La llum, igual que les ones de ràdio, els raigs X o els raig gamma, és una forma d'energia. Si l'energia es mesura en joules (J) en el sistema internacional, per a què necessitem noves unitats?

La raó és més simple del que sembla. No tota la llum emesa per una font arriba a l'ull i produeix sensació lluminosa, ni tota l'energia que consumeix, per exemple, una bombeta es converteix en llum. Tot això s'ha d'avaluar d'alguna manera i per a això definirem noves magnituds: el flux lluminós, la intensitat lluminosa, la il·luminació, la luminància, el rendiment o eficiència lluminosa i la quantitat de llum.

Les magnituds fonamentals de la Luminotècnia són les següents:

- El flux lluminós (F), la seva unitat de mesura és el Lumen (lm).

- La intensitat lluminosa (I), la seva unitat és la Candela (cd).

- La il·luminació (I), la seva unitat de mesura és el Lux per metre quadrat (lm/m2).

- La luminància (L), la seva unitat de mesura és la Candela per metre quadrat (cd/m2).

- Rendiment lluminós o eficiència lluminosa (ɳ), la seva unitat de mesura és el lumen / watt (lm/wat).

D'alguna manera la llum necessita ser quantificada, per això cal distingir entre la llum emesa per una font, la llum que surt de la lluminària, la llum que arriba en una determinada direcció, la llum que reflecteix una superfície, la llum transmesa, etc.

Atès que la luminotècnia no pot deixar de considerar el fet que l'element receptor de la sensació lluminosa és l'ull humà, hem de conèixer algunes particularitats.

La part que coneixem com a llum visible de l'espectre electromagnètic, que classifica les diferents radiacions conegudes en funció de la seva longitud d'ona, és molt reduïda, i va des dels 380 nm (violeta) fins als 780 nm (vermell). 

Espectre electromagnètic.

Per altra banda, en el rang verd-i-groc (555 nm) es produeix una sensació lluminosa cinc vegades superior a la que es produiria en la zona dels 480 nm (verd-blau). També cal observar que aquesta corba té un desplaçament cap a longituds d'ona més curtes quan la quantitat de llum és menor (visió escotòpica, o adaptació de la retina a la manca total o parcial de llum).

Corba de sensibilitat espectral relativa de l'ull.

Anomenem flux lluminós a l'energia radiant per unitat de temps que arriba a la retina de l'ull i produeix una sensació lluminosa; el símbol que s'utilitza és Φ i la seva unitat és el lumen (lm).

En ser el flux l'energia per unitat de temps que arriba a l'ull humà, seria lògic que es mesurés en joules per segon (J/s), i un J/s és el watt (W); així doncs, el flux hauria de mesurar-se en watts. Ara bé, com que s'ha d'avaluar en funció de la sensació lluminosa que és capaç d'impressionar la retina de l'ull, es mesura en lúmens.

Segons la norma UNE, un watt-llum equival a 683 lm de radiació lluminosa amb una longitud de 555 nm, que és precisament la longitud d'ona a la qual l'ull patró presenta major sensibilitat.

El flux lluminós és una magnitud que ens indica la quantitat de llum que proporciona una font, aquesta dada ens la faciliten els fabricants de fonts lluminoses quan comprem una lluminària. Així, és fàcil llegir a qualsevol catàleg quina quantitat de lúmens produeix una font en condicions normals de funcionament; per exemple, un tub fluorescent de 36 W donaria, passades les primeres cent hores de vida, uns 3500 lm. Aquesta unitat, el lumen, és fonamental en la luminotècnia i d'ella se'n deriven la resta de les unitats.

La intensitat lluminosa és el flux lluminós emès per unitat d'angle sòlid en una direcció determinada de l'espai. La intensitat se simbolitza amb I, i hauria d'expressar-se en lúmens per estereoradian (lm/sr) d'acord amb la seva definició física, pel fet de ser aquestes les unitats respectives del flux lluminós i de l'angle sòlid. Però aquesta no és la unitat que utilitzem, sinó la candela (cd), perquè és la denominació original.

Font lluminosa i angle sòlid.

A efectes pràctics, si tenim dues làmpades que emeten la mateixa quantitat de llum i els hi incorporem un reflector, de manera que l'obertura del feix de llum sigui de 8º en l'una i de 24º en l'altra, obtindrem que la intensitat de la primera serà superior a la de la segona, encara que es tracti de la mateixa potència consumida i la mateixa emissió total de llum.