to exactly this by adding requirements for cylindrical, wall and ceiling illuminance alongside the old horizontal number.

Độ rọi cũng là đại lượng dễ đánh lừa bạn nhất. Một căn phòng đạt 500 lx trên mặt phẳng làm việc vẫn có thể trông như bãi đỗ xe, vì độ rọi ngang chẳng cho biết gì về các bề mặt đứng. EN 12464-1:2021 nhắm đúng vào chỗ này: ngoài con số độ rọi ngang cũ, tiêu chuẩn bổ sung yêu cầu về độ rọi trụ, độ rọi tường và độ rọi trần.

4. Luminance — light seen

4. Độ chói — ánh sáng mắt nhìn thấy

L, in cd/m² (nits). Intensity per unit projected area of a surface, as seen from the observer’s position.

L, đơn vị cd/m² (nit). Cường độ sáng trên một đơn vị diện tích hình chiếu của bề mặt, nhìn từ vị trí người quan sát.

This is the only one of the four the eye actually responds to. Brightness, contrast, modelling, glare, sparkle — all of it is luminance. For a matte (Lambertian) surface:

Trong bốn đại lượng, mắt chỉ thực sự phản ứng với đại lượng này. Độ sáng cảm nhận, tương phản, tạo khối, chói loá, lấp lánh — tất cả đều là độ chói. Với bề mặt mờ (Lambertian):

L = E × ρ / π

where ρ is the reflectance. A wall at 200 lx with ρ = 0.8 reads at about 51 cd/m². The same 200 lx on a dark timber wall at ρ = 0.15 reads at 9.5 cd/m² — a surface five times darker, from an identical lux calculation that both would pass.

trong đó ρ là hệ số phản xạ. Tường 200 lx, ρ = 0.8 có độ chói khoảng 51 cd/m². Vẫn 200 lx nhưng trên tường gỗ tối màu ρ = 0.15 thì chỉ còn 9.5 cd/m² — bề mặt tối hơn năm lần, dù bài tính lux y hệt nhau và cả hai đều đạt.

Design in lux because that is what you can verify. Judge in luminance, because that is what your client will see.

Thiết kế bằng lux, vì đó là thứ bạn kiểm chứng được. Đánh giá bằng độ chói, vì đó là thứ khách hàng sẽ nhìn thấy.

The chain in one line

Cả chuỗi trong một bảng

	Quantity	Symbol	Unit	Question it answers
1	Luminous flux	Φv	lm	How much light exists?
2	Luminous intensity	Iv	cd	Which way is it going?
3	Illuminance	E	lx	How much lands here?
4	Luminance	L	cd/m²	How bright does it look?

Các cột: đại lượng, ký hiệu, đơn vị, trả lời câu hỏi gì. 1 — Quang thông, Φv, lm: có bao nhiêu ánh sáng? · 2 — Cường độ sáng, Iv, cd: ánh sáng đi về hướng nào? · 3 — Độ rọi, E, lx: bao nhiêu ánh sáng rơi xuống chỗ này? · 4 — Độ chói, L, cd/m²: trông sáng cỡ nào?

Two habits worth forming

Hai thói quen nên rèn

State the plane. “300 lux” is incomplete. 300 lux horizontal at 0.8 m, 300 lux vertical at 1.6 m, and 300 lux cylindrical are three different specifications and three different schemes. Write the plane and the height into the spec every time.

Ghi rõ mặt phẳng. Chỉ ghi “300 lux” là thiếu. 300 lux ngang ở cao độ 0.8 m, 300 lux đứng ở 1.6 m và 300 lux trụ là ba yêu cầu kỹ thuật khác nhau, dẫn tới ba phương án khác nhau. Lần nào cũng phải ghi mặt phẳng và cao độ vào spec.

Sanity-check in luminance before you commit. Take your calculated illuminance on the key surfaces, multiply by the actual finish reflectance, divide by π. If the feature wall lands within 3:1 of the ambient background, the “feature” will not read as one.

Kiểm tra nhanh bằng độ chói trước khi chốt. Lấy độ rọi đã tính trên các bề mặt chính, nhân với hệ số phản xạ thực tế của vật liệu hoàn thiện, rồi chia cho π. Nếu bức tường điểm nhấn chỉ sáng hơn nền xung quanh chưa tới 3:1, mắt sẽ không thấy nó là “điểm nhấn”.

Where this goes wrong on real projects

Chỗ hay sai trong dự án thực tế

The single most common failure is a scheme calculated entirely in horizontal illuminance and delivered into a room whose finishes were changed after the lighting was signed off. Nothing in the lux calculation moved. Every luminance in the room did. Confirm final reflectances at the end of detailed design and re-run the numbers — it takes an afternoon and it is the difference between the render and the building.

Lỗi hay gặp nhất: phương án tính toàn bộ bằng độ rọi ngang, rồi đem vào một căn phòng mà vật liệu hoàn thiện đã bị đổi sau khi phần chiếu sáng duyệt xong. Bài tính lux không xê dịch chút nào, nhưng độ chói của mọi bề mặt trong phòng thì đã khác. Hãy chốt lại hệ số phản xạ cuối cùng khi xong thiết kế chi tiết và chạy lại số — mất một buổi chiều, nhưng đó là khoảng cách giữa bản render và công trình thật.