Işık Akısı
Transkript
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