Işık Akısı

AYDINLATMANIN KONUSU
1
Aydınlatma, pratik ya da estetik etkiyi elde
etmek için ışığın bilinçli şekilde kullanılmasıdır.
Aydınlatmada tasarımcının rolü,
• Işığı etkin şekilde kullanmak,
• Kontrol altına almaktır.
2
İç veya dış mekânlarda, bir başka deyişle her
hangi bir yerin ışık veya herhangi bir ışık kaynağı
yardımıyla ortamın görünür hale getirilmesi uygun
aydınlatma ile sağlanır. Cisimleri gözle görebilmemiz
için ya cisimlerin kendisinde Işık Kaynağı olması
yada gelen ışınları depolayıp yansıtabilme özelliğine
sahip olması gerekir. Cisimleri görmemizin nedeni
gözden cisimlere ışın gitmesi değil cisimlerin ışığı
yansıtması ve bu yansımaları gözün algılamasıdır.
3
Doğru aydınlatma, bir bölgenin görünümünü
iyileştirerek görev performansını yada oturanlar
üzerindeki olumlu psikolojik etkileri (Dramatik
Aydınlatma) arttırabilir.
Dramatik Aydınlatma; kurgusal, anlamlandırıcı,
yapıyı ve mekanı mimarinin ve düşünceleri ifadenin
bir nesnesi olarak anlatmaya, hissettirmeye yönelik
aydınlatmadır.
4
AYDINLATMANIN KONUSU NEDİR?
Işık, göz ve görülecek nesne üçlüsü, aydınlatma
konusunun temelini oluşturur.
Aydınlatmanın konusu
• Işığın üretimi
• Kullanımı ve dağıtım,
• Ekonomisi
• Ölçülmesi
• Işığın insan bünyesindeki etkileri.
Günümüzde bireylerin fizyolojik, estetik, konfor ve güvenlik
ihtiyaçlarına ekonomik olarak cevap vermek için iyi aydınlatma
5
bir zorunluluk haline gelmiştir.
İyi bir aydınlatma elde edebilmek
için göz önünde bulundurulması
gereken kriterler nelerdir?
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Gerekli ışık ihtiyacı için: Aydınlık Düzeyi
Işık Armatürü için: Işığın Dağılımı ve Işığın Geliş Yönü
Lamba Tipi: Işığın Rengi ve Işık Akısı
Malzemenin Yansıtma Çarpanı: Malzeme Özellikleri
Müşteri istekleri
Maliyet
Enerji Tüketimi
Aydınlatma Türü
6
Kullanım Amacı
Mekânın Özellikleri ve Geometrisi
İyi bir aydınlatma ile özet olarak aşağıdaki yararlar
sağlanır.
• Gözün kontrast duyarlığı, keskinliği, görme hızı,
renk duyarlığı artar, kamaşma önlenir; yani
görme yeteneği artar.
• Göz sağlığı korunur.
• Kazalar azalır.
• Çalışma verimi yükselir, ticarette iş hacmi büyür
ve ekonomik potansiyel artar.
• Normal ve olağanüstü durumlarda güvenlik
sağlanır.
• Estetik hislere ve konfor ihtiyacına yanıt verilir.
• Aydınlatma tekniğinde, fizik, fizyolojik-optik ve
7
psikolojiden büyük oranda yararlanır.
AYDINLATMA İÇİN IŞIK
8
İnsan hayatında görmek çok önemlidir ve
ancak yeterli aydınlıkta mümkündür. Doğal ışık
(güneş, ay ve yıldızların ışığı) yetmediği takdirde,
suni ışıkla aydınlanmak gerekir.
İNSANLAR,
• Okuduklarının %10’unu;
• Duyduklarının %20’sini;
• Gördüklerinin %30’unu yüzde otuzunu;
• Hem görüp hem duyduklarının %50’sini;
• Görüp, duyup, söylediklerinin %80’ini;
• Görüp, duyup,
%90’ını
HATIRLAR.
söyleyip,
dokunduklarının
9
Aydınlatma için önceleri çıra, mum, meşale ve bitkisel
veya hayvani yağlı kandiller kullanılmış, bunlara on sekizinci
yüzyılın sonlarında havagazı da katılmıştır.
Kandil, Gaz Lambası, Meşale ve Hava Gazı Lambaları
Gece sokak aydınlatması için Gaz
Lambasını yakan adam
10
Yakamoz Noctiluca
scintillans
Ateşböceği
Anglerfish
11
Hayvansal ışık fenomenleri (Biyolüminesans)
Ampul ile ilgili ilk çalışmalar 1802 yılında
İngiliz Humprey Davy tarafından, platin ince bir şeritten akım
geçirilerek ilk enkandesan ışığının elde edilmesi ile
başlamıştır.
1840’da Joseph Swan karbonize kağıt filamanını
kullanarak ilk işlevsel ampulü yaptı ve 1860’da patentini aldı.
1859'da Kuzey Amerika'da petrolün bulunması ile
gazyağı diğer bir kaynak olmuştur.
Sir Elliot Thomas benzer teknolojiyi kullanarak ticari
olarak uygun ampulü 1875’te üretti. Ayrıca ampul üzerindeki
çalışmalarının ardından bambu filamanlı lambayı ortaya
çıkardı.
Enkandesan lambanın ve elektriğin gelişimine katkıda
bulunmuş en önemli isim şüphesiz Thomas Edison’dur.
1879'da T.A. Edison elektrik enerjisi ile çalışan, ampul olarak
isimlendirilen, enkandesan (kızgın telli – akkor flamanlı)
12
lâmbanın patentini aldı.
Edison sadece akkor aydınlatmayı oluşturmadı ayrıca
akkor ışığını daha güvenli, pratik ve ekonomik hale getiren
gerekli elementleri bulunduran elektriksel aydınlatma
mekanizmasını geliştirdi. Evlerin pratik şekilde aydınlatılması
konusunda da çalışmalar yaptı.
H. Goebel, Edison'un patentini aldığı lâmbayı 1854'de
kendisinin icat ettiğini iddia ettiyse de, patent davasını kaybetti
ve icat Edison'a mal oldu. Kızgın telli lambada önce bambu lifi,
takiben kömürleştirilmiş selüloz, osmiyum, tantal ve nihayet
1906'da tungsten flaman kullanıldı.
13
Thomas
Edison,
icadının
çalışma
şeklini
1879'da
Menlo Park'ta
bu ampul ile
gösterdi.
1901 yılından beri yanmakta olan
Livermore Kaliforniyadaki akkor ampul
http://www.centennialbulb.org/cam.htm
14
Plazma küresi
Akkor telli (flamanlı) ampul
1866'da W. Siemens tarafından ilk dinamonun
gerçekleştirilmesi ile başlayan elektrik enerjisi üretimi ve
dağıtım şebekelerinin yaygınlaşması ile elektrik enerjisi
1915'lerden itibaren aydınlatmanın temel enerjisi oldu.
1929'dan itibaren, önce flüoresan lamba olmak üzere
ticari deşarj lâmbalar icat edildi, büyük gelişmeler
gerçekleştirildi ve verimleri çok büyük oranda arttırıldı.
Flüoresan lambalar
15
1980'de kompakt flüoresan lâmbalar imal edildi
ve öteden beri bilinen halojen tungsten lâmbalar
yaygınlaştı.
Kompak flüoresan lambalar ve Halojen Ampul
1990'larda ise LED (Işık Yayan Diyot) 'ler
aydınlatma uygulamalarına girdi.
16
LED lambalar
Günümüzde evlerde ve iş yerlerinde yaygın şekilde
kullanılan ampuller şu teknolojilerden yararlanmaktadır:
• Akkor (Incandescent light) Lamba (Termik yolla)
(1879-Thomas Edison)
• Floresan Işık (Fluorescent Light, FL) (Deşarj yoluyla)
(19.yy sonları-Nikola Tesla)
Tezgah Üstü Floresan
Aydınlatması
• Işık yayan diyot (Light-Emitting
(Elektrolüminesans yoluyla)
1927-Oleg Vladimirovich Losev
LED ile Koridor
Aydınlatması
Diode,
LED)
17
AYDINLATMA İÇİN IŞIK
KAYNAKLARI
18
Işık kaynakları; ışığın üretimi, geometrik şekli ve
ışığın kökenine, ışığın rengine göre sınıflandırılır.
Işık üretimleri açısından;
• Birincil ışık kaynakları; kendi kendilerine
yayabilirler. (güneş, mum, akkor telli lamba, vb.)
ışık
• İkincil ışık kaynakları; birincil ışık kaynaklarından
aldıkları ışığı yansıtarak yada geçirerek ışık yayarlar.
(ay, atmosfer, pencere, duvar yüzeyi, vb.)
19
Geometrik biçimlerine göre;
• Noktasal ışık kaynakları; uygulama olarak aydınlatacağı
yüzeylere uzaklığı, kendi çapının ortalama üç katından
fazla olan ışık kaynakları noktasal ışık kaynağı olarak
adlandırılır.
• Çizgisel ışık kaynakları; boyları yanında enleri çok küçük
olan ve bu nedenle hesaba katılmayan ışık kaynakları
ise çizgisel ışık kaynakları olarak adlandırılır. (Flüoresan
Lambalar)
• Yüzeysel ışık kaynakları; ışık kaynağı ışıklı bir düzlem
şeklinde ise bu ışık kaynağı düzlemsel varsayılabilir.
20
Işığın kökenine göre ışık kaynakları sınıflandırıldığında;
• Doğal ışık kaynakları, güneş, gökyüzü, pencere, vb.,
Güneş
Güneşli Gökyüzü
Çatı penceresi
• Yapma (yapay) ışık kaynakları, mum, akkor telli lamba vb.
21
Işık kaynakları ışığın rengine göre, üç ışık rengine göre
sınıflandırılmıştır. Sıcak Beyaz, Doğal Beyaz ve Gün Işığı
Beyazıdır.
Renk
Sıcaklığı
Sıcak beyaz
<3300K
Doğal beyaz
3300K-5000K
Gün ışığı beyazı
>5000K
Işık rengi
Rakam azaldıkça, renk kırmızıya, arttıkça maviye
yaklaşır. Sıcak beyaz ışığa sahip bir akkor lamba
22
2700K değere sahipken, aynı güçteki bir gün ışığı
lambasında 5600K renk sıcaklığı olmaktadır.
Sıcak beyaz; rahat, sıcak ve sade bir atmosfer
yaratırken, doğal beyaz daha fonksiyonel ve motive
edici bir atmosfer sağlar.
Gün ışığı beyazı ise; gün ışığına daha yakındır ve
yüksek ışık şiddeti gerektirir.
Renk sıcaklığı ise, Kelvin cinsinden ölçülen bir ışık
kaynağının “sıcaklık” veya “soğukluk” derecesidir.
Renk sıcaklığı düşük olan ışıklar sıcak, yüksek olan
ışıklar ise soğuk olarak nitelendirilmektedir.
Sıcak Beyaz
Gün ışığı
23
Sıcak beyaz ve günışığı
aydınlatma
24
25
FOTOMETRİK BÜYÜKLÜKLER
26
Işık Akısı
Işık kaynağı, herhangi bir enerjinin ışık akısına
dönüştüğü yerdir. Işıyan akının göze etkiyen
kısmına Işık Akısı denir ve Φ ile gösterilir. Birimi
Iümen (Im)’dir. Işık akısı bir fiziksel niceliktir ve insan
gözünün algıladığı ışık gücünün miktarını ifade eder.
27
28
Işık Şiddeti
Işık şiddeti, bir ışık kaynağından birim katı
açı içerisinde yayılan ışık akısının bir ölçüsüdür.
Işık şiddeti I ile gösterilir, birimi Candela(cd)'dır.
Noktasal bir ışık kaynağının muhtelif doğrultulardaki
ışık şiddetlerinin uç noktalarının oluşturduğu yüzeye
ışık dağılım yüzeyi veya polar fotometrik yüzey
denir.
29
Aydınlık Şiddeti
Bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılan birim
yüzeye düşen ışık akısının miktarıdır. E ile gösterilir,
birimi Lüks ‘tür. Bir ortamın aydınlık şiddeti
lüksmetre yardımıyla ölçülebilir.
30
Aydınlık Seviyesi
0,0001 lux
0,002 lux
0,27-1,0 lux
3,4 lux
50 lux
80 lux
100 lux
320-500 lux
400 lux
1000 lux
10 000-25 000 lux
32 000-100000 lux
Aydınlatılan Kaynak
Aysız, kapalı gece gökyüzü(yıldız ışığı)
Aysız, net gece gökyüzü
Açık bir gecede dolunay
Sivil karanlık sınırı alacakaranlık berrak bir gökyüzü altında
Aile oturma odası ışıkları
Ofis binası koridor/tuvalet aydınlatma
Çok koyu bulutlu bir gün
Ofis aydınlatma
Gündoğumu veya günbatımı net bir gün.
Bulutlu gün; tipik bir TV stüdyosu aydınlatma
Tam gün ışığı (direk güneş)
Doğrudan güneş ışığı
Durum
Güneş ışığı
Tam Yaz
Bulutlu Gün
Çok Dark Day
Tan
Derin Alacakaranlık
Dolunay
Çeyrek Ay
Yıldız ışığı
Bulutlu Gece
Aydınlık Seviyesi
107527
10752
1075
107
10,8
1,08
0,108
0,0108
0,0011
0,0001
31
En az
aydınlatma
şiddetleri
tablosu
32
Parıltı
Parıltı, yüzeyin birim alanından belli bir
doğrultuda yayılan ışık şiddeti ile ilgili bir kavramdır.
Işık yayan yüzey kendisi ışık üreten bir lamba veya
ışık geçiren bir armatür yüzeyi gibi birincil ışık
kaynağı olabileceği gibi, başka kaynaktan ulaşan
ışığı yansıtan ikincil bir ışık kaynağı da olabilir. Aynı
aydınlık düzeyi ile aydınlatılmış olsalar bile, eğer
yüzeyler farklı yansıtma özelliklerine sahipse,
parıltıları da farklı olacaktır.
33
34
Yansıtma Faktörü
Yansıma bir cisme herhangi bir doğrultuda gelen ışık
akısının yüzeyin fiziksel özellikleri nedeniyle bir kısmının ya da
tamamının çevreye saçılmasıdır. Yansıma faktörü ise bir
cisimden yansıyan ışık akısının bu cisme gelen ışık akısına
oranıdır. Yansıma olayı cisim ve nesnelerin fiziksel
özelliklerine göre şekillenir ve
• Düzgün yansıma
• Yayınık yansıma
• Karışık yansıma
• Geri yansıma
35
YÜZEY TİPİ
Çıplak Tuğla Duvar Yüzeyi
Beyaz Kireç Badana
Beyaz Yağlı Boya
Beyaz Kağıt
Siyah Kadife
Su Mermeri
Beyaz Fayans
Beyaz Buzlu Cam (3mm)
Renkler
Siyah
Koyu kırmızı
Orta gri
Açık kahverengi
Açık gri
%
5-30
60-80
75-80
60-80
0,5-1
45-70
70
15
Yansıtma
faktörü (ρ)
0,05
0,10
0,20
0,30
0,40
YÜZEY TİPİ
Renksiz Saydam Cam (3mm)
Renksiz Saydam Cam (4mm)
Ayna
Parlak Gümüş
Parlak Alüminyum
Mat Alüminyum
Beyaz
Siyah
Renkler
Gök mavi
Pembe, Açık yeşil
Açık sarı
Beyaz
%
7
8
90
88-93
65-75
55-60
80
4
Yansıtma
faktörü (ρ)
0,40
0,45
0,70
0,80
36
Terim
Işık Akısı
(Φ)
Işık Şiddeti
(I)
Birim
Açıklama
Lümen (lm)
Işık kaynağı tarafından
her saniye yayılan ışık
miktarıdır.
Kandela (cd)
Belli bir doğrultuda her
saniye yayılan ışık
miktarıdır.
Aydınlık (E) Lüks (lm/m2)
Parıltı (L)
(cd/m2)
Birim yüzeye düşen ışığın
miktarıdır.
Verin doğrultuda yayılan
ışığın miktarının
ölçüsüdür. Yüzeye göre
değişir.
37
Terim
Renk Ayırımı
(Color
Rendering
CRI)
Renk
Sıcaklığı
Parlaklık Kamaşma
Birim
Açıklama
0-100
arasında
Işık kaynağı altında
standart olarak
belirlenmiş 8 rengin gün
ışığı altında nasıl
göründüğünün
karşılaştırması
Kelvin (K)
Bir ışık kaynağının ne
kadar sıcak yada soğuk
olduğunun ölçüsüdür.
-
Aşırı ve kontrolsüz
parlaklık nedeniyle
meydana gelen görsel
duyumdur.
38
Renksel Geriverim
Görsel konfor açısından, çevredeki tüm nesnelerin
özgün renkleri ile görülmesi amaçlanır. Işık kaynaklarının
renksel özellikleri iki temel değişkene bağlı olarak tanımlanır.
Bunlardan biri ışık kaynağına ait Renksel Geriverim, diğeri ise
Renk Sıcaklığı’dır. Renklerin özgün halleriyle, gün ışığındaki
renkleriyle görülmesinin hedeflendiği aydınlatma sistemlerinde
kullanılacak yapay ışık kaynaklarının renksel geriverim
özellikleri özel bir önem taşımaktadır.
39
40
41
42
43
Işık Etkinliği
Işık kaynağından yayılan ışık akısının, bu akıyı
elde etmek için harcadığı elektriksel güce oranıdır. Bu
tanımdan da anlaşılacağı üzere aydınlatma tasarımı
yapılırken enerji tasarrufu sağlamak ve sistemin
işletme maliyetlerini düşürmek amacıyla ışık etkinliği
değeri yüksek olan lambalar seçilerek aydınlatma
sağlanmalıdır.
Lamba Tipi
Güç (W)
Işık Akısı (lm)
Bisiklet farı
Akkor Telli Lamba
Flüoresan
Yüksek Basınçlı
Sodyum
Alçak Basınçlı
Sodyum
Yüksek Basınçlı Cıva
Metal Halojen
3
75
58
100
30
900
5200
10500
Etkinlik Faktörü
(lm/W)
10
12
90
105
180
32000
178
44
1000
2000
58000
190000
58
95
45
AYDINLATMANIN NİCELİĞİ VE
NİTELİĞİ
46
Aydınlatmanın Niceliği ve Niteliği
Aydınlatmanın niceliği,
• Aydınlık düzeyi
Aydınlatmanın niteliği,
• Işığın rengini, (Sıcak beyaz, Normal Beyaz,
Gün ışığı)
• Renksel geri verimi, (Kendi renklerinde
görülme)
• Aydınlık düzeyinin dağılımını
• Gölge
47
IŞIK KAYNAKLARININ
KARŞILAŞTIRILMASI
48
49
Akkor telli – Kompakt flüoresan ve LED ampullerin
karşılaştırılması
50
Aynı ışık akısına sahip
ışık kaynaklarının
karşılaştırılması
Işık etkinliğine
göre ışık
kaynaklarının
karşılaştırılması
51
Işık etkinliğine göre ışık
kaynaklarının karşılaştırılması
52
Işık kaynaklarının
ışık verimlerinin
karşılaştırılması
Işık kaynaklarının
kullanım ömürleri
53
54
Avrupa Birliği Enerji Etiketleri
Işık Kaynaklarının enerji tüketim karşılaştırılması
A
B
C
D
E
F
G
<%18–25
<%60
<%80%
<%95%
<%110
<%130
>%130
Lamba Teknolojisi
Enerji
Sınıfı
LED lambalar
A
Çıplak tüplü kompak flüoresan lambalar
A
Ampul şekilli kompakt flüoresan lambalar
A–B
Kızılötesi kaplamalı halojen lambaları
B
Ksenon gaz dolu halogen lambalar, 230V
C
12-24V’luk sıradan halojen lambalar
C
230V’luk sıradan halojen lambalar
D–F
Enkandesant (Akkor Flamanlı) Ampul
E–G
55
KAYNAKLAR
• Muzaffer ÖZKAYA, Aydınlatma Tekniği, Birsen Yayınevi
• Adem ÜNAL, Aydınlatma Tasarımı ve Proje Uygulamaları,
Birsen Yayınevi
• Volkan ERDEMİR, Aydınlatma Tekniği Ders Notları
• http://www.lrc.rpi.edu/education/learning/intro.asp?mode=te
rminology
• www.wikipedia.org
• www.emo.org
• İlgili Şartname ve Yönetmelikler
56