Szemünk az elektromágneses sugárzás 380 és 780 nm közötti hullámhosszúságú tartományát érzékeli látható fényként. Az emberi szem nem egyformán érzékeny a különböző hullámhosszú sugárzásokra, a szem érzékenységének elfogadott és az 1.1 ábrán látható szabványosított görbéjét a Nemzetközi Világítástechnikai Bizottság állapította meg. Más-más görbe vonatkozik a világosban és a sötétben való látásra, a világítástechnikában általában a világosra adaptált szem érzékenységi görbéjével számolnak. A világosra adaptált szem láthatósági függvényének szokásos jelölése V(lambda), a sötétre adaptált szem görbéjét V'(lambda)-val jelölik.

1.1. ábra. A láthatósági függvények. A vízszintes tengelyen a fény hullámhossza
van nm-ben megadva, a függőleges tengelyen a láthatósági függvény relatív értéke látható.

A világosban látó szem érzékenységi görbéjének, azaz a láthatósági tényezőnek a maximuma a zöldessárga színérzetet keltő 555 nm-es hullámhossznál van, majd a láthatósági tartomány szélei felé közeledve az érzékenység csökken. A szem érzékenysége nem független a megvilágítástól, sötétben való látáskor az érzékenység csúcspontja a rövidebb hullámhosszú, kékes színek irányába tolódik el. A szokásos megvilágítási szinteknél azonban ezzel általában nem kell számolni.

A mesterséges fényforrások által keltett fényérzetre jellemző szám a sugárzott fizikai teljesítmény és a láthatósági tényező szorzata. Ha ezeket a szorzatokat az egész színképtartományban összegezzük, akkor a sugárzott fizikai teljesítmény által keltett fényérzetre jellemző számot kapunk. Ezt nevezzük fényáramnak, amelynek szokásos jelölése a nagy görög fi, egysége a lumen (lm):

A képletben a Km arányossági tényező, fi(lambda) a sugárzott teljesítmény a hullámhossz függvényében, W-ban, lambda a hullámhossz. Mivel a V(lambda) láthatósági függvény értéke a 380 - 780 nm-es tartományon kívül 0, az integrálást elegendő a láthatósági tartományban elvégezni. A sugárzott teljesítmény eloszlását a hullámhossz függvényében a jobb fényforrás katalógusok meg szokták adni. Egy semleges fehér fénycső sugárzási teljesítményének spektrális eloszlását mutatja az 1.2 ábra.

1.2. ábra. Fénycső sugárzási teljesítményének spektrális eloszlása

A fényforrások legfontosabb világítástechnikai jellemzője a fényáram. A fényforrás fényáramának és az általa felvett villamos teljesítmény értékének hányadosát nevezzük fényhasznosításnak, melynek egysége a lm/W. A fényhasznosítás fontos energetikai jellemző, a fényforrások fejlesztésének egyik elsődleges célja a lm/W érték növelése.

A fényhasznosítás elméletileg elérhető legnagyobb értékét akkor kapjuk meg, ha a láthatósági görbe maximumának megfelelő, csak azt az egy hullámhosszat tartalmazó, monokromatikus sugárzást tekintünk. Ez az elméleti maximum adja a képlet Km tényezőjét, melynek értéke 680 lm/W. A gyakorlatban használt fényforrások természetesen a teljes színképben sugároznak, tehát olyan hullámhosszakon is, ahol a szem érzékenysége kisebb. Emiatt, valamint az elkerülhetetlen veszteségek miatt a gyakorlatban megvalósított fényforrások fényhasznosítása az elméleti maximumnak csak tört része.

A fényforrás a tér minden irányába sugározza ki fényáramát. Ha a fényáramot nem az egész térre, hanem egységnyi térszögre vonatkoztatjuk, akkor egy új mennyiséget kapunk, a fényerősséget, amelyet I-vel jelölünk és amelynek egysége a kandela (cd). A fényerősség tehát

ahol a nagy omega a térszög szteradiánban (sr). A térszög egysége, a szteradián egyébként az egységnyi sugarú gömb felületének egységnyi területű része. Mivel az 1 m sugarú gömb felülete 4 x pi m², ezért a teljes térszög 4 x pi sr.

A fényerősség tehát a fényforrás fényáramának adott irányú elemi térszögébe sugárzott része. Az előzőekből következik, hogy a minden irányba egyenletesen 1 cd fényerősséggel sugárzó fényforrás fényárama 4 x pi lm.

A lámpatestek fényeloszlását a fényeloszlási görbével szokták jellemezni, melyet gyakorlati okokból cd/1000 lm (cd/klm) egységben adnak meg. A fényeloszlási görbékről a "Lámpatestek" fejezetben még esik szó.

A fényerősség a Nemzetközi Mértékegység Rendszerben (SI) a fénymérés alapegysége.

Egy megvilágított felület világosságára (a felület fényvisszaverési tulajdonságain kívül) nyilvánvalóan az jellemző, hogy mekkora fényáram esik a felületre, ill. annak egységnyi részére. A felületegységre eső fényáramot nevezzük megvilágításnak. A megvilágítás (szokásos jele: E, egysége a lux, lx) ezek szerint

ahol A a megvilágított felület nagysága.

Ha ismert egy fényforrás adott irányú I fényerőssége, akkor a tőle d távolságban lévő pontszerű felület megvilágítása merőleges fénybeesés esetén

E = I / d² ,

vagyis a megvilágítás a távolság négyzetével fordítva arányos, illetve, ha a felület a fény beesési irányára nem merőleges, hanem a felület normálisa azzal alfa szöget zár be, akkor

E = (I / d² ) (cos alfa).

Ez az összefüggés az úgynevezett pontmódszerrel történő világítástechnikai számítások alapegyenlete.

Szemünk valamely felületre rátekintve azonban nem annak megvilágítását érzékeli, hanem a felület látszólagos fényességét. Az erre jellemző mennyiséget fénysűrűségnek nevezzük és L-lel jelöljük. Ez egy igen összetett mennyiség, értéke a felület megvilágításán kívül nyilvánvalóan függ a megfigyelés irányától, a felület színétől, fényvisszaverő képességétől és egyéb jellemzőitől, mint például a visszaverés tükröző vagy szórt jellegétől is. A fénysűrűség egysége a cd/m².

Bár a valóságos látási viszonyokat legjobban a fénysűrűséggel jellemezve lehet leírni, számítás- és méréstechnikai nehézségek miatt a beltéri világítások esetében ez a módszer még nem terjedt el.

A világítástechnikai mennyiségek értelmezését, az azok közötti összefüggéseket az 1.3. ábrán foglaltuk össze Az ábrán feltüntettük a nem kívánatos irányból érkező erős és káprázást okozó, a látási teljesítményt rontó fényeket is. Ezek érkezhetnek közvetlenül a fényforrásból, de közvetetten, visszavert módon is (pl. egy pocsolyán visszatükröződve).

1.3. ábra A világítástechnikai mennyiségek összefüggése

A fényforrások világítástechnikai értékelésénél a sugárzott fény erősségén kívül annak színe is lényeges. Egy izzó fekete test színe a színhőmérséklettel, vagyis azzal a hőmérséklettel írható le, amelyen a fekete test izzik (egysége a Kelvin, K). A normál izzólámpa izzószáljának hőmérséklete kb. 2800 K. Ha egy valóságos fényforrás fényének spektruma nem egyezik meg pontosan valamely izzó fekete testével, de attól nem tér el nagy mértékben, akkor a fényforrást a hozzá megjelenésében leginkább hasonlító fekete testtel jellemezhetjük. Ennek a hőmérsékletét hívjuk korrelált színhőmérsékletnek. A derült északi égbolt színhőmérséklete (természetes világítás) 6000 K feletti értékű.

Az 1.4. ábrán a különböző színhőmérsékletű fekete sugárzók színét (az úgynevezett Planck-görbét) tüntettük fel a szabványos színdiagramban. A patkóforma színdiagram szélén a spektrum színei, a legtelítettebb színek találhatók, a diagram közepe, az x = y = 0,333 koordinátájú pont a fehér szín, amikor a spektrum valamennyi összetevője egyenlő energiával van jelen. A Planck-görbe egyes pontjai mellé felírtuk az ahhoz a ponthoz tartozó színhőmérsékletet is, bár ezek az ábrán elég rosszul láthatók (az értékek balról-jobbra: 10000 K, 6000 K, 4000 K, 3000 K és 2000 K).

1.4. ábra. Fekete sugárzók színe a szabványos színdiagramban

A mesterséges világításra használt fényforrások színmegjelenésük alapján a 1.1. táblázat szerint három csoportba oszthatók.

1.1. táblázat - fényforrások színmegjelenése

A mesterséges fényforrások kisebb-nagyobb mértékben eltorzítják a természetes színeket. Ezt a színtorzulást jellemzik a színvisszaadási indexszel, melynek skáláját úgy alakították ki, hogy a természetes fényforrás, az úgynevezett "fekete test sugárzó" színvisszaadási indexét vették 100-nak (a Nap is fekete test sugárzónak tekinthető) és a skála 0-tól 100-ig terjed. Minél kisebb valamely fényforrás esetén az index értéke, annál inkább torzulnak az általa megvilágított felületek színei. Az izzólámpa is fekete test sugárzónak tekinthető és ezért annak színvisszaadási indexe közel 100. A színvisszaadási index szokásos jelölése Ra.

Az 1.5. ábrán a legelterjedtebb fényforrásokat egy olyan koordinátarendszerben helyeztük el, amelynek vízszintes tengelyén a színvisszaadási index, függőleges tengelyén a korrelált színhőmérséklet van feltüntetve. Pontosabb adatok a gyártmányismertető katalógusokból nyerhetők.