YÜKSEK LĠSANS TEZĠ GERĠLĠMDEKĠ DALGALANMALARIN AYDINLATMA ELEMANLARININ RENK SICAKLIĞINA ETKĠSĠ

Transkript

1 ĠSTANBUL ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ YÜKSEK LĠSANS TEZĠ GERĠLĠMDEKĠ DALGALANMALARIN AYDINLATMA ELEMANLARININ RENK SICAKLIĞINA ETKĠSĠ Müh. Berrak ÖZTÜRK Elektrik- Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı Elektrik- Elektronik Mühendisliği Programı Danışman Prof.Dr. Mukden UĞUR Ocak, 2011 ĠSTANBUL

2

3 ÖNSÖZ Yüksek lisans öğrenimim ve tez çalışmalarım süresince gösterdikleri her türlü destek ve yardımdan dolayı değerli hocalarım Prof.Dr. Mukden UĞUR, Prof.Dr. Aydın AKAN, Yrd.Doç.Dr. Aysel ERSOY YILMAZ ve A. Kamuran TÜRKOĞLU na en içten dileklerimle teşekkür ederim. Araştırma görevlisi olarak çalıştığım T.C. İstanbul Kültür Üniversitesi ndeki çalışma arkadaşlarıma ve değerli hocalarım Prof.Dr. Gökhan UZGÖREN, Prof.Dr.Ertuğrul ERİŞ ve Prof.Dr. Oruç BİLGİÇ e tez çalışmalarım boyunca verdikleri destekten dolayı teşekkür ederim. Tez çalışmamın uygulama kısmını destekleyen ve bana laboratuarlarını kullanma şansı veren İstanbul Üniversitesi ve Tübitak Ulusal Metroloji Enstitüsü ne teşekkürü borç bilirim. Ayrıca tez çalışmalarım boyunca manevi desteğini benden esirgemeyen sevgili aileme, göstermiş oldukları sabır ve sonsuz güler yüz için de şükranlarımı sunarım. Aralık, 2010 Berrak ÖZTÜRK i

4 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ... İÇİNDEKİLER... ŞEKİL LİSTESİ... TABLO LİSTESİ... SEMBOL VE KISALTMA LİSTESİ... ÖZET... SUMMARY... i ii v viii ix x xi 1 GİRİŞ GENEL KISIMLAR IŞIK KAYNAKLARI Akkor Telli Lambalar Kömür Telli Lambalar Tungsten Telli Lambalar Diğer Akkor Lamba Tipleri Akkor Telli Lambaların Elektriksel Büyüklüklerinin Gerilime Göre Değişimi Lambanın Ekonomik Bakımdan Analizi Ark Lambaları Deşarj Lambaları HID (Yüksek Yoğunluklu Deşarj) Lambalar Flüoresan Lambalar LED Lambalar AYDINLATMA AYGITLARI (ARMATÜRLER) TAYF VE RENK Renk Sıcaklığı Renksel Geriverim İndisi (CRI) ii

5 2.4 FOTOMETRİ Temel Radyometrik ve Fotometrik Ölçümler Ters Kareler Kanunu Lambert (Kosinüs) Yasası Lambert Yayma ve Yansıma SINIFLANDIRMA VE YAPAY SİNİR AĞLARI Yapay Sinir Ağları Yapay Sinir Hücresi Modeli YSA Yapıları İleri Beslemeli Yapay Sinir Ağları (İBYSA) Geri Beslemeli Yapay Sinir Ağları (GBYSA) MALZEME VE YÖNTEM MALZEMELER Lambalar Normal Akkor Telli (Enkandesan) Lamba Tungsten Halojen Lamba LED Lamba Kompakt Flüoresan Lamba Işık Sızdırmaz (Siyah) Kutu Yaşlandırma Düzeneği ve Zamanlayıcı Varyak ÖLÇÜM CİHAZLARI VE YÖNTEMLER Aydınlık Düzeyi Ölçümleri Parıltı, Renk Sıcaklığı ve Tayf Ölçümleri PhotoResearch PR650 Tayfsal Işık Ölçer (spectrophotometer) Chroma Meter CS-200 Parıltı ve Renk Ölçer BULGULAR DENEYSEL ÇALIŞMALAR Yaşlanmanın Parametreler Üzerine Etkisi Aydınlık Düzeyi Ölçüm Sonuçları Renk Sıcaklığı Ölçüm Sonuçları Tayfsal Enerji Dağılımı Ölçüm Sonuçları Parıltı Ölçüm Sonuçları Kısa Dönem Kararlılık Testi iii

6 4.1.3 Gerilim Değişimlerinin Etkisi Harmoniklerin Etkisi Emniyet Testi TEORİK ÇALIŞMALAR Lambaların Polinom Şeklinde Modellenmesi Yüksek Dereceli Spektral Moment Analizi Renksel Geriverim İndisi Hesaplamaları Lambaların Ekonomik Bakımdan Analizi Yapay Sinir Ağları Kullanarak Sınıflandırma Lx-h Parametreleri Kullanılarak Sınıflandırma Lx- K-h Parametreleri Kullanılarak Sınıflandırma Lx- K-cd/m 2 -h Parametreleri Kullanılarak Sınıflandırma Yüksek Dereceli Momentler Yardımı İle Lambaları Türlerine Göre Sınıflandırma TARTIŞMA VE SONUÇ KAYNAKLAR EKLER ÖZGEÇMİŞ iv

7 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 1.1 :V(λ) fonksiyonu... 3 Şekil 2.1 :Akkor telli lambalarda kullanılan lamba başlıkları... 6 Şekil 2.2 :Kömür telli lamba... 7 Şekil 2.3 :Düz telli lamba... 8 Şekil 2.4 :Helisel telli lamba... 9 Şekil 2.5 :Çift helisel telli lamba... 9 Şekil 2.6 :Projektör ve projeksiyon lambası Şekil 2.7 :Şebeke geriliminin günün çeşitli saatlerindeki değişimi Şekil 2.8 :Yüksek basınçlı civa buharlı lamba yapısı Şekil 2.9 :Civa buharlı lambalarda parıltı-basınç değişimi Şekil 2.10 :Civa buharlı lambalarda etkinlik faktörü-basınç değişimi Şekil 2.11 :Metal halide lamba yapısı Şekil 2.12 :Yüksek basınçlı sodyum lamba yapısı Şekil 2.13 :Ksenon lamba Şekil 2.14 :Flüoresan lambanın spektroradyometrik diyagramı Şekil 2.15 :Flüoresan lambalarda ışık akısının dış sıcaklığa göre değişimi Şekil 2.16 :Lineer flüoresan lamba yapısı Şekil 2.17 :Kompakt flüoresan lamba çeşitleri Şekil 2.18 :LED şekilleri Şekil 2.19 :Faklı şekillerde ışık yayan üç kaynağın SPD si Şekil 2.20 :1960 CIE renk diyagramında T(u,v) test noktası için CCT değerinin belirlenmesi Şekil 2.21 :Renk sıcaklığı sınıflandırması Şekil 2.22 :CIE-1931 ve CIE-1960 renk diyagramları Şekil 2.23 :CRI hesaplamaları standart test seti Şekil 2.24 :Aydınlatma değerinin uzaklığa bağlı değişim eğrisi Şekil 2.25 :Ters kareler kanunu Şekil 2.26 :Lambert (Kosinüs) yasası Şekil 2.27 :Lambert yüzeyi Şekil 2.28 :Sınıflama işlemi blok şeması Şekil 2.29 :Sınıflayıcı yapısı Şekil 2.30 :Hücre modeli Şekil 2.31 :Aktivasyon fonksiyonları Şekil 2.32 :İleri beslemeli 3 katmanlı YSA Şekil 2.33 :Geri beslemeli 2 katmanlı YSA Şekil 3.1 :Enkandesan lamba Şekil 3.2 :Halojen lamba Şekil 3.3 :LED lamba Şekil 3.4 :Tasarruflu lamba v

8 Şekil 3.5 :Yaşlandırma düzeneği Şekil 3.6 :Varyak Şekil 3.7 :Aydınlık düzeyi ölçüm düzeneği Şekil 3.8 :Parıltı, renk sıcaklığı ve bağıl ışınım enerjisi ölçüm düzeneği Şekil 3.9 :Renk ölçüm cihazı Şekil 4.1 :Yaşlanma etkileri ölçümünde izlenen yöntem Şekil 4.2 :Enkandesan lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.3 :LED lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.4 :Tasarruflu lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.5 :Halojen lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.6 :Uzun dönemde yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.7 :Yaşlandırmaya bağlı renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.8 :Enkandesan lambaya ait tayfsal enerji dağılımı Şekil 4.9 :Halojen lambaya ait tayfsal enerji dağılımı Şekil 4.10 :LED lambaya ait tayfsal enerji dağılımı Şekil 4.11 :Tasarruflu lambaya ait tayfsal enerji dağılımı Şekil 4.12 :Enkandesan lamba parıltı grafiği Şekil 4.13 :Tasarruflu lamba parıltı grafiği Şekil 4.14 :LED lamba parıltı grafiği Şekil 4.15 :Halojen lamba parıltı grafiği Şekil 4.16 :Lambalara ait yaşlandırma-parıltı grafiği Şekil 4.17 :Enkandesan lamba için kısa dönem kararlılığı Şekil 4.18 :LED lamba için kısa dönem kararlılığı Şekil 4.19 :Halojen lamba için kısa dönem kararlılığı Şekil 4.20 :Tasarruflu lamba için kısa dönem kararlılığı Şekil 4.21 :Enkandesan lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.22 :Halojen lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.23 :LED lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.24 :Tasarruflu lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.25 :Enkandesan lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.26 :LED lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.27 :Halojen lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.28 :Tasarruflu lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.29 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni enkandesan lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Şekil 4.30 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni LED lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Şekil 4.31 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni halojen lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Şekil 4.32 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni tasarruflu lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Şekil 4.33 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni enkandesan lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi Şekil 4.34 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni LED lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi vi

9 Şekil 4.35 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni halojen lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi Şekil 4.36 :Hızlı yaşlandırılmış ve yeni tasarruflu lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi Şekil 4.37 :Tasarruflu ve LED lambanın polinom yaklaşımı ile modellenmesi. 77 Şekil 4.38 :Enkandesan ve halojen lambanın polinom yaklaşımı ile modellenmesi Şekil 4.39 :Moment grafiği vii

10 TABLO LİSTESİ Tablo 2.1 :Maddelerin ergime sıcaklıkları... 6 Tablo 2.2 :Akkor telli lambaların gerilimleri Tablo 2.3 :Aydınlatma tekniğinde kullanılan lambaların ana karakteristiği Tablo 2.4 :Standart test setinde bulunan kaynaklara ait renkler Tablo 2.5 :Temel fotometrik ölçüm büyüklükleri Tablo 3.1 :İdeal lüksmetre karakteristik değerleri Tablo 4.1 :Aydınlık düzeyi ölçüm sonuçları Tablo 4.2 :Karşılaştırmalı aydınlık düzeyi-parıltı değişimleri Tablo 4.3 :Harmoniklerin etkisi Tablo 4.4 :Hızlandırılarak yaşlandırılmış lambaların renk sıcaklıklarında meydana gelen değişim Tablo 4.5 :Karşılaştırmalı aydınlık düzeyi değişimi Tablo 4.6 :Enkandesan lambaya ait moment değerleri Tablo 4.7 :LED lambaya ait moment değerleri Tablo 4.8 :Tasarruflu lambaya ait moment değerleri Tablo 4.9 :Halojen lambaya ait moment değerleri Tablo 4.10 :Lambalara ait CRI(Ra) değerleri Tablo 4.11 :Lambaların ekonomik bakımdan analizi Tablo 4.12 :Lx-h parametreleri kullanılarak sınıflandırma Tablo 4.13 :Lx- K-h parametreleri kullanılarak sınıflandırma Tablo 4.14 :Lx- K-cd/m 2 -h parametreleri kullanılarak sınıflandırma Tablo 4.15 :YSA kullanarak lambaları türlerine göre sınıflandırma viii

11 SEMBOL VE KISALTMA LİSTESİ h Φ V(λ) λ T M e cd cd/m 2 lm lx sr I v E v d t nm Ra p L e f s K C P f i HID CPLs İBYSA GBYSA CRI YSA SPD CIE CCT Saat Işık akısı Standart fotopik eğrisi Dalgaboyu Sıcaklık Planck eşitliği Kandela Parıltı birimi Lümen Lüx Celcius Işık şiddeti Aydınlık düzeyi Mesafe Ömür Nanometre Renksel geriverim indisi değeri Basınç Parıltı Etkinlik faktörü Satınalma masrafı Kelvin derece Santigrat derece Güç İşletme masrafı (High Intensity Discharge), Yüksek yoğunluklu deşarj lamba Kompakt flüoresan lamba İleri beslemeli yapay sinir ağı Geri beslemeli yapay sinir ağı Color rendering index, Renksel geriverim indisi Yapay sinir ağları Tayfsal güç dağılımı (spectral power distribution) (Committee Internationale I Eclairage), Uluslararası aydınlatma komitesi (Correlated Color Temperature), İlişkili renk sıcaklığı ix

12 ÖZET GERİLİMDEKİ DALGALANMALARIN AYDINLATMA ELEMANLARININ RENK SICAKLIĞINA ETKİSİ Bu çalışmada öncelikle, iç aydınlatma elemanlarının performanslarına etki eden parametrelerin ve etki düzeylerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Çalışma kapsamında ayrıca, elektrik şebekesinde meydana gelen dalgalanmaların aydınlatma elemanlarının renk sıcaklığına ve aydınlık düzeyine, kısa ve uzun zaman içerisindeki etkisi de incelenmiştir. Bu amaçla, elektrik şebekelerinde gözlenen gerilim dalgalanmaları ve harmonikler laboratuar ortamında üretilerek sisteme entegre edilmiş, klasik tip aydınlatma ürünlerinin ve yeni nesil ürünlerin bu etkenlerden ne oranda ve ne kadar sürede etkilendikleri, performanslarındaki değişimin kalıcı olup olmadığı test edilerek saptanmıştır. Lambalara ait renk sıcaklığı, aydınlık düzeyi, tayfsal enerji, parıltı ve renksel geriverim indisi değerlerinin yaşlanmaya bağlı değişimleri incelenmiştir. İncelenen ve ölçülen lambalara ait tayfsal enerji parametrelerinin, yüksek dereceli moment analizi kullanılarak karakterize edilmesi sağlanmıştır. Elde edilen momentler yardımıyla yapay sinir ağları eğitilerek, lambalar türlerine göre sınıflandırılmıştır. Ölçülen diğer parametreler ise, lambaların yaş özelliklerinin yapay sinir ağları kullanılarak belirli aralıklara göre sınıflandırılmasında kullanılmıştır. x

13 SUMMARY THE EFFECT OF FLUCTUATIONS ON SUPPLY VOLTAGE TO THE COLOR TEMPERATURE OF LIGHTING EQUIPMENT In this thesis, the parameters which may affect the performance and effect level of indoor lighting equipment have been investigated. Also, the effects of fluctuations on supply voltage on the color temperature and the illuminance of lighting equipment have been tested in short and long period. For this purpose, voltage ripple and harmonic variations which are originated in electrical network were generated in laboratory environment and entegrated to relevant system. To achieve these goals, classic (Tungsten filament lamps) and new generation (LED, Compact Fluoresent lamps) lighting equipments that are used for in indoor lighting, were tested in laboratory with these conditions and the effects or relevant variations were determined. Also, the effect of ageing on color temperature, illuminance, spectral power, luminance and colour rendering index of lamps were tested. The lamps were characterized with "Higher Order Spectral Analysis" using the measured spectral parameters. By using Artificial Neural Network (ANN), the higher order spectral moments were used the clasified the type of the lamps. Whereas color temperature, illuminance, luminance were used the clasified the age of lamps. xi

14 1 1 GİRİŞ Aydınlatma eski çağlardan beri, insanların en önemli gereksinimlerinden biri olmuştur. Önceleri gaz lambasıyla ya da mum ışığıyla aydınlatma gereksinimlerini karşılayan insanlar elektriğin icat edilmesinden sonra tüm mekanlarında elektriği kullanmaya başlamışlardır. Mekanların aydınlatılması sırasında, ışık seviyesinin belirlenebilmesi açısından, kullanılan malzemenin cinsine ve malzemenin yansıtma özelliğine dikkat edilmelidir. Özellikle yoğun olarak çalışılan mekanlarda aydınlatma oldukça önemlidir. Değişik amaçlarla tasarlanmış mekanların işlevlerine göre uygun malzemeyle yapılmış olması, bu mekanlardaki malzeme ve aydınlatmanın uyumlu birlikteliği, aydınlatılacak mekanın işlevine göre kullanılmasını sağlamakla birlikte, bu mekanı kullanacak insanlar üzerinde olumlu bir etki bırakmaktadır. Mekanları ve içinde bulunan nesneleri gerçek büyüklükleri ve doğal renkleri ile fark etmemiz için, doğal ve yapay aydınlatma araçları ile nesnelerin üzerine, doğru seçilmiş ışığın gönderilmesi gerekmektedir. Aydınlatmanın amacı sadece belli bir aydınlık düzeyi elde etmek değil, aynı zamanda iyi görme koşullarının da sağlanmasıdır [2]. Aydınlık a/b gibi bir kavram olarak düşünülmelidir. Burada b yani payda, bir alanı; a yani pay ise, bu alana düşen ışığı (nicel olarak ışık akısını) gösterir. a/b gibi bir kavram olarak düşünülmesi gereken aydınlık, sayısal değerlerin (Φ/S) bir oranı olarak ele alındığında söz konusu olan, aydınlığın niceliğidir. Aydınlığın niceliği Aydınlık Düzeyi terimi ile anlatılır. Aydınlığın niceliği tek boyutlu bir kavramdır ve alçaktan yükseğe (karanlıktan aydınlığa) doğru tek bir değişim gösterir [1]. Işıma kaynaklarından çıkan X-ışınları, morötesi ışınları, kızılötesi ışınları gibi ışınlar göz ile görülmez. Sadece görünür bölge olarak adlandırılan nm dalgaboyu aralığı göz tarafından algılanır. Gözün aydınlık düzeyine uyması, gözbebeği üzerindeki aydınlık düzeyi, yani görme alanı içindeki ortalama ışık ile ilgili olup, yukarıda açıklanan gerekli aydınlık düzeyi ile herhangi bir bağlantısı yoktur. Yani, görme organı her durum ve koşulda, kendiliğinden, isteğe bağlı olmaksızın uyma işlemini yapar. Ayrıca, aydınlık düzeyi ile ilgili gereksinim gençten yaşlıya çok büyük oranda (5-10 kat) değiştiği gibi, kişiden kişiye ve günün saatine, yorgunluk durumuna göre de değişmektedir. Bu nedenlerle aydınlık düzeyi hesapları basit ve yaklaşık hesaplanır ve çoğu çizelgelerde değerler alt ve üst sınır olarak 40 yaş için verilmektedir. Gereksinime göre akkor

15 2 flamanlı lambalarla birlikte kullanılabilen ve aydınlık düzeyini ayarlayan elektronik dimmerler bu konuda büyük yarar sağlamakla birlikte, gelişen teknoloji dimmer kullanmaksızın hem az enerji tüketen, hem yüksek ışık akısına sahip, hem de aydınlık düzeyinin ayarlanmasına olanak sağlayan aydınlatma elemanlarının üretimini kolaylaştırmıştır [1, 4]. Aydınlığın niceliği böyle tek boyutlu bir kavram olmasına karşılık, niteliği çok boyutlu ve karmaşık bir kavramdır. Aydınlığın niteliğinin, görsel algılama konusunun (yani görülmesi gereken nesne ya da nesneler bütününün) özelliklerine göre belirlenmesi gerekir. Görme organı, aydınlık düzeyinde olduğunun aksine, bu durumda, yanlış niteliğe uyarak görme koşullarını düzeltmez. Gözün bu tür bir uyması kesinlikle söz konusu değildir çünkü göz kendi dışındaki görüntüyü değiştiremez. Gözümüz nesneleri, ışıma kaynağından gelen ışığın o nesneden yansıyarak veya geçerek göze gelmesi sonucunda algılar [1, 3]. İyi görme koşullarının sağlanması için öncelikle gerekli aydınlık düzeyi oluşturulmalı ve aydınlığın niteliği, görme konusunun özelliklerine uygun olmalıdır. Işığın niteliği, dolayısıyla aydınlığın niteliği iyi görmenin kesin belirleyicisidir. Bürolarda, okullarda, hastanelerde, fabrikalarda, trafikte, güvenlik konularında ve hemen hemen her konuda aydınlatma iyi görme koşullarının sağlanması için yapılır. Gözün algılaması elektromanyetik tayfın çok dar bir bölgesinde gerçekleştiği için, bildiğimiz renk kavramı bu bölge ile sınırlıdır. İnsan gözü, karmaşık ve doğrusal olmayan yapısı nedeniyle çeşitli dalgaboylarındaki ve farklı şiddetlerdeki ışığa farklı tepki verir yılında Uluslararası Aydınlatma Komitesi (Committee Internationale I Eclairage, CIE) insan görme duyarlılığını normal bir aydınlık altında nm bandında, değeri 0-1 arasında değişen, tepe noktası olan 555 nm den iki yönden uzaklaştıkça azalan bir davranış sergileyen, standart fotopik V(λ) fonksiyonunu tanımlayarak standartlaştırmıştır (Şekil 1.1) [3, 4]. Görünür bölgedeki kaynakların ışınım özellikleri ve ışığa dayalı tüm ölçümleri fotometri alanının konusudur. Fotometri alanında temel nicelik, yedi temel ölçüm biriminden biri olan ışık şiddeti, kandela birimi (cd) cinsinden ifade edilir ve fotometrik birimler kandeladan türetilerek elde edilir. Görünür bölgede ışıma yapan kaynakların ışık akısı, ışık şiddeti, açısal ışık şiddeti dağılımı, parıltı (aydınlık şiddeti), ışıksal duyarlılık, lüks, flaş enerjisi, numunelerin renk sıcaklığı, parlaklık, renk ve yansıma gibi ölçümleri fotometri ve spektrometri başlıkları altında incelenir [3]. Fotometrik ölçümleri, temel olarak aydınlık düzeyi ölçümleri ve ışıklılık ölçümleri olarak iki bölüme ayırmak olanaklıdır.

16 3 Şekil 1.1: V(λ) fonksiyonu Aydınlık düzeyi ölçümleri, belli bir yüzey alana üzerine düşen ışık akısı büyüklüğü ile ilgili ölçmelerdir. Değişik aydınlık düzeyi ölçme teknikleri vardır. En yaygın olarak bilinen, yatay bir düzlem üzerindeki aydınlık düzeyinin ölçülmesidir. Düzlem üzerinde de, noktada aydınlık düzeyi ve ortalama aydınlık düzeyi gibi iki genel büyüklükten söz edilebilir. Her ne kadar alışkanlık yatay yüzeyler üzerinde aydınlık düzeylerinin belirlenmesi ise de, duvar ve tavan gibi yüzeylerde aydınlık düzeyleri de kimi aydınlatma düzeni tasarımlarında önemli olabilir. Düzlem üzerinde yapılan aydınlık düzeyi ölçümleri kadar yaygın olmamakla birlikte, örneğin sahnedeki insanların aydınlatılması gibi düşey silindirsel konularda, yarı silindirsel aydınlık düzeyi ölçmesi ve gün ışığı ile ilgili tasarımlarda olduğu gibi yarı küresel aydınlık düzeyi ölçümü yapmak da gerekli olabilir. Bu tür ölçümler için aydınlık ölçerlerin özel aksesuarları vardır [5]. Parıltı ölçümleri ise, bir nesneden bir doğrultuya, örneğin gözümüze gelen ışık akısı büyüklüğünün saptanması için yapılır. Algılanabilen tek fotometrik büyüklük parıltı (lüminans) olduğundan, bu ölçümler sanıldığından daha önemlidir. Parıltısı ölçülecek nesne, birincil ışık kaynağı, yani bir başka tür enerjiyi ışığa dönüştüren bir ışık üreticisi olabileceği gibi, ikincil ışık kaynağı, yani üzerine düşen ışığı yansıtarak, ya da geçirerek çevresine ışık yollayan bir nesne de olabilir. Parıltı ölçümleri genellikle birincil kaynağın belli bir doğrultudan görülen ışıklılığını, bir nesnenin düzgün yansıtma çarpanını, bir nesnenin yayınık yansıtma çarpanını, vb. elde etmek için yapılır. Parıltının doğrudan ölçülmesi için, parıltı ölçer diye anılan, özel aletler geliştirilmiştir. Bunlar, belli bir alandan gelen ışığı ölçer. Nesnenin o doğrultuya yolladığı ışık akısı, nesnenin o doğrultudan görünen yüzeyi ile ışık şiddetinin çarpımına eşittir. Parıltı ölçerler, belli bir alandan gelen ışığı ölçecekleri için, bu alan ile parıltı ölçerin arasındaki uzaklık ile belirlenen, belli ölçme açılarından söz edilir. Genellikle

17 4 1/3, 1/2 ve 1 lik açılar kullanılır. İyi bir parıltı ölçerde en az iki ayrı açı kullanılması olanaklıdır [5]. Parıltı ölçümleri ile elde edilen sonuçlar, titiz iç ve dış aydınlatma tasarımlarında, kara trafiği ile ilgili konuların çözümünde ve genelde görme alanı içindeki parıltıların dengelenmesi ve belli sınırlar içinde tutulması gereken tüm konularda kullanılır. Kimi standartlar ve yönetmeliklerde, elde edilmesi istenen büyüklükler parıltı cinsindendir. İç aydınlatma için aydınlık düzeyi hesabı yapılırken, söz konusu yüzeye, yani yararlı alana, kaynaktan doğrudan gelen ışık kadar, çevre yüzeylerden (duvar, tavan, büyük yüzeyli eşyalar) yansıyan ışık da önemlidir. Aydınlık düzeyi hesabı yapan programlarda da tüm tanımlanan yüzeyler için bu yüzeylerin yansıtma çarpanlarının doğru olarak girilmesi gereklidir. Dış aydınlatmada, aydınlatılan yüzeylerin birbirleri ile ilişkileri, doğru bir genel dış görünüş elde etmek için önemlidir. Bugüne kadar lambaların ürettikleri titreşimler, lambalara ait renk sıcaklığı, renksel geriverim indisi ve aydınlık düzeyi parametreleri çokça incelenmiştir. Fakat en fazla üzerinde durulan lamba tipleri yüksek basınçlı, lineer flüoresan ve akkor lambalar olmuştur. LED lambalar ise son 10 yıl içerisinde araştırılmaya ve incelenmeye başlanmıştır. Bu lambalara ait çalışmalar incelendiğinde, DC voltaj ile çalışan LED lambalar ile ilgili çalışmaların daha fazla üzerinde durulduğu görülmektedir. Ayrıca halojen lambalar ile ilgili çalışmalar 220 V luk lambalardan çok, batarya ile kullanılan düşük gerilimli lambalar ile kısıtlı kalmaktadır. Bu çalışma kapsamında günlük hayatta kullanılan iç aydınlatma elemanlarının yanı sıra yeni nesil aydınlatma elemanlarının verimlilikleri ile renk sıcaklığına, elektrik şebekesinde meydana gelen dalgalanmaların zaman içerisindeki etkisi incelenmiştir. Konutlarda ve işyerlerinde kullanılan iç aydınlatma elemanlarının çalışanların göz sağlığına ve verimliliklerine doğrudan etkisi bulunmaktadır. Bu çalışmada şebekede meydana gelen dalgalanmaların özellikle yeni nesil aydınlatma elemanlarının (LED, tasarruflu lamba) çalışma ömrü, ışık akısı, aydınlık düzeyi, ve renk sıcaklığı kalitesine etkisi detaylı şekilde incelenmiştir. Lambalar belirli periyotlar ile yaşlandırılmış ve yaşlanmaya bağlı parametrelerinde meydana gelen değişimleri analiz etmek için her bir aydınlatma elemanı detaylı olarak incelenmiştir. Lambaların yaşlanmadan önce ve her yaşlanma periyodu sonunda ölçümleri yapılmış ve değerlendirilmiştir. Çalışmamızda, daha önce yapılmış çalışmalardan farklı olarak, kompakt flüoresan lambalar ve LED lambalar gibi yeni nesil aydınlatma elemanlarının, gerilimle ve yaş ile değişen özellikleri incelenmiş, deneyler sonucunda elde edilen veriler değerlendirilerek lambaların YSA veya benzeri algoritmalar kullanılarak sınıflandırılması sağlanmıştır.

18 5 2 GENEL KISIMLAR 2.1 IŞIK KAYNAKLARI Aydınlatma endüstrisi lamba adı verilen milyonlarca ışık kaynağı üretir. Aydınlık sağlamak için kullanılan bu lambalar genel olarak 3 sınıfa ayrılırlar : akkor, deşarj ve yarı iletken lambalar. Akkor lambalar, flamanın parlayıncaya kadar ısıtılması ile ışık üretirken, deşarj lambalarda ışık üretimi, lamba içerisinde elektriksel deşarj yoluyla bir gazın iyonize olması şeklinde gerçekleşir. Yarı iletken lambalar, elektriksel ışıma adı verilen bir fenomen kullanarak, elektrik enerjisini doğrudan ışığa çevirirler [7]. Üretilen ışık kaynaklarına ek olarak, gün ışığı (güneşten direk gelen ışık, atmosferden yansıyan ve dağılan güneş ışığı veya aydan yansıyan ışık) aydınlık sağlar. Gün ışığının en önemli karakteristiği değişebilirliğidir. Gün ışığı; farklı enlemlerde, yıl ve günün farklı zamanlarındaki farklı meteorolojik şartlar ile büyüklük, spektral içerik ve dağılım açısından değişir. Gün ışığının dünya yüzeyinde oluşturduğu aydınlık, kışın yoğun bulutlu günlerde 1000 lx ten, yazın güneşli günlerde 150,000 lx e kadar geniş bir aralıkta değişir. Günışığının spektral bileşenleri, atmosferin doğası ve katettiği yolun uzunluğuna bağlı olarak değişmektedir Akkor Telli Lambalar Akkor lamba teknolojisinde parlaklık sağlamak için sarmal tungsten flamanı ısıtacak elektrik akımı kullanılır. Cam kılıf, nitrojen ve küçük bir miktar diğer asal gazların (argon vb.) birleşimini içerir. Akkorlaşmış bir tel ile ışık üretiminde problem, her şeyden önce yüksek sıcaklığa çıkarılabilen madenler bulmaktır. Böyle bir maden teli elektrik akımıyla akkor hale gelinceye kadar ısıtılırsa ışık kaynağı olarak kullanılabilir. Telin çevresinde hava bulunursa tel havadaki oksijenin etkisiyle çok çabuk tahrip olur. Buna engel olmak için akkor haline gelinceye kadar ısıtılan tel, havası boşaltılmış veya asal gaz ile doldurulmuş bir cam balon içine konur. Bazı akkor lambalar (fener lambası vb.) aynı zamanda ksenon da içerirler. Bu akkor lambaların bir kısmı ksenon lamba olarak adlandırılır. Fakat bunlar yüksek basınçlı ksenon lambalarla aynı değildirler. Bu şekilde işe yarayan ilk akkor telli lamba 1854 te H. Goebel tarafından bulunmuş ve 1879 da Th. Edison tarafından ikinci defa icat edilmiş ve geliştirilmiştir. Akkor lambalar Thomas

19 6 Edison un ilk karbon flamanlı lambasından bu yana uzun bir yol almıştır. İlk karbon flamanlı lambalar 40 saatlik bir ömüre sahipti. Günümüzde yaygın bir şekilde kullanılan akkor lambaların ömürleri ise ortalama saat arasındadır [6, 7]. Ergime sıcaklığı yüksek olan elemanlar ergime noktalarıyla birlikte Tablo 2.1 de verilmiştir. Tablo 2.1: Maddelerin ergime sıcaklıkları[6] Maddenin ismi Ergime sıcaklığı ( C) Kömür 4000 Hafniyum 3890 Titan karbid 3880 Tungsten (Volfram) 3380 Tantal 3027 Sirkon borid 3000 Titan nitrid 2950 Volfram borid 2930 Molibden 2600 Bir akkor telli lamba üç kısımdan oluşur: Işık yayan tel, havası boşaltılmış veya dolgu gazı (asal gaz) doldurulmuş cam balon ve ışık yayan telden elektrik akımının geçmesini sağlayan başlık (Şekil 2.2). Işık yayan telden elektrik akımı geçince tel ısınır, akkor haline gelir ve ışık yayar. Akkor telli lambalar, 15, 25, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 500, 1000, 1500 W gibi standart güç değerlerinde bulunurlar. Dolayısıyla bir akkor telli lambanın ışık yayan teli P = U.I = R.I 2 = U 2 /R ve R = ρ.l/s bağıntılarından yararlanılarak boyutlandırılır [6]. Bir akkor telli lambanın boyutları D(mm) çap ve l(mm) uzunluk olarak verilir. Lambanın başlığı ise, lambanın elektrik devresine bağlanmasını sağlayan duy a uygun olarak vidalı (Edison tipi) veya sustalı (Baymet tipi) olur ve çapı ile birlikte belirtilir. E40 (Goliath), E27, E14, E10, B22 ve B15 başlığı gibi (Şekil 2.1). Şekil 2.1: Akkor telli lambalarda kullanılan lamba başlıkları

20 7 Akkor telli lambalar ışık yayan telin (flamanın) cinsine göre iki gruba ayrılır. 1. Kömür telli lambalar, 2. Tungsten telli lambalar. Tungsten telli lambalar da dolgu gazının cinsine göre; a. Normal akkor telli lambalar, b. Kripton lambaları ve c. Tungsten halojen lambalar olmak üzere üçe ayrılırlar [6] Kömür Telli Lambalar Kömür, akkor telli lambaların ilk gelişme devresinde ergime noktasının yüksekliği sebebiyle ışık yayan tel olarak uygun görülmüştür. Goebel ve Edison ilk lambalarında kömürleştirilmiş bambu lifleri kullanmışlardır. Edison daha sonra kömürleştirilmiş kağıt elyafı denemiştir. Bugün imal edilen kömür telli lambalarda uygun şekilde kömürleştirilmiş selüloz kullanılır. Kömürün özgül direnci büyüktür. Onun için telin uzunluğu kısa tutulabilir ve armut şeklindeki cam balon içine sepet sapı veya büklüm şeklinde yerleştirilebilir (Şekil 2.2). Şekil 2.2: Kömür telli lamba Lambanın ışık dağılım yüzeyi dönel simetriye sahiptir. Kömür telli lambaların en büyük sakıncası kömürün ergime sıcaklığının yüksek olmasına rağmen kömür telin bu sıcaklığa kadar ısıtılamamasıdır. Çünkü kömür tel, havası boşaltılmış cam balon içinde daha 2000 C de toz haline gelir ve dağılır. Eğer kömür telli lambanın ömrü ekonomik ömür adı verilen 1000 saatte tutulmak istenirse o zaman lambanın etkinlik faktörü, 3 ila 4 lm/w ın üstüne çıkamaz. Bugün için kömür telli lambalar, etkinlik faktörlerinin çok küçük olmalarından ötürü pek kullanılmazlar. Daha çok ışın tedavisinde (mekanik dayanıklılığı büyük olduğundan) tercih edilirler [6].

21 Tungsten Telli Lambalar Platin, iridyum, tantal gibi zor eriyen madenlerin elektrik lambalarında kullanılmasına 1854 yılından itibaren başlanmıştır. Kullanılabilecek ilk madeni telli lambaların ışık veren teli Auer von Welsbach tarafından osmiyum madeninden yapılmıştır. Bundan bir yıl sonra Siemens tantal telli lambayı imal etmiştir. Tungsten (volfram) telli ilk lamba 1905 te ortaya çıkmıştır. Bugün hemen hemen bütün akkor telli lambaların ışık veren telleri yalnız tungsten madeninden yapılır. Tungsten telinin hazırlanışı hakkında kısaca şunlar söylenebilir: Tungsten cevherinden önce tungsten tozu elde edilir. Bu tozdan çok yüksek basınçta tungsten çubukları yapılır. Çubuklardan elektrik akımı geçirilerek bunların akkor hale gelmeleri sağlanır. Akkor haline gelinceye kadar ısıtılan tungsten çubukları dövüldükten sonra elmas haddelerden geçirilir ve böylece 0, 01 ila mm kalınlığında ince tungsten telleri elde edilir. Tungstenin ergime noktası 3380 C olmasına rağmen toz haline gelme veya buharlaşma sıcaklığı 2500 C dir; yani kömür ile kıyaslandığında daha yüksektir. Ayrıca tungsten tel, renk sıcaklığı gerçek sıcaklıktan daha büyük olan seçici renk sıcaklıklı bir cisimdir [6]. Tungstenin özgül direnci kömüre göre küçüktür. Bu yüzden gerekli tel uzunluğu daha büyüktür ve telin iki tutucu arasında zikzak şeklinde sarılması gerekir (Şekil 2.3). Şekil 2.3: Düz telli lamba Bu tip lambalara düz telli lambalar denir. Işık veren tel yine havası boşaltılmış cam balon içerisinde bulunur saatlik ekonomik ömrün korunması koşulu ile 2100 C ye kadar ısıtılabilir. Etkinlik faktörü 8 ila 10 lm/w kadardır. Sıcaklığın daha fazla arttırılması durumunda tungsten telinde buharlaşma başlar. a- Normal akkor telli lambalar Akkor telli lambalarda yeni bir gelişme, ancak vakum yerine cam balon içine gaz doldurma suretiyle mümkün olmuştur. Cam balon asal gazla, örneğin argon gazı ile doldurulur. Gaz, tel yüzeyine basınç etkisi yapar ve tungsten parçacıklarının uzaklaşmasını bir dereceye kadar önler. Fakat dolgu gazından dolayı ısı kayıpları artar. Bu kayıpların azaltılması için de tel helis şeklinde sarılır (Şekil 2.4). Bu sayede telin ısı kaybına neden olan yüzeyi küçülür. Bu gibi lambalara helisel telli lamba ya da enkandesan lamba da denir saatlik ekonomik ömrün korunması koşulu ile helisel

22 9 telli lambaların sıcaklığı 2500 C ye kadar çıkarılabilir. Etkinlik faktörleri lamba büyüklüğüne ve tel kesitine göre 10 ila 20 lm/w tır. Şekil 2.4: Helisel telli lamba[8] Akkor telin ısı kaybına neden olan yüzeyi daha da küçültmek istenirse o zaman helisel tel bir kere daha helisel şekilde sarılır ve böylece çift helisel telli lamba elde edilir (Şekil 2.5). Bu sayede lambanın etkinlik faktörü bir kere daha %10 ila %20 mertebesinde artar. Ayrıca lambanın boyutları küçülür, hacminden ve ağırlıktan ekonomi sağlanır. Şekil 2.5: Çift helisel telli lamba b- Kripton lambaları İstenirse lambanın dolgu gazı da değiştirilebilir ve dolayısıyla ısı iletim katsayısı daha küçük olan kripton gazı ile daha yüksek kaliteli lambalar elde edilir (K-lambası). Fakat kripton gazı pahalı olduğundan böyle bir lamba ancak özel yerlerde kullanılır. c- Halojen akkor telli (veya tungsten halojen) lambalar Akkor telli lambanın cam balonu içine halojen gaz (genellikle iyot veya brom) konularak lamba içerisinde "halojen döngüsü" oluşturulur ve böylece tungsten halojen lamba elde edilir. İyot, buharlaşan tungsten parçacıkları ile, cam balon içinde kimyasal bir bileşik olan tungsten iyodid oluşturur. Halojen döngüde, halojen gaz lamba flamanından buharlaşan tungsten ile birleşir ve standart akkor lambalarda olduğu gibi lamba duvarında birikmek yerine yeniden flaman üzerinde depolanır C nin üstündeki sıcaklıklarda bu bileşik tungsten teli yakınında tekrar tungsten ve iyoda ayrışır ve böylece tel daha yavaş yıpranır [6, 7].

23 10 5 W tan 2000 W a kadar değişik güç ve tipte imal edilen halojen akkor telli lambaların ışık akıları 60 lm den lm e kadar değişmektedir. Bu tip lambaların bir kısmı 220 V ta, bir kısmı da 12 V ta çalışırlar. 12 V ta çalışanlar 220/12 V luk bir transformatör üzerinden beslenirler. Tungsten-halojen lambaların akkor lambalardan bazı farklılıkları vardır [7]: Bu lambalar daha uzun bir ömüre sahiptir ( saat). Ampul duvarı temiz kalır. Çünkü buharlaşan tungsten, halojen döngüsü tarafından flaman üzerine devamlı olarak yeniden depolanır. Bu da lambanın uzun süre ışık akısını muhafaza etmesine izin verir. Flaman, daha yüksek çalışma sıcaklığında aydınlık etkinliği sağlar. Bu lambalar sıcak-beyaz bir ışık üretirler ve standart akkor lambalardan daha yüksek renk sıcaklığına sahip olabilirler. Cam balonları daha küçüktür ve daha iyi optik kontrol fırsatı verir. Halojen lambalar bazen kuvars lamba olarak da adlandırılır. Çünkü bu lambaların daha yüksek sıcaklıkları, diğer akkor lambalarda kullanılan daha yumuşak camın yerine kuvars kılıf gerektirmektedir Diğer Akkor Lamba Tipleri Piyasada normal akkor telli lambalar yanında çeşitli amaçlar için geliştirilmiş çok sayıda farklı özel yapılı lambalar da vardır: Örneğin Attralux, Comptalux, Altrilux, Cornalux tipi reflektörlü lambalar, baş tarafı aynalı lambalar, stabilizatör lambaları, projektör lambaları, projeksiyon lambaları, otomobil farlarında kullanılan iki telli lambalar (Bilux lambaları), fotoğrafçılıkta kullanılan lambalar (Nitrafot lambaları), koyu kırmızı ve koyu yeşil cam balonlu karanlık oda lambaları, ölçü aletlerinde kullanılan lambalar, opal camlı lambalar, cam balonlu gün ışığı lambaları, sofit lambaları, minyatür lambalar ve benzerleri. Işık yayma bakımından projeksiyon ve projektör lambaları bilhassa önemlidir. Bu lambalarda mümkün olduğu kadar yüksek parıltılı bir teli, mümkün olduğu kadar küçük bir hacime yerleştirmeye dikkat edilir (Şekil 2.6). Gerekli görüldüğünde ışık akısını belirli bir doğrultuda arttırmak için aynalar da eklenebilir. Projeksiyon lambalarının ömrü, yüksek parıltı yanında ikinci derecede rol oynar. Bu bakımdan tungsten telinin sıcaklığı 2900 C ye kadar yükseltilir. Işık yayan telin parıltısı 2000 ila 5000 cd/m 2 arasında ve etkinlik faktörü 30 lm/w kadardır [6].

24 11 Şekil 2.6: a- Projektör lambası b- Projeksiyon lambası Akkor Telli Lambaların Elektriksel Büyüklüklerinin Gerilime Göre Değişimi Akkor telli lambalar şebeke geriliminin değişimlerine çok duyarlıdır. Her lamba ancak belirli bir gerilim için imal edilebilir. Eğer şebeke gerilimi lambanın imal edildiği gerilimden daha büyükse lambanın ışık veren telinden, geçmesi gereken akımdan daha büyük bir akım geçer; dolayısıyla telin sıcaklığı, çektiği güç, verdiği ışık akısı ve etkinlik faktörü daha büyük, fakat ömrü daha küçük olur. Şebeke gerilimi lambanın imal edildiği gerilimden daha küçük ise, bu sefer yukarıdakinin tersi olur. Bütün bu değişimler helisel telli lambalar için aşağıdaki denklemlerle ifade edilir [6]: i = i n (U/U n ) 1,2, Akım Şiddeti (2.1) P = P n (U/U n ) 1,523, Güç (2.2) Φ = Φ n (U/U n ) 3,613, Işık Akısı (2.3) t = t n (U/U n ) 13,5, Ömür (2.4) Burada indissiz yazılmış karakteristik büyüklükler herhangi bir U değerindeki şebeke gerilimine, n indisli karakteristik büyüklükler de lambanın imal edildiği değerindeki şebeke gerilimine karşılıktırlar. Buna göre şebeke gerilimi anma (nominal) lamba geriliminden devamlı olarak %5 büyük olan bir şebekede lambanın akımı aşağı yukarı %3, gücü %7, ışık akısı %20, etkinlik faktörü %10,5 artar; ömrü ise %50 kısalır. Yalnız burada dikkat edilecek bir husus vardır; gerçekte şebeke gerilimi anma lamba gerilimine göre devamlı olarak sabit kalmaz. Bu gerilim günün çeşitli saatlerinde periyodik olarak değişir (Şekil2.7). Şebeke gerilimi lambanın anma gerilimine göre periyodik olarak değişirse, bu değişme lambaların devamlı olarak daha küçük bir aşırı gerilimle yüklenmelerine karşılık olur ve lambanın ömrü buna karşılık olan değer kadar kısalır. Örneğin şebeke geriliminin periyodik olarak değişmesi %5 ise, bu, lambanın devamlı olarak %1 aşırı gerilimle yüklenmesine karşılık olur, dolayısıyla lambanın ömrü aşağı yukarı %12 kadar kısalır.

25 12 Şekil 2.7: Şebeke geriliminin günün çeşitli saatlerindeki değişimi [6] Şebeke gerilimine göre lambanın imal edildiği anma geriliminin seçimi çok önemlidir. Anma lamba gerilimleri 220 V luk şebeke için 220, 225, 230 V ve 110 V luk şebeke için 110, 115, 120 ve 130 V tur. Lambaların imal edildikleri gerilimler bu değerlerden %3,4 daha yüksek tutulur. Örneğin, anma gerilimi 220 V olan bir lamba 228 V için imal edilir ve şebeke gerilimi ortalama 228V olan bir şebekede kullanılır. Bu durumda şebeke geriliminin periyodik olarak değişme sınırları 220 V ile 231 V tur. Anma gerilimi farklı lambalar için de benzer düşünceler uygulanır. Tablo 2.2, bu konuda toplu bilgi vermektedir. Tablo 2.2: Akkor telli lambaların anma gerilimleri, kullanılacağı şebekelerin ortalama gerilimleri ve şebeke geriliminin periyodik olarak değişme sınırları [6] Lambanın anma gerilimi (V) Lambanın kullanılacağı şebekenin ortalama gerilimi (V) Şebeke geriliminin periyodik olarak değişme sınırları (V)

26 Lambanın Ekonomik Bakımdan Analizi Bir lambanın ekonomikliği, esas olarak 2 faktörle belirtilir: lambanın ömrü ve etkinlik faktörü [6]. Ömür, lambanın satın alınması, dolayısıyla yenilenmesi için; etkinlik faktörü de lambanın işletme masrafları için bir ölçüdür. Ömür ile etkinlik faktörü arasındaki bağıntı 1 lmh in fiyatı saptanmak suretiyle kurulabilir. 1 lmh için yapılan toplam masraf iki kısımdan oluşur. Sabit veya satın alma masrafı ve işletme masrafı. Lambanın gücü P (W ), etkinlik faktörü e(lm/w ) ve ömrü t(saat) olsun. Lambanın fiyatı a(t L) ise, a(t L) için elde edilen ışık miktarı P.e.t(lmh) olur. Demek ki 1 lmh için ödenen satınalma masrafı; f s = a P.e.t (T L/lmh) (2.5) dir. Elektriğin kw h i b(t L/kW h) ise gücü P (W ) ve etkinlik faktörü e(lm/w ) olan bir lambanın bir saatte ürettiği ışık miktarı P.e.t(lmh) olur ve bunun için ödenen para (P (W )/1000).b(T L) olduğundan, 1 lmh için ödenen işletme masrafı da; f i = P.b P.e (T L/lmh) (2.6) olur. f s ve f i nin toplamı, ekonomikliğe esas olan 1 lmh in fiyatını verir. f = f s + f i = a P.e.t + b 1000.e (2.7) Ark Lambaları İki elektrot arasındaki boşalma olayına dayanan ve elektrotları bu boşalma sırasında akkor haline gelinceye kadar ısınan lambalara ark lambaları denir. Bunlar projeksiyon ve projektör tekniğinde çok kullanılırlar; en belirgin özellikleri parıltılarının çok büyük ve kararlı olması ve noktasal bir ışık kaynağı olarak kullanılabilmeleridir. Ark lambaları, bugün artık dış aydınlatmada ikinci derecede rol oynamakta ve iç aydınlatmada ise hemen hemen hiç kullanılmamaktadır. Işığın üretimi ve tayfı bakımından bu lambalar üç sınıfa ayrılabilir. Birinci sınıftaki ark lambalarında ışık, esas olarak elektrik boşalması ile akkor hale gelen elektrotlar tarafından üretilir; yani ışık üretimi akkor telli lambalarda olduğu gibidir.

27 14 İkinci sınıftaki ark lambalarında ışık, yalnız akkor haline gelen elektrotlar tarafından üretilmez; elektrotlar arası iyonize olmuş ortamda bulunan maden gazları ve buharlar da ışık üretimine katılırlar. Burada ışık üretimini sadece radyasyon yasaları ile açıklamaya imkan yoktur. Işığın tayfı, radyasyon yasalarının verdiği sürekli tayftan başka çizgili ve bandlı tayfı da içerir. Aktif kömürlü ark lambaları bu sınıfa girerler. Üçüncü sınıftaki ark lambalarında ise ışık daha çok elektrotlar arası iyonize olmuş ortamdaki maden buharları ve gazlar tarafından üretilir. Civa buharlı ark lambaları bu sınıfa girerler [6]. Ark lambaları kullanıldıkları akım türüne göre doğru akım ve alternatif akım ark lambaları olmak üzere ikiye ayrılabildikleri gibi, elektrot türüne göre de kömür elektrotlu ve maden elektrotlu ark lambaları diye iki bölüme ayrılabilirler. Kömür elektrotlu ark lambaları saf kömürlü ve aktif kömürlü ark lambaları olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Aktif kömürlü ark lambaları da ayrıca akım yoğunluğuna göre alevli ark lambaları ve Beck tipi büyük güçlü ark lambaları olmak üzere ikiye ayrılırlar Deşarj Lambaları Deşarj lambaları, akım ile iyonize edildiğinde ışık yayan bir gaz içerisinden, elektrik akımının geçirilmesi prensibine dayanarak ışık üretirler. Deşarj lambalarında akım arttıkça lambanın uçlarındaki gerilim küçülür. Dolayısı ile bu lambalarda akım sınırlayıcı araçlara ihtiyaç vardır. Doğru gerilimde bu sınırlayıcı, ohmik bir direnç, alternatif gerilimde ise endüktif veya kapasitif bir balast olabilir. Lamba elektrotları, elektron emisyonunu arttırmak için alkali toprak oksitlerin bir karışımı ile kaplanmışlardır. Deşarj lambalarını sağladıkları aydınlığa göre iki genel kategoriye ayırabiliriz: yüksek ışık şiddetine sahip (high-intensity) deşarj lambaları ve flüoresan lambalar [7] HID (Yüksek Yoğunluklu Deşarj) Lambalar Yüksek parlaklıklı deşarj lambaların 4 tipi yaygın bir şekilde dünya pazarlarında kullanılmaktadır. Bunlar: yüksek basınçlı civa buharlı lambalar, metal halide lambalar, yüksek basınçlı sodyum lambaları ve ksenon lambalardır. a- Yüksek Basınçlı Civa Buharlı Lambalar Yüksek basınçlı civa buharlı lambalarda, gaz halindeki civa içerisinde olan elektriksel deşarj ile ışık üretilir. Genellikle argon gazı ile birlikte bulunan bu civa, kuvars ark tüpü içerisinde bulunur. Kuvars tüp, borosilikat camlı dış ampul tarafından çevrelenir. Şekil

28 de tipik bir yüksek basınçlı civa buharlı lamba yapısı gösterilmektedir. Yüksek basınçlı civa buharlı lambalar içerisinde yardımcı olarak başlatma anında ksenon da kullanılabilir ve ksenon kullanımı, lambanın görülür spektrumunda bir değişiklik yaratmaz. Şekil 2.8: Yüksek basınçlı civa buharlı lamba yapısı Bu lambalarda kullanılan civa buharının rezonans çizgisi, mor ötesi ışınlama bölgesinde, yani 253,7 nm lik dalga uzunluğundadır. Yalnızca civa buharının basıncı yükseldikçe, kısa dalgalı ışınlar buhar tarafından yutulur, buharın sıcaklığı yükselir ve civa buharı uzun dalga boylu termik yoldan ışık yaymaya başlar, dolayısıyla lambanın parıltısı ve etkinlik faktörü büyür. Bugün kullanılan yüksek basınçlı civa buharlı lambaların ortalama basınçları 1 atm dir [6, 7]. Şekil 2.9 ve 2.10 da parıltının ve etkinlik faktörünün buhar basıncı ile değişimleri gösterilmiştir. Civanın buharlaşma sıcaklığı sodyumun buharlaşma sıcaklığından daha küçük olduğundan buharlaşması da daha çabuk olur ve lamba, bu yüzden daha çabuk kararlı duruma geçer. Yalnız yüksek basınçlı lambada tekrar tutuşma daha zor olur. Çünkü yüksek buhar basıncında devre açılmışsa, şebeke gerilimi boşalmayı tekrar başlatmaya yetmez. Ancak tübün soğumasını ve basıncın düşmesini beklemek gerekir. Eğer lamba tutuşmuş ve gerekli buhar basıncı oluşmuşsa kararlı çalışma gerilimi 110 ila 140 V a düşer. Civa buharlı lambaların parıltısı 200 ila 600 cd/m 2, etkinlik faktörü 40 ila 50 lm/w civarında değişir.

29 16 Şekil 2.9: Civa buharlı lambalarda parıltı-basınç değişimi Şekil 2.10: Civa buharlı lambalarda etkinlik faktörünün basınca göre değişimi Yüksek basınçlı civa buharlı lambaların ömrü ortalama 6000 ila 9000 saat arasındadır. Gerilim dalgalanmaları ömüre, akkor telli lambalara göre daha az etkir. Işığın tayfı, morötesi ışınlardan başka sarı (577 ve 577,9 nm) ve yeşil renklerde (546,1 nm) kuvvetli çizgiler, mavi (535,8 nm) ve menekşe renginde (440,7 nm) daha zayıf çizgiler içerir. Tayf, kırmızı ışık bakımından hemen hemen boştur. Normal olarak lambanın ışığı mavimsi-beyaz etkisi yapar. Morötesi ışınların büyük bir kısmı cam balon tarafından yutulur. Civa buharlı lambalar ekonomik olduklarından dış aydınlatmada, fabrika ve atölyelerde çok kullanılır.

30 17 b- Metal Halide Lambalar Metal halide lambaların deşarj tübünde, civaya ek olarak indiyum, thalyum ve sodyum gibi metal halojenlerde bulunur. Işık renk kaliteleri, civa buharlılardan daha iyidir. %10 dan daha büyük gerilim dalgalanmaları ışık rengini değiştirir. Dış tüpleri şeffaf ve iç kılıfları fosfor kaplıdır W aralığında üretilmekte, etkinlik faktörleri lm/w arasındadır. Renksel geriverim indisleri ise 65 Ra civarındadır [6]. Şekil 2.11 de tipik tek uçlu, vida dipli metal halide lamba yapısı gösterilmiştir. Şekil 2.11: Metal halide lamba yapısı c- Yüksek Basınçlı Sodyum Lambalar Yüksek basınçlı sodyum lambalarında, sodyum ve civa buharlarının karışımı içerisinde oluşan elektriksel deşarj ile ışık üretilir. Spektral yayılmada hakim olan sodyum ışınımıdır. Dıştaki sert cam ampul berrak olabileceği gibi, ark tübünün parlaklığını azaltmak için ampulün iç yüzeyi toz ile kaplanabilir [7]. Şekil 2.12 de tipik tek sonlu, vida uçlu bir yüksek basınç sodyum lambasının yapısı gösterilmektedir. Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambaların radyasyonu oldukça geniş bir bölgeye yayılır, dolayısı ile renk seçimi bakımından alçak basınçlı sodyum buharlı lambalardan üstündür. Buna karşılık etkinlik faktörleri balast kaybı hariç 90 ila 120 lm/w mertebesindedir. Bu lambalarda da balast ve ateşleyici kullanılır li yıllarda enerji fiyatlarının çok yükselmesi sonucu enerji tasarrufunun önem kazanması üzerine tesis edilmiş civa buharlı armatürlerde hiç bir techizat değişikliği yapmadan sadece lamba değiştirerek kullanılabilecek yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar geliştirilmiştir [6].

31 18 Şekil 2.12: Yüksek basınçlı sodyum lamba yapısı d- Ksenon Lambalar Diğer üç HID lambadan farklı olarak ksenon lambalar civa buharı içermezler. Basıncı birkaç atmosferde tutmak için bu lambalar ksenon gazı içerirler [7]. Bu lambaların güçleri 5-32,000W arasında olabilir. Şekil 5.7 de birkaç tane ksenon lamba örneği gösterilmiştir. Flaş lambaları gibi bazı akkor lambalar da ksenon içermektedir. Bu tip akkor lambalar da zaman zaman ksenon lamba olarak adlandırılmaktadırlar. Fakat bunlar yüksek basınçlı ksenon lambalar ile aynı değildirler. Şekil 2.13: Ksenon lamba

32 19 e- Halojen Deşarj Lambaları Civa buharlı lamba spektrumundaki boşlukları doldurmak amacıyla yüksek basınçlı civa buharlı deşarj tübü içine bir miktar iyod konursa, halojen deşarj lambası elde edilir. Bu suretle hem daha iyi bir etkinlik faktörü, hem de daha iyi bir ışık rengi elde edilir. Bunlar flüoresan balonlu veya balonsuz tipte imal edilirler. Bu tip lambalar dış aydınlatmada, aynalı aydınlatma aygıtları ve projektörlerde çok kullanılırlar [6]. f- Çok Yüksek Basınçlı Civa Buharlı Lambalar Özel amaçlar için geliştirilmiş çok yüksek basınçlı civa buharlı lambalarda işletme basıncı 10 ila 100 atm arasında değişir. Böyle bir lambanın spektrumunda kırmızı ışınlar vardır. Çizgiler 50 nm ye kadar yayılır. Deşarj tübü, sert cam veya kuvarstan yapılmıştır. Tüp, sert camdan yapılmışsa yüzeyin yükleme yeteneği 3 ila 4 W/cm 2, kuvarstan yapılmışsa 45 W/cm 2 kadardır. Eğer tüp kuvarstan yapılmışsa ve ayrıca su ile soğutulmuş ise, bu durumda yüzeyin yükleme yeteneği 500 W/cm 2 ye kadar yükselir. Bunlarda ark, yüzey stabilize edici ark ve elektrot arası yolun kısalmasıyla güç dar bir kanalda meydana gelir ve parıltı yükselir Flüoresan Lambalar Flüoresan lambalar Türkiyede kullanılan tüm aydınlatmaların üçte ikisini oluşturmaktadır. Flüoresan lamba bir gaz deşarj kaynağıdır. Bu gaz, düşük basınçta civa buharı ve başlangıç için küçük bir miktar soygaz içerir. İlk ark civa buharının ultraviyole radyasyonu yayması ile başlar. Spektrumun görülür bölgesindeki dalgaboyunda yayılan ultraviyole radyasyona tepki verebilmek için cam ampulün en iç duvarı flüoresan toz (fosfor) ile kaplanır. Balast, HID ve flüoresan lambaların çalıştırılması ve başlatılması için gerekli devre koşullarını sağlar. Flüoresan lambalarda genelde 2 tip balast kullanılır: manyetik ve elektronik. Elektronik balast daha pahalıdır, buna karşın tutuşturucu açısından iyidir, sessizdir ve manyetik balastın yarattığı lamba titremesini ortadan kaldırır [7]. Flüoresan lambalar çoğunlukla lamba tüpünün çap birimi ile tanımlanır. Bunun için, çap bir inç in sekizlik parçaları olarak verilir. Örneğin; T8 lambası bir inç çapa sahiptir (sekizde sekiz) ve T5 lambası 5/8 inç lik bir çapa sahiptir. Flüoresan maddelerin uygun karışımları ile mavimsi günışığından sarımsı veya kırmızımsı günışığına kadar çok çeşitli renkleri elde etmek olanağı vardır. Günışığı veren flüoresan lambanın spektroradyometrik diyagramı Şekil 2.14 te gösterilmiştir.

33 20 Tüp içinde kısmen buhar halinde olan civadan başka dolgu gazı olarak argon gazı bulunur. Flüoresan lambaların ışık akıları çevre sıcaklığına bağlıdır. 20 C de ışık akısı en büyüktür. Bunun üstündeki ve altındaki sıcaklıklarda ise ışık akısı hızla azalır. Şekil 2.15 bu konuda bilgi vermektedir [6]. Şekil 2.14: Günışığı veren bir flüoresan lambanın spektroradyometrik diyagramı. F: Flüoresan lamba, G: Günışığı Şekil 2.15: Flüoresan lambalarda ışık akısının dış sıcaklığa göre değişimi Flüoresan lambalar genel olarak yüksek ve alçak gerilimli olmak üzere ikiye ayrılırlar: a- Yüksek gerilimli flüoresan lambalar Bunlar soğuk elektrotlu olup, metre başına 600 V luk gerilime gereksinme gösterirler. Etkinlik faktörleri 30 lm/w, ömürleri saattir. Bu tür lambalar, şebeke geriliminden büyük gerilim gerektiği ve etkinlik faktörleri de küçük olduğundan günümüzde pek kullanılmamaktadır.

34 21 b- Alçak gerilimli flüoresan lambalar Bunlar, elektron bakımından zengin baryum oksit tabakalı, tungsten helisel elektrotludurlar ve 110 veya 220 V luk şebekelerde kullanılırlar (Wehnelt elektrotları). Bunların normal şebeke gerilimlerinde kullanılmaları bakımından pratik önemi büyüktür. Yeteri kadar güç sağlamak amacıyla tüp boyları 15 ile 150 cm ve tüp çapları 15 ila 38 mm arasında değişir. Lamba güçleri de 4 ila 65 W arasındadır. Flüoresan lambaların daha az yer kaplaması ve daha estetik görünümlü olması için silindir tüpleri U ve halka şeklinde bükülür. U şeklinde olanlar 20 W, 40 W, 65 W gücündedir. Daha çok reklam panolarının ve dış aydınlatma armatürlerinin içinde kullanılırlar. Halka şeklinde olanlar ise, 22 W, 32 W, 40 W, 60 W gücündedir ve en çok estetik endişenin olduğu iç aydınlatma uygulamalarında kullanılırlar. Enerji fiyatlarının yükselmesi sonucu akkor telli lambaların yerine geçebilecek ufak boyutlu ve sıcak renkli flüoresan lambalar geliştirilmiştir. Bu lambaların en çok bilinenleri Philips tarafından geliştirilmiş olan SL lambalarıdır. SL lambalar cam balonun içinde kıvrılmış minyatür flüoresan tüp, balast ve starter içeren, akkor telli lambalarda kullanılan E27 veya B22 lamba başlıklı ışık kaynaklarıdır. Etkinlik faktörleri balast kaybı dahil şeffaf tiplerinde 50 lm/w, opal camlı tiplerinde ise 40 lm/w mertebesinde, ömürleri ise 5000 saattir. Bu avantajlarına karşılık, fiyatının akkor telli lambaların 30 katı olması; balast, starter veya tüpten herhangi birinin arızalanması durumunda tüm lambalanın atılması en büyük sakıncalarıdır. Flüoresan lambalarda ışık renginin seçimi çok önemlidir. Aydınlatılan yerin niteliğine göre uygun ışık renkli lamba seçilmelidir. c- Lineer Flüoresan Lambalar Lineer flüoresan lambalar, uzunluk olarak altı inç ile sekiz fit, çap olarak 2/8 inç (T2) 2-1/8 inç (T17) arasındadır [7]. Bu tip lambaların güç aralığı ise Watt tır. Lineer flüoresan lambaların ömürleri saat aralığında değişmektedir. Şekil 2.16 da lineer flüoresan lamba yapısı gösterilmektedir. Lineer flüoresan lambalar esas itibarıyla 16 mm, 26 mm ve 38 mm çaplarında imal edilmektedir. Günümüzde en yaygın kullanılan 26 mm çaplılardır. Bu lambalar 15 W ila 58 W arasında imal edilmekle birlikte, 18 W (L=604 mm), 36 W (L=1214 mm) ve özellikle 58 W (L=1514 mm) güçlerinin kullanılması tavsiye edilir. 58 W lık lamba ile daha ekonomik çözümler elde edilebilmektedir [6].

35 22 Şekil 2.16: Lineer flüoresan lamba yapısı d- Kompakt Flüoresan Lambalar (CFLs) Enerji fiyatlarının yükselmesi sonucu akkor telli lambaların yerine kullanılmak ve flüoresan lambalı daha estetik armatürler ve aydınlatma elde etmek için geliştirilmişlerdir. Ömürleri 8000 saattir. Etkinlik faktörleri lm/w, renksel geriverim indisleri Ra aralığındadır. Kompakt flüoresan lambalar lineer lambalar ile aynı biçimde ışık üretir. Bu lambaların tüp çapları genellikle 5/8 inç (T5) veya daha küçüktür. Kompakt flüoresan lambaların güç aralığı 5-55 Watt tır. Şekil 2.17 de birkaç farklı kompakt flüoresan lamba şekli gösterilmektedir. Şekil 2.17: Kompakt flüoresan lamba çeşitleri Cam balonlu ve balonsuz olarak iki grupturlar. Cam balonlularda; kıvrılmış, ince flüoresan lamba cam balon içine konulmuştur. E27 veya B22 lamba başlığının içine starter ve balast yerleştirilmiştir. Güçleri 9-25 W, etkinlik faktörleri ise lm/w aralığındadır.

36 23 Cam balonsuzlar piyasada PL lamba olarak isimlendirilirler. Entegre balastlı ve balastsız olarak iki ana gruba ayrılırlar. Entegre balastlılar, E27, E14 veya B22 lamba başlığına yerleştirilmiş elektronik balast ve birbirine paralel bükülmüş tüplerden oluşur W aralığında; günışığı ve sıcak beyaz ışık renkli olarak imal edilmekte, etkinlik faktörleri lm/w aralığındadır. Balastsızlar ise birbirine paralel bükülmüş iki, üç veya dört paralel tüpten oluşurlar. 2 veya 4 pinli lamba başlıklı tipler vardır. 4 pinliler elektronik balast ile kullanım içindir; 2 pinlilerde lamba başlığına starter yerleştirilmiştir ve endüktif balast ile kullanılır W aralığında ve tüm ışık renklerinde imal edilmektedirler. Etkinlik faktörleri lm/w aralığındadır LED Lambalar LED ler elektrik enerjisini doğrudan ışığa çeviren katı hal yarı iletken araçlardır. LED ler oldukça küçük ve dayanıklılardır. Bazı LEDler diğer kaynaklara göre çok daha uzun lamba ömrüne sahiptir. Bir LED yongası yapı itibarı ile N ve P tipi yarıiletken katmanlar arasına sandviç edilmiş aktif katman tabakasından ve bunların elektriksel bağlantılarından oluşan opto elektronik bir elemandır. LED den doğru yönde bir akım geçirildiğinde elektronlar aktif katmanı uyarır ve aktif katmanda ışık üretilir. LED ler iletim yönünde kutuplandığında serbest elektronlar P-N jonksiyonunu geçerek P bölgesine girerler. Bunların bir kısmı buradaki deliklerle birleşir. Bu birleşmeden dolayı açığa çıkan enerji, ışık enerjisi şeklindedir. Plastik kapsül ve kurşun çerçeve hacimin büyük bir kısmını işgal etmektedir. Işık üreten çip oldukça küçüktür (genelde bir kenarı 0,25 mm lik bir küp boyutundadır). Farklı malzemelerin (p ve n) birleştiği yerden, akımın bir malzemeden diğerine geçmesi ile katı kristal malzeme olan çip içerisinde ışık üretilir. Malzemelerin birleşimi, dalgaboyunu ve bundan dolayı ışığın rengini belirlemektedir. LED ler 100,000 saatlik ömüre sahip kırmızı, sarı, yeşil, mavi ve beyaz ışık üretebilirler. Çoğunlukla trafik lambalarında ve dekoratif olarak kullanılırlar. Beyaz ışıklı LED ler son yıllarda gelişmiş ve bazı aydınlatma uygulamaları için dünya pazarında geniş yer almıştır [7]. Şekil 2.18 de birkaç tip LED lamba gösterilmektedir.

37 24 Şekil 2.18: LED şekilleri Tablo 2.3: Aydınlatma tekniğinde kullanılan lambaların ana karakteristiği [6] Karakteristik Akkor Telli Halojen LED Flüoresan Işık akısı (lm) 120 den e den e 4500 den 1200 e 150 den 5300 e Etkinlik faktörü (lm/w ) (Balast kaybı hariç) Güç (W ) Işık rengi sıcak-beyaz sıcak-beyaz dogal-beyaz sıcak-beyaz orta-soğuk Renksel indisi geriverim Balast yok yok yok var Starter/Ateşleyici yok yok yok Starter veya (startersiz) Ömrü (saat) , Tekrar ateşleme sıfır sıfır sıfır sıfır zamanı (dk)

38 AYDINLATMA AYGITLARI (ARMATÜRLER) Genel olarak ışık kaynakları iyi bir aydınlatmanın gereklerini yalnız başına yerine getiremezler. Bu bakımdan ışık kaynaklarının, özellikle akkor telli ve civa buharlı lambaların bir aydınlatma aygıtı ile birlikte kullanılması zorunludur [6]. İlke olarak bir aydınlatma aygıtının ödevlerini şu üç maddede toplamak olanaklıdır: 1. Çıplak lambanın ışık dağılım eğrisini kumanda etmek ve ona istenilen ışık dağılım eğrisi şeklini vermek; 2. Kamaşmayı önlemek; 3. Estetik hislere ve konfor gereksinmelerine yanıt vermek. Doğal olarak bir aydınlatma aygıtı bu ödevlerini yerine getirirken ayrıca ekonomik olmak zorundadır; yani aygıtın o şekilde hesaplanması gerekir ki, ışık akısı dönüşümünde kayıplar olabildiğince az olsun. Akkor telli lambaların parıltıları 500 ila 1000 cd/m 2 ve normal yüksek basınçlı civa buharlı lambaların da 200 ila 600 cd/m 2 arasındadır. Oysa aydınlatma tekniğine ait yönetmeliklere, (örneğin DIN 5035 e) göre, kamaşmadan kaçınmak için parıltının değeri, iş yeri aydınlatma aygıtlarında düşey doğrultuya göre 75 ile 180 arasındaki bölgede 0,2 cd/m 2 yi; iç aydınlatma aygıtlarında 0 ile 80 arasındaki bölgede 0,4 cd/m 2 yi ve dış aydınlatma aygıtlarında da 60 ile 90 arasındaki bölgede 2 cd/m 2 yi geçmemelidir. Görülüyor ki aydınlatma aygıtı ışık dağılım eğrisine istenilen şekli verirken, ayrıca göz kamaştırıcı ışık kaynağının parıltısını katlanılır bir dereceye indirmek zorundadır. 2.3 TAYF VE RENK Işık, insan gözünün görebildiği nm aralığındaki elektromanyetik spektrumun küçük bir parçasıdır. Gözde iki tip fotoreseptör (ışığa hassas olan alıcı sinir) vardır; çubuklar ve koniler. Alıcılar, bu aralıktaki sinyallerden gelen ışınları beyin için çevirirler. Koni fotoreseptörler bu dalgaboyu aralığında, ışığın dalgaboyuna bağlı olarak ışık içerisindeki rengi yorumlarlar. Buna göre renk, ışığın doğasında olan bir nitelik değil, konilerden gelen sinyalleri beyinin yorumlamasıdır. İnsan daha kısa dalgaboylarındaki ( nm civarında) ışığı gördüğünde beyin bunu mavi olarak yorumlar. Dalgaboyu arttığında ilgili renk görünür tayfta sürekli bir biçimde değişir. Renk cam göbeği, yeşil, sarı, turuncu ve en uzun dalgaboyunda ( nm civarında) kırmızı ile sonlanır.

39 26 Renk terimi ışığı tanımlarken iki alanda kullanılabilir. Yansıyan veya üretilen ışığın renk görünümü (color appearance) algısal bir durumdur ve hala bir miktar ölçüsü bulunmamaktadır. Bu nedenle renk görünümü, çevrede anlaşılan renk ve canlılık gibi diğer faktörlere bağlıdır. Renk eşleştirme (color matching) ise renk niceliği olarak kesin bir şekilde kullanılabilir. Renkleri ölçmek (nicelemek) için kolorimetri olarak bilinen renk eşleştirme sistemi kullanılır. Bu prensibin temeli, tipik kırmızı, yeşil ve mavi üç ideal ışığın doğru kombinasyonu ile göze görünmelerinde bir eşleştirme yapılabilmesine dayanır. Rengi sayısallaştırmak için, ışığın dalgaboyu bileşenleri veya tayfı bilinmelidir. Tayfsal enerji dağılımı (spectral power distribution SPD), karakterize bir ışığın, görülür bölge içerisinde bir dalgaboyu bandında veya her bir dalgaboyunda ışıyan güç olarak açıklanır. Kaynak tarafından ışığın nasıl üretildiğine bağlıdır. Işığın SPD si, belirli bir dalgaboyunda görülür spektrumda sürekli bir işaretten, dar band spektrumunda ayrık bir işarete doğru değişebilir. Örneğin; bir akkor flamandan yayılan ışık görülür spektrumda düzgün sürekli bir SPD ye sahiptir, flüoresan lambadan yayılan ışığın SPD si ise belirli dalgaboylarında ani yükselmelere sahip düşük seviyeli bir sürece sahiptir. Bir LED den yayılan ışık ise düzgün dağılır. Fakat yalnızca bir dalgaboyu civarındaki dar bir bölgede düzgün bir dağılım gösterir. Ayrıca LED in rengine bağlı olarak, iki farklı dalgaboyunda enerji dağılımı gözlenebilir. Örneğin; sarı renkli LED lambaların tayfsal enerji dağılımlarına bakıldığında mavi ve sarı ışığa ait dalgaboylarında iki ışıma gözlenir. Sonuç olarak bu lambanın verdiği ışık rengi, ışıma yaptığı dalgaboylarındaki renklerin karışımıdır. Üç farklı ışık kaynağının SPD leri Şekil 2.19 da gösterilmektedir. Şekil 2.19: Faklı şekillerde ışık yayan üç kaynağın tayfsal güç dağılımı Özdeş renkler sadece özdeş SPD ler tarafından değil aynı görsel cevabı üreten birçok farklı SPD tarafından üretilirler. Görünüşte aynı renge sahip fiziksel olarak farklı SPD ler metamer olarak adlandırılır.

40 27 Kullanılan diğer renk ölçümleri kolorimetriden türetilerek elde edilebilir. En yaygın kullanılan iki tanesi ise renksel geriverim indisi (color rendering index) ve ilişkili renk sıcaklığı kavramlarıdır (correlated color temperature). Bu ölçümler renk eşleştirme tabanlıdır (renk görünümü değil). Bunlar aynı zamanda renk görünümü için tasarımcılar tarafından kullanılır Renk Sıcaklığı 0 K (Sıfır Kelvin) mutlak sıcaklığının üzerinde sıcaklığa sahip her cisim etrafına bir ışınım yayar. Ancak etrafımızdaki cisimler ideal olmadıklarından, yani emissiviteleri ɛ = 1 olmadığından, ürettikleri ışınımın belli kısımları malzeme içerisinde ve yüzeylerinde çesitli fiziksel mekanizmalarla kayba uğrar, ancak belli bir kısmı etrafa yayımlanır. Teorik ideal birim emissiviteye çok yakın ışınım kaynakları mevcuttur ve bunlar siyahcisim olarak adlandırılır. Sıcaklıkla değişen siyahcisim ışınım tayfı dalgaboyuna bağlı olarak Planck eşitliği ile tanımlıdır (c 1 = x10 16 W.m 2, c 2 = x10 2 W.K); M e (λ, T ) = c 1 λ 5 (e c 2/T λ 1)... [W/m2 nm] (2.8) Bu eşitlikle belli bir sıcaklık için ideal ışınım tayfı dalga boyuna göre belirlenebilmektedir. Ayrıca bu işlemin tersi olarak ışıma tayfı ölçülebilen bir siyahcisim ışınımının dağılım sıcaklığı da hesaplanabilir [20, 21]. Kaynakların karakterizasyonunda Uluslararası Aydınlatma Komitesi (CIE) tarafından oluşturulan sıcaklık tanımları kullanılmaktadır. Işınım kaynaklarının ilgili aralıktaki dalgaboylarındaki güç dağılımı, belli bir sıcaklıktaki siyahcisim ışımasına yakın ise o kaynağın Dağılım Sıcaklığı ifadesi kullanılır. Fotometride, nm dalgaboyu aralığında sürekli tayfa sahip kaynaklar için (genellikle tungsten filamanlı akkor lambalar) dağılım sıcaklığı hesaplanır. Fakat diğer birçok ışınım kaynağı, Planck ışımasına uymayan karmaşık tayf yapısına sahiptir ve doğal olarak sıcaklıklarını belirlemek zordur. CIE tarafından, kesik ve karmaşık tayfsal verilere sahip tayflar için de, sıcaklıkların ideal dağılımlara yakınlığının K (Kelvin) cinsinden ifade edilmesi önerilmektedir. Bu bağlamda, belli bir sıcaklıktaki siyahcisimin ışıma rengi ile aynı koordinatlara sahip bir ışık kaynağının sıcaklığı, Renk Sıcaklığı olarak tanımlanır. Ancak flüoresan lambalar gibi renk değerleri siyahcisim koordinatları üzerinde olmayan ışık kaynakları için İlişkili Renk Sıcaklığı (Correlated Color Temperature, CCT) ifadesi kullanılır. Bu tür ışık kaynaklarının ilişkili renk sıcaklıkları, aynı parlaklık ve gözlem

41 28 şartlarında, kendilerininkine en yakın rengi veren siyahcisim ışımasının sıcaklığı olarak kabul edilir. Bir ışık kaynağının ilişkili renk sıcaklığı değeri, bu kaynağın renk koordinatına en yakın, siyahcisim eğrisi sıcaklığı olacaktır [20]. Şekil 2.20: 1960 CIE renk diyagramında T(u,v) test noktası için CCT değerinin belirlenmesi İlişkili renk sıcaklığı (CCT, correlated color temperature), CIE tanımı kullanılarak spektrofotometrik tayflar üzerinden bir hesaplama algoritması ile, standart aydınlatıcılar için hesaplanılabilir. Bu tip hesaplamalarda MacAdam transformasyonu yapılarak, 1960 CIE diyagramında, test kaynağı rengine en az uzaklıktaki ideal eğri sıcaklığının bulunması tekniği kullanılır (Şekil 2.20) [17]. Deneysel olarak ise, daha pratik olduğundan dolayı lamba renk sıcaklığına göre mavi ve kırmızı renk sinyalleri birbirlerine oranlanır [22]. Renk sıcaklığı birimi Kelvin dir. Akkor flaman gibi sıcak bir obje tarafından üretilen ışığın görünümünü tanımlar, çünkü ışık ürettiğinde gövde ısınır. Üretilen bu ışık siyah cisim eğrisi ile ilişkilidir. Düşük sıcaklıklarda kızılımsı ışık üretilir (elektrik ocağındaki ısıtma bölümü gibi düşünülebilir). Sıcaklık arttıkça görünen ışığın rengi kırmızı, kızılımsı sarı, sarımsı beyazdan beyaza doğru değişir ve en yüksek sıcaklıkta mavimsi beyaz renginde görünür. CCT si K aralığındaki bir ışık sarımsı beyaz ışıktır ve sıcak olarak tanımlanır (Şekil 2.21). Buna karşın CCT si K aralığındaki bir ışık mavimsi beyaz ışıktır ve soğuk olarak tanımlanır [7].

42 29 Şekil 2.21: Renk sıcaklığı sınıflandırması LED ler, K ile 2500 K arası değişim gösteren ilişkili renk sıcaklıklarında (CCT) sunulmaktadır. Bu CCT aralığı LED lerin çok değişik uygulamalarda kullanılmasına olanak vermektedir. Daha sıcak renk sıcaklıklarında LED lerin ışıksal verimi düşmektedir. Işığı oluşturan bütün renklerin renk sıcaklıkları üç ana grupta toplanır. Sıcak beyaz 3300 K ve altı Doğal beyaz K Günışığı beyazı 5000 K ve üzeri. Rakam azaldıkça, renk kırmızıya, arttıkça maviye yaklaşır. Sıcak beyaz ışığa sahip bir akkor lamba 2700 K değere sahipken, aynı güçteki bir günışığı lambasında 5600 K renk sıcaklığı olmaktadır [30] Renksel Geriverim İndisi (CRI) Renksel geriverim indisi, bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılan yüzeyin nasıl bir renkte olduğunun ölçüsüdür. SPD boyunca görünür tayfta olan ışığın (günışığı veya akkor lambalar) renksel geriverim indisi (CRI, Color Rendering Index) yüksektir (maksimum 100). SPD si aralıklı olan ışıklar ise düşük CRI ya sahiptir [7]. İlişkili Renk Sıcaklığı, o ışık kaynağının renginden yola çıkılarak hesaplansa da, tek başına CCT değeri o kaynağın gerçek rengi ya da o kaynak tarafından aydınlanan bir nesnenin rengi hakkında doğru bilgi veremez. İki ışık kaynağının renkleri veya renk

43 30 sıcaklıkları birbirine yakın olmasına karşın bazı nesneler, o ışık kaynakları altında farklı algılanabilirler. Özellikle farklı bantsal tayflara sahip değişik flüoresan aydınlatmalarında, günışığında gördüğümüz birçok nesne çok farklı gözükebilmektedir. Flüoresan lambaların bu özellikleri, CIE tarafından uygun referans aydınlatıcılara göre hesaplanan Renksel Geriverim İndisi olarak adlandırılan ve değerleri 1 ile 100 arasında değişen rakamlarla ifade edilir. Genelde, sayısal olarak CRI değeri 90 a yakın olan lambalar standart günışığı aydınlatması altındaki gündüz görüşüne, en yakın doğal görünümü sağlayanlardır [16, 17]. Bu aşamada flüoresan lambaların renksel geriverim indisi değerlerini hesaplamak ve çeşitli tayflara sahip flüoresan lambaları CIE standart aydınlatıcıları ile karşılaştırılarak sınıflandırmak için, CIE tanımlarına uygun bir hesaplama programı oluşturulmuştur. CIE, ışık kaynaklarının renk eşleme ve geriverim özelliklerinin belirlenmesi için, sekiz bantlı test renk örneği yöntemi ile hesaplanmasını önermektedir [18]. Yöntem temel olarak, CIE tarafından belirlenmiş, tayfları Şekil 2.23 de verilen sekiz renk örneğinin referans ve test aydınlanmalarındaki renk değerleri kaymalarının hesaplanmasına dayanır [19]. Öncelikle CIE 1931 (X, Y, Z, x, y) uzayına göre alınan renksel veriler, hesaplamanın yapılacağı 1960 (u, v) koordinatlarına çevrilirler; u = 4X/(X + 15Y + 3Z) (2.9) v = 6Y/(X + 15Y + 3Z) (2.10) Şekil 2.22: a- CIE-1930 renk diyagramı [36] b- CIE-1960 renk diyagramı[37]

44 31 Şekil 2.23: CRI hesaplamaları standart test seti [17] Tablo 2.4: CRI hesaplamaları standart test setinde bulunan kaynaklara ait renkler Test kaynağı Renk 7.5 R 6/4 Grimsi açık kırmızı 5 Y 6/4 Grimsi koyu sarı 5 GY 6/8 Güçlü sarı yeşil 2.5 G 6/6 Orta sarımsı yeşil 10 BG 6/4 Açık mavimsi yeşil 5 PB 6/8 Açık mavi 2.5 P 6/8 Açık menekşe 10 P 6/8 Açık kırmızımsı mor Hesaplamaların tek renk uyumu doğru olabilmesi için test lambasına yakın renk özelliğine sahip bir r referans aydınlatıcısı seçilir. Şekil 2.23 te verilen 8 kaynağa ait renkler Tablo 2.4 te gösterilmiştir. Test edilen lamba (k) aydınlatması altında, referans aydınlatıcıya (r) göre oluşan renk kayması (2.11 ve 2.12) eşitlikleri ile hesaplanır; u k,i = v k,i = cr c k c k,i 4 dr d k d k,i (2.11) cr c k c k,i dr d k d k,i (2.12) cr c k c k,i dr d k d k,i

45 32 Burada u k,i ve v k,i değerleri, i numaralı standart renk örneğinin test edilen lambadan referans aydınlatıcıya hesaplanılan türsel koordinat değerleridir. Eşitlikte kullanılan c ve d değerleri ayrı ayrı hesaplanır; c = (4 u 10v)/v (2.13) d = (1.708v u)/v (2.14) u k = u r ve v k = v r olacak şekilde renk kayması kabul edilerek, Y r = Y k = 100 alınıp Y r,i ve Y k,i değerleri normalize edilerek, renksel veriler 1964 Uzay Koordinatlarına çevrilir; W r,i = 25(Y r,i ) 1/3 17 W k,i = 25(Y k,i ) 1/3 17 (2.15) U r,i = 13W r,i(u r,i u r ) U k,i = 13W k,i(u k,i u k) (2.16) V r,i = 13W r,i(v r,i v r ) V k,i = 13W k,i(v k,i v k) (2.17) Her bir standart örnek için, test lambası k ve referans aydınlatıcı r için 1964 Renk Farkı şu şekilde hesaplanır; E i = ( U i )2 + ( V i )2 + ( W i )2 (2.18) R i, her bir örnek için elde edilen özel Renk Geriverim indisidir; R i = E i (2.19) CRI, Genel Renk Geriverim indisi ise bunların aritmetik ortalamasıdır; CRI = R i (2.20) i=1 2.4 FOTOMETRİ Etrafımızdaki cisimleri, günışığının o nesneden yansıyarak veya ışık kaynaklarından gelen ışınımların o nesneden geçerek gözümüze ulaşması sonucunda algılamaktayız. İnsana özgü olan renkli görme, elektromanyetik tayfın kızılötesi ve morötesi bölgeleri arasında kalan, nm dalgaboyu aralığında gerçekleşir. İnsan gözünün duyarlı olduğu nm dalgaboyu aralığındaki görülür bölgedeki ışınım özellikleri ve ışığa dayalı yapılan tüm ölçümler fotometri alanının konusudur [9]. Fotometri alanında temel nicelik olarak; "Kandela" birimi (cd) cinsinden ifade edilen ışık şiddeti (I v ) kabul edilmektedir.

46 33 Tablo 2.5: Temel fotometrik ölçüm büyüklükleri Ölçüm Büyüklüğü Gösterim Birimi Işık Akısı Φ lm Işık Şiddeti I v cd = (lm/sr) Aydınlık Düzeyi E v lx = (lm/m 2 ) Parıltı L v cd/m 2 Kandela ve ondan türetilen başlıca fotometrik nicelikler, birim gösterimleriyle birlikte Tablo 2.5 de verilmektedir [10] (cd: Kandela, lm:lümen, lx: Lüks, sr: steradyan). 1. Işık Akısı, birim zamanda yüzey üzerine düşen ya da çıkan ışık miktarı olarak tanımlanır. Ölçümsel olarak, bir ışık kaynağının cd cinsinden her yönde yaydığı ışık şiddeti değerlerinin uzaysal toplamıdır ve lümen (lm) birimiyle verilir. Aydınlatmada kullanılan temel ışık kaynakları ve armatürlerin ışık akısı değerleri mutlak olarak gonyofotometre olarak adlandırılan üç eksende hareketli ölçüm sistemleri ile ölçülür. Ancak endüstride kullanılan lambaların ışık akısı değerleri genel olarak içi yüksek yansıtma katsayısına sahip beyaz Baryum Sülfat (BaSO 4 ) kaplı toplama küreleri ve değerleri bilinen, ayarlanmış standart lambalar kullanılarak, yerine koyma metodu ile ölçülür. 2. Işık Şiddeti, bir ışık kaynağından belli bir yönde yayımlanan katı açı başına ışık akısı olarak tanımlanır ve cd cinsinden ifade edilir. Işık şiddeti açıya bağımlıdır. Bu tanıma göre Kandela, bir noktasal kaynaktan bir steradyanlık katı açı içerisinde yayılan bir lümenlik ışık akısının şiddeti olarak tanımlanabilir [12, 13]. Işık şiddeti, dış yüzeyinde dağınık ışığı toplamaya yarayan bir beyaz difüzör olan, insan gözü duyarlılığına sahip yeşil renkli bir V(λ) filtre ve yükseltece bağlı bir silikon dedektörden oluşan fotometreler ile ölçülür. Ticari çoğu fotometrenin ölçüm doğruluğu ±%5 ler seviyesindedir ve genel olarak yılda bir kez kalibre edilmesi tavsiye edilir. Hassas fotometrelerde, yüksek şiddetli ışık ölçümlerinde ve çevredeki sıcaklık şartlarından etkilenmemesi için cihaz haznesi, içi sıcaklık kontrollü olarak tasarlanır [15]. 3. Aydınlık Düzeyi, bir yüzeye gelen ışık akısının yoğunluğu olarak, o yüzeyde oluşturulan aydınlatmayı ifade eder. Belli bir mesafeye ulaşan ışık akısının, düştüğü yüzey alanına bölümü olarak da tanımlanır ve lm/m 2 = lx yani lüks cinsinden verilir. Aydınlatma değeri, çevresine homojen bir biçimde ışık yayan ideal bir noktasal kaynaktan uzaklaşıldıkça mesafenin karesi ile orantılı olarak azalır (Şekil 2.24) [10, 11].

47 34 Lüks, İngiliz FootCandle birimine 1f cd= lx eşitliği üzerinden çevrilir. Aydınlık düzeyi ölçümleri, yaygın olarak Lüksmetre diye adlandırılan algılayıcı dış yüzeyi mat plaka kaplı fotometrelerle yapılır. Şekil 2.24: Aydınlatma değerinin uzaklığa bağlı değişim eğrisi 4. Parıltı, (aydınlık şiddeti) birim alandaki kandela olarak ifade edilir, birimi [cd/m 2 ] dir. Matematiksel olarak, verilen bir yüzeydeki ışık akısının, verilen alanın belirtilen yöne dik izdüşümüne ve katı açısına oranıdır [12, 13]. Parıltı (fotometrik parlaklık) ışık ölçümlerinde en çok ölçümü yapılan büyüklüktür. Parıltı ölçümleri, akkor lambalar, flüoresan lambalar, günışığı kayanakları vb. gibi geniş bantlı kaynakların ölçülmesi için kullanılabilir. Tipik uygulamaları içerisindee katot ışınlı tüpler (CRT), havacılık ve otomotiv sanayinde kullanılan göstergeler sayılabilir. Bir nesnenin fotometrik parlaklığı söz konusu olunca parıltı ölçümüne gerek duyulmaktadır Temel Radyometrik ve Fotometrik Ölçümler Ters Kareler Kanunu Bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılan yüzey ışık kaynağından uzaklaştıkça daha loş görünür. Bu olayda yüzey, kaynaktan uzaklaşmamızdan daha fazla kararır. Bu etkinin miktarını belirleyen ters kareler kanunu, aydınlık düzeyi (E v ) ve ışık şiddeti (I v ) ile aşağıdaki ilişkiye sahiptir: E v = I v /d 2 (2.21) Burada d ışık kaynağından olan uzaklığı göstermektedir. Örneğin; ışık kaynağından 0,5 metre uzaklıkta bulunan bir yüzeydeki aydınlık düzeyi 40 lüx (lm/m 2 ) olsun. Aydınlık düzeyi 10 lüx e düştüğünde aradaki mesafe 1 metre olacaktır.

48 35 Şekil 2.25: Ters kareler kanunu Ters kareler kanunu yalnızca noktasal kaynağa benzer kaynaklar olduğu durumlarda kullanılır. Lamberten ışık kaynaklarında aydınlık düzeyi ölçümleri için kullanılan ilke beş kat kuralı dır. Doğruluğu yüksek bir ölçüm için bu kurala göre, ölçüm noktası ile kaynak arasındaki mesafe kaynağın en büyük ebatından beş kat daha büyük olmalı. Ancak bu beş kat kuralı, güçlü bir şekilde bir yöne sahip ışık kaynaklarında işe yaramaz Lambert (Kosinüs) Yasası Paralel ışınlardan oluşan ışık demetine maruz kalan bir S yüzeyinin aydınlık şiddeti ışık akısının yüzeye geliş açısı olan değerine bağlı olarak değişir. Herhangi bir yüzeyden geçen aydınlık düzeyi ışığın geliş açısı θ nın kosinüsüne bağlıdır. Geliş açısı normal çizgisinden yüzeye doğru ölçülür. Işık akısı sabit kabul edilirse yüzeydeki aydınlık şiddetinin değişimi tamamen ışık akısı ile yüzey arasındaki açıya bağlı olacaktır [7]. Yani, ışık akısı yüzeye ne kadar dik gelirse yüzeyin aydınlık şiddeti o kadar yüksek olacaktır. E Θ = E. cos Θ (2.22) Şekil 2.26: Lambert (Kosinüs) yasası

49 Lambert Yayma ve Yansıma Bir Lambert yüzeyi (tam mat yüzey) her yöne eşit bir şekilde (izotropik) akıyı yayar veya yanısıtır. Örneğin; bir parça kağıt gibi eşit şekilde aydınlatılmış yayınık düz bir yüzey yaklaşık olarak lambert yüzeyidir. Çünkü gördüğümüz kağıdın yüzeyinden her yöne doğru yansıyan ışık aynıdır. Ancak bu izotropik bir ışık şiddetine sahip değildir. Çünkü ışık şiddeti kosinüs yasasına göre değişir. Şekil 2.27 bir yüzeyden Lambert yansımasını göstermektedir 1 [7]. Parıltı ise birim alana düşen ışık şiddetidir. Hem görünen alan hem de ışık şiddeti kosinüs yasasına uymaktadır. Bunlar orantılı bir şekilde açının değişimine göre değişirler. Bundan dolayı ışık şidddeti değişirken parıltı sabit kalır. Şekil 2.27: Lambert yüzeyi 2.5 SINIFLANDIRMA VE YAPAY SİNİR AĞLARI Sınıflama, bir çeşit örüntü tanıma sistemidir ve bu tanımada yaklaşım kalıp uydurmadır (template matching). Her sınıflandırma için belirlenen kalıp sistemin belleğinde saklanır ve giriş işareti parametreleri bu kalıp ile karşılaştırılarak sınıflandırma yapılır. Sınıflandırma bloğunda öncelikle işleme sokulacak işaret algılanır ve işlenir, bu yollarla elde edilen x vektörü, ölçme vektörü olarak adlandırılabilir. Ölçme vektörü, işaretimizin işlenmesi ile elde edildiğinden veri sayısı çok fazladır. Bu nedenle ölçme ve işaret işleme sonrasında, öznitelik bulucu kullanılarak, uzun veri kayıtları ile uğraşmamız engellenmiş olur. Öznitelik bulucuda, çeşitli modeller ve dönüşümler kullanılarak veri sıkıştırılır. Böylece işaretimizi daha az veri ile temsil edebilir duruma gelmiş oluruz. Öznitelik 1 Bu yansıma kosinüs yasasını uymaktadır. Belli bir doğrultuda yansıyan enerji miktarı (ışık şiddeti) yansıma açısının kosinüsü ile orantılıdır.

50 37 bulma işlemi için gerekli veri öznitelik seçiciden elde edilir. Sınıflayıcıda ise sınıflandırılacak b öznitelik vektörü, daha önceden hesaplanarak saklanmış kalıplar ile karşılaştırılır. Karşılaştırmada, örneğin, belli bir kritere, kurala veya indekse göre, b vektörü, i. kalıp vektörüne, diğerlerinden daha iyi uyuyor ise, x vektörü i. sınıfa dahil edilir ve bu şekilde sınıflandırılmış olur [32]. Şekil 2.28: Sınıflama işlemi blok şeması Sınıflandırmanın iki modu vardır: 1. Öğrenme (eğitim) modu: Yapay sinir ağları, programlama yerine örnekler ile eğitilir. Eğitme işlemi öğreticili ve öğreticisiz olmak üzere iki şekilde yapılır. Öğreticili eğitimde, sisteme hem giriş bilgisi, hem de bu girişe karşı üretilmesi istenen çıkış bilgisi verilir. Öğreticisiz eğitimde ise herhangi bir ulaşılması istenen hedef vektörü ağa verilmez. Sadece girişler sisteme verilir ve sistem bu girişleri alarak kendisini öz-örgütler. Bu tür öğrenme kuralları özellikle sınıflandırma problemleri için kullanılmaktadırlar. 2. Çalışma (deneme, test) modu: Gerçek zamanda çalışmaya uygundur. Bu modda, sınıflanacak giriş vektörünün öznitelik vektörü hesaplanarak, eğitim modunda hesaplanmış ve saklanmış olan sınıflara ilişkin kalıp öznitelik vektörleriyle işleme sokulmak üzere sınıflandırıcıya verilir [32, 33]. Şekil 2.29: Sınıflayıcı yapısı

51 Yapay Sinir Ağları Yapay sinir ağları (YSA) mühendislik verilerinde sıkça kullanılan bir yöntemdir. YSA, gerçek sinir hücrelerine benzetilerek modellenen güncel ağ yapılarıdır. Biyolojik sinir yapısından esinlenilerek geliştirilmişlerdir. Gerçek sinirlere göre daha basit yapıdadırlar ve analiz edilmeleri daha kolaydır. YSA lar, doğrusal olmayan sistemlerin bilgisayar ortamında modellenmesi çalışmalarının artması ile büyük çapta uygulama alanı bulmuşlardır. Doğrusal veya doğrusal olmayan bir fonksiyonun öğrenilmesi ve bu fonksiyon kullanılarak yapılan hesaplamalar, görüntü işleme uygulamaları, ses tanıma uygulamaları, sayısal veri analizi, istatistiksel yaklaşımlarda sonuç elde etme işlemleri YSA nın uygulama alanları içerisinde yer almaktadır. YSA içerisindeki sinir parçacıkları birbirleri ile paralel çalıştığından, yüksek hızda hesaplama yeteneğine sahiptir. Biyolojik sistemlerde öğrenme, nöronlar arasındaki sinaptik bağlantılar ile sağlanır ve bu durum YSA için de geçerlidir. Öğrenme, eğitme yoluyla örnekler kullanarak olur; bir başka deyişle, gerçekleşme girdi/çıktı verilerinin işlenmesiyle, yani eğitme algoritmasının bu verileri kullanarak bağlantı ağırlıklarını (weights of the synapses) bir yakınsama sağlanana kadar, tekrar tekrar ayarlanmasıyla olur. YSA lar, ağırlıklandırılmış şekilde birbirine bağlanmış birçok işlem biriminden oluşan bir sistemdir. İşlem birimi bir transfer fonksiyonudur. Bu birim diğer nöronlardan sinyalleri alır; bunları birleştirir, dönüştürür ve sayısal bir sonuç ortaya çıkartır. Geleneksel işlemcilerde, tek bir merkezi işlem birimi her hareketi sırasıyla gerçekleştirir. YSA lar ise herbiri büyük bir problemin bir parçasıyla ilgilenen, çok sayıda basit işlem biriminden oluşmaktadır. Genellikle YSA larda, benzer karakteristiğe sahip nöronlar tabakalar halinde yapılandırılırlar ve transfer fonksiyonları eş zamanlı olarak çalıştırılırlar. Fonksiyonun temel yapısını ağırlıkların büyüklüğü ve işlem elemanlarının şekli belirler Yapay Sinir Hücresi Modeli Yapay sinir hücreleri YSA nın en küçük bilgi işlem birimleridir. Genel hatlarıyla bir hücre modeli Şekil 2.30 da gösterilmiştir. Girişler diğer hücrelerden veya dışarıdan gelen bilgilerdir ve ağırlık katsayıları üzerinden hücreye girerler. Birleştirme fonksiyonu, girişe gelen bilgilerin ağırlıklar ile çarpılıp toplanması ile elde edilen bir fonksiyondur. Ağ yapısına göre maksimum alan, minimum alan veya çarpım fonksiyonu olabilir. Aktivasyon fonksiyonu ise, birleştirme fonksiyonu sonucunda elde edilen net girdiyi işlemden geçiren ve genellikle doğrusal olmayan bir fonksiyondur. Hücre çıkışı denklem 2.23 de gösterildiği gibidir.

52 39 Şekil 2.30: Hücre modeli ( m y = f w i.x i Θ ) y = f(v) (2.23) i=1 Aktivasyon fonksiyonları faklı şekilde olabilir. Bu fonksiyon sabit parametreli ya da uyarlanabilir parametreli seçilebilir. Aşağıda, hücre modellerinde en sık kullanılan fonksiyonlar tanıtılmıştır. a- Doğrusal ve Doyumlu-Doğrusal Aktivasyon Fonksiyonu Doğrusal bir problemi çözmek için kullanılan doğrusal hücre ve YSA da yada genellikle katmanlı YSA nın çıkış katmanında kullanılan doğrusal fonksiyon, hücrenin net girdisini doğrudan hücre çıkışı olarak verir. Doğrusal aktivasyon fonksiyonu matematiksel olarak y = v şeklinde tanımlanabilir. Doyumlu-doğrusal aktivasyon fonksiyonu ise aktif çalışma bölgesinde doğrusaldır ve hücrenin net girdisinin belirli bir değerinden sonra hücre çıkışını doyuma götürür. Doyumlu-doğrusal aktivasyon fonksiyonu denklem 2.24 deki gibi tanımlanır. 1, v > 1 y = v, 1 < v < 1 1, v < 1 (2.24) b- Sigmoid Aktivasyon Fonksiyonu Şekil 2.31 de grafiği verilen çift yönlü sigmoid (tanh) fonksiyonu, türevi alınabilir, sürekli ve doğrusal olmayan bir fonksiyon olması nedeniyle doğrusal olmayan problemlerin çözümünde kullanılan YSA larda tercih edilir. Çift yönlü sigmoid fonksiyonunun tanımı denklem 2.25 de ve tek yönlü sigmoid fonksiyonunun matematiksel ifadesi ise denklem 2.26 da verilmiştir.

53 40 y = exp( av) (2.25) 1, v 1/2 y = v + 1/2, 1/2 < v < 1/2 0, v 1/2 (2.26) c- Eşik Aktivasyon Fonksiyonu Eşik aktivasyon fonksiyonlu hücreler, mantıksal çıkış verir ve sınıflandırıcı ağlarda tercih edilirler. Şekil 2.31 de Algılayıcı (Perceptron) olarak da söylenen eşik fonksiyonlu hücrelerin matematiksel modeli aşağıdaki gibidir. y = { 1, v 0 1, v < 0 (2.27) Şekil 2.31: a- Doğrusal aktivasyon fonksiyonu b- Doyumlu doğrusal aktivasyon fonksiyonu c- Sigmoid aktivasyon fonksiyonu d- Eşik aktivasyon fonksiyonu

54 YSA Yapıları Yapay sinir ağları, hücrelerin birbirleri ile çeşitli şekillerde bağlanmalarından oluşur. Hücre çıkışları, ağırlıklar üzerinden diğer hücrelere ya da kendisine giriş olarak bağlanabilir ve bağlantılarda gecikme birimi de kullanılabilir. Hücrelerin bağlantı şekillerine göre çeşitli YSA yapıları geliştirilmiştir. Bu bölümde 2 farklı YSA yapısı ayrıntılarına girmeden tanıtılacaktır İleri Beslemeli Yapay Sinir Ağları (İBYSA) Yapay sinir ağlarında sinirler arasındaki bağlantı ve veri akış yönüne göre sınıflandırma sonucunda ortaya çıkan İBYSA larda veri akışı tek yönde ve girişten çıkışa doğru yapılır. Sinirler arası bağlantılar katmanlar arasındaki veri akışını tek yönde sağlayacak şekilde seçilmiştir. Giriş katmanı, dış ortamlardan aldığı bilgileri hiçbir değişikliğe uğratmadan orta (gizli) katmandaki hücrelere iletir. Bilgi, orta ve çıkış katmanında işlenerek ağ çıkışı belirlenir. Bu yapısı ile ileri beslemeli ağlar doğrusal olmayan statik bir işlevi gerçekleştirir. İleri beslemeli 3 katmanlı YSA nın, orta katmanında yeterli sayıda hücre olmak kaydıyla, herhangi bir sürekli fonksiyona istenilen doğrulukta yaklaşılabileceği bilinmektedir. En çok bilinen geriye yayılım öğrenme algoritması, bu tip YSA ların eğitiminde etkin olarak kullanılmakta ve bazen bu ağlara geriye yayılım ağları da denmektedir. Şekil 2.32 de giriş, orta ve çıkış katmanı olmak üzere 3 katmanlı İBYSA yapısı verilmiştir. Şekil 2.32: İleri beslemeli 3 katmanlı YSA

55 Geri Beslemeli Yapay Sinir Ağları (GBYSA) GBYSA larda, herhangi bir katmanda bulunan sinirleri besleyen bağlantılar sadece bir önceki katmandan değil aynı zamanda bir sonraki katmandan da gelebilir. Genellikle geri besleme bir geciktirme elemanı üzerinden yapılır. Geri besleme, bir katmandaki hücreler arasında olduğu gibi katmanlar arasındaki hücreler arasında da olabilir. Bu yapısı ile geri beslemeli YSA, doğrusal olmayan dinamik bir davranış gösterir. Dolayısıyla, geri beslemenin yapılış şekline göre farklı yapıda ve davranışta GBYSA yapıları elde edilebilir [32, 33]. Şekil 2.33 de iki katmanlı ve çıkışlarından giriş katmanına geri beslemeli bir YSA yapısı görülmektedir. Şekil 2.33: Geri beslemeli 2 katmanlı YSA

56 43 3 MALZEME VE YÖNTEM Bu bölümde, fotometrik ölçümlerini yaptığımız lambalar, kullanılan cihazlar, ölçüm düzenekleri ve yöntemler açıklanacaktır. 3.1 MALZEMELER Tez çalışmamızda fotometrik parametreleri ölçülecek, sarı renkte ışık veren dört farklı tip lamba kullanılmıştır. Kullanılan lambalar 24, 100, 150, 300, 450, 600, 750 ve 1050 saat yaşlandırılarak aydınlık düzeyi, parıltı, renk sıcaklığı ve tayfsal enerji dağılımı değerleri ölçülmüştür. Ölçümler için gereken malzemeler ve kullanılan düzenekler, nedenleriyle beraber bu bölümde incelenecektir Lambalar Normal Akkor Telli (Enkandesan) Lamba Bu tip lambaların çalışması; çok yüksek sıcaklıklara dayanabilen melzemeden yapılmış telin üzerinden elektrik akımı geçirilerek akkor haline gelmesi ile sağlanmaktadır. Telin çevresinde hava bulunması teli çabuk tahrip edeceğinden, cam balon bir asal gaz ile doldurularak tel yüzeyinde basınç yaratılıp tungsten parçacıklarının telden uzaklaşması bir dereceye kadar engellenir. Bu tip lambaların ömrü 1000 saat civarındadır. Projede General Electric marka 60 Watt lık bir enkandesan lamba kullanılmıştır (Şekil 3.1). Şekil 3.1: Enkandesan lamba

57 Tungsten Halojen Lamba Akkor telli lambalarda cam balon içerisine iyod gibi halojenler eklenerek normal akkor telli lambalardan daha parlak tungsten halojen lambalar elde edilir. İyod, buharlaşan tungsten parçacıklarını yakalayarak %30 daha parlak ışık veren ve ortalama 3 kat uzun ömürlü (3000 saat) bir lamba ortaya çıkarır. Bu tür lambaların içerisinde kullanılan halojen moleküllerinin tungsten teli yenilemeleri nedeniyle, tel sıcaklığı artar. Bunun sonucunda da, aynı güçteki normal akkor telli lambaya göre, hem ışık verimi hem de renk sıcaklığı biraz yükselmektedir. Bu tip lambaların bazıları 220 V ta, bazıları ise 12 V ta çalışırlar. Çalışmamızda Cata marka 220 Volt ile çalışan 50 Watt lık çanak tungsten halojen lamba kullanılmıştır (Şekil 3.2). Şekil 3.2: Halojen lamba LED Lamba LED ler tek renk ışık kaynağıdır. Dekoratif aydınlatma yaparken tek renkli kullanabileceğimiz gibi, renkli LED ışıklarını karıştırarak ara renkleri elde edilebilir. Bunun için yapmamız gereken üç ana renkten (kırmızı, yeşil, mavi) oluşan LED dizinlerini dimerlemektir. Hatta bazı üretici firmalar üç ayrı renk yongayı aynı kılıf içerisine yerleştirerek hazır LED ler ve LED modülleri üretmektedir [23, 24]. Çalışmamızda Klite marka 3 Watt (40 W lık enkandesan lambaya eşdeğer ışık çıktısı), saat ömürlü sarı renkli ışık veren LED lamba kullanılmıştır (Şekil 3.3). Şekil 3.3: LED lamba

58 Kompakt Flüoresan Lamba Kompakt flüoresan (tasarruflu) lambalar şekilleri ve kullanım yerleri açısından farklılık gösterseler bile flüoresan lambaların bütün özelliklerini taşırlar. Bu lambalar akkor flamanlı lambaların kullanıldıkları yerlerde ve aynı duy yapısı ile kullanılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Flüoresan lambaların çalışması için gerekli olan starter ve balast işlevini kompakt flüoresan lambalarda içerilerine yerleştirilmiş elektronik devreler yapar. Bu lambaların ömürleri 6000 ile saat arasında değişmektedir. Şebekeden çektiği enerji akkor flamanlı lambalara göre yaklaşık %80 daha azdır. Bu lambalarda da aynen flüoresan lambalarda olduğu gibi dimmer kullanarak ışık miktarı ayarlanamaz. Çalışmamızda Osram marka 11 Watt (60 W lık enkandesan lambaya eşdeğer ışık çıktısı) sarı renkli ışık veren tasarruflu lamba kullanılmıştır (Şekil 3.4). Kullanılan lambanın ömrü 8000 saattir. Şekil 3.4: Tasarruflu lamba Işık Sızdırmaz (Siyah) Kutu Aydınlatma ölçümlerinde mekanda bulunabilecek kapı, pencerelerden sızan günışığı aydınlatma ölçümlerini doğrudan etkiler. Sadece yapay aydınlatma ölçümü yapılacak ise ölçümler ya gece alınmalı ya da ölçümler öncesinde aydınlatılan ofis ve çalışma ortamlarına dahil olan günışığı kesilmelidir [11]. Bu nedenle, lüks ölçümleri yapılacak lambalar, boyutları lamba boyutunun yedi katı olan siyah (ışık geçirmeyen) bir kutu içerisinde yerleştirilerek ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Kutunun boyutunun, ısı olarak çıkan enerjinin ölçümlere olan etkisini azaltacak büyüklükte olması gerekmektedir, aksi taktirde ortam sıcaklığı ve homojenliği, cihaz ölçümlerini etkileyebilmektedir. Flüoresan lambaların ışık çıktılarının 35 C sıcaklık değeri üstünde veya 10 C altında % seviyelerinde düştüğü dikkate alınmalıdır. Teorik olarak ideal nokta tipi ışık kaynaklarının aydınlatılması, kaynaktan uzaklaşıldıkça mesafenin tersi ile orantılı olarak azalmaktadır, dolayısıyla ölçümlerin ışık kaynaklarından ne kadar uzakta, yani ofis aydınlatmalarında yerden ne kadar yükseklikte

59 46 ve nerede alındığı çok önemlidir. Ölçüm tekniği açısından, boşlukta yapılan ölçümlerde h=70-85 cm gibi tercihen sabit bir yükseklikte ölçümlerin alınması gerekir. Pratikte bilgisayar ve oturma masaları için yerden 70 cm ve çalışma tezgahları için 85 cm sıklıkla alınan yüksekliklerdir. İş gereği, mekanda zemin üzerinde çalışılıyorsa, ölçümler yerde de alınmalıdır. Çalışmamız süresince, aydınlık seviyesi ölçümleri 1x1 metre boyutlarında siyah bir kutu içerisinde gerçekleştirilmiştir. Ayrıca lambalar ile dedektör arası uzaklık h=80 cm belirlenmiştir Yaşlandırma Düzeneği ve Zamanlayıcı Lambaların normal ışık akısı değerlerine ulaşabilmeleri için belirli bir süre eskitilmeleri gereklidir. Özellikle deşarj, flüoresan ve LED lambalar ilk çalıştırıldıklarında ışık akıları kararsızdır ve en az 100 saatlik eskitme sonunda kararlı duruma geçerler. Bu süre tungsten halojen lambalar için minimum 10 saattir. Bu nedenle, test ışık kaynakları ölçümler öncesinde kullanılan lamba tipine bağlı olarak nominal çalışma akımı ve sabit anma gerilimlerinde 1-3 gün gibi sürelerde çalıştırılıp eskitilme işlemine tabi tutulurlar [10]. Bir tesisteki aynı karakteristikteki lambaların 100 saat kullanımdan sonra kullanılmaz hale gelmeleri veya ışık akılarında yaklaşık %30 değer kaybettikleri ana kadar geçen süre Ekonomik Ömür olarak adlandırılmaktadır (TS 8511 EN 60662, Madde 7.3 ). Eskitme(ön koşullandırma) ve yaşlandırma terimleri birbirine karıştırılmamalıdır. Eskitmede amaç ışık akısının kararlı hale gelmesinin sağlanması iken, yaşlandırmadaki amaç kullanım ömrünün belirlenmesidir. Elbette kullanılan dört tip lambanın fiziksel çalışma prensibi farklı olduğu için, hepsi farklı oranlarda yaşlanacaklardır. Tungsten flamanlı lambalar için yaşlandırma periyodu ortalama ömürlerinin % 0,04-0,1 arasındadır (TS 278 EN 60064: Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar teknik şartnamesi). Taşıtlarda kullanılanlar hariç, tungsten halojen lambalar için TS 9569 EN standardı kullanılırken, taşıtlarda kullanılan halojen ve flamanlı lambalar için TS EN standardı kullanılmaktadır. Proje kapsamında, lambaların yaşlanmalarına bağlı olarak parametrelerinde meydana gelen değişimin gözlenmesi amaçlanmıştır. Bu nedenle lambalar günde 1 açma-kapama yaptırılarak hergün 10 ar saat yaşlandırılmışlardır. Tüm lambaların aynı sürede açma kapama yapmasını sağlamak amacıyla, lambalar aynı noktadan beslenmiştir. Lambaların şebekeye bağlandığı noktada REV Ritter GmbH marka zamanlayıcı kullanılarak, saatleri arasında çalıştırılmaları sağlanmıştır. 2 Bölüm de Şekil 3.7 de ışık sızdırmaz kutu ve ölçüm düzeneğinin yapısı gösterilmektedir

60 47 Şekil 3.5: Yaşlandırma düzeneği Varyak Yaşlanmaya bağlı parametre değişimleri analiz edildikten sonra çalışmanın konu başlığında da belirtildiği gibi şebeke geriliminde meydana gelen dalgalanmaların lambalar üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu deney sırasında gerekli olan gerilim seviyeleri varyak yardımı ile elde edilmiştir. Son yıllarda teknolojinin hızla gelişmesine paralel olarak güç sistemlerine bağlanan yüklerin şebeke gerilimi üzerine olumsuz etkileri her geçen gün artmaktadır [25]. Kesintiler, gerilim düşmesi ve gerilim yükselmesi gibi problemler ortaya çıkmaktadır. Norminal şebeke gerilimi literatürde, avrupa normlarına uyum sebebiyle 230V olarak belirtilmektedir. Öncelikle, lambaların gerilim düşüşleri karşısında verdikleri cevap incelenmiştir. Bu kapsamda, gerilim seviyesi 230V tan 10V luk adımlarla 150V a düşürülmüş ve parametreleri ölçülmüştür. Daha sonra, şebeke geriliminde meydana gelebilecek ± % 5 lik dalgalanmaları gözönünde bulundurarak, lambalarımız 210, 220 ve 230 Volt seviyelerinde hızlandırılmış olarak yaşlandırılmıştır. EN standardına göre lambaların güvenliklerini test etmek için lambalar 3 saat çalıştırılıp 1 saat kapalı tutularak 10 gün boyunca yaşlanmaya tabi tutulur. Lambalar yaşlanmadan önce ve 10 günlük yaşlama sonrasında ölçülerek parametrelerindeki değişim incelenir (Şekil 3.6). Şekil 3.6: Varyak

61 ÖLÇÜM CİHAZLARI VE YÖNTEMLER Tez çalışması kapsamında lambalar üzerinde çeşitli ölçümler alınarak aydınlık düzeyi, tayfsal ışınım dağılımı, renk sıcaklığı ve parıltı parametreleri incelenmiştir. Aydınlık düzeyi ölçümleri, lüksmetre adı verilen cihaz ile İstanbul Üniversitesi laboratuarlarında gerçekleştirilirken; renk sıcaklığı, parıltı ve ışınım enerjisi ölçümleri spektrofotometre cihazı kullanılarak Tübitak UME de (Ulusal Metroloji Laboratuarı) gerçekleştirilmiştir. Farklı gerilim seviyelerinde lambaların hızlandırılmış olarak yaşlandırılması sonucu yapılan güvenlik testi kapsamında yapılan renk sıcaklığı ölçümleri ise Chroma meter CS-200 cihazı ile İstanbul Üniversitesi laboratuarlarında alınmıştır Aydınlık Düzeyi Ölçümleri Aydınlık Düzeyi, lüksmetre veya ışıkölçer olarak adlandırdığımız cihazlarla lüks (lx) birimi cinsinden ölçülür. Bazı ülkelerde hala kullanılmakta olan Foot uzunluk ölçüsü tabanlı footcandle (fcd) birimi, lüks birimine 1 fcd=10,764 lx eşitliği ile çevirilir. Günümüzde yaygın olarak lüksmetreler, göstergeli elektriksel yükselteç birimine takılı bir silikon fotodedektör, insan gözü duyarlılığını yaratan yeşil renkli bir optik filtre ve ek olarak ışık toplayıcı beyaz dağıtıcı yüzey paketinden oluşur. Filtre ile birlikte cihaz toplam tayfsal duyarlılığının, Uluslararası Aydınlatma Komisyonu tarafından 1931 yılında standartlaştırılan V (λ) 2 fotopik insan gözü duyarlılık eğrisine yakınlığı, cihazın kalitesini ve ölçüm doğruluğunu belirlemektedir. 380 ile 780 nm arasında tanımlı, mavi ve kırmızı bölgelerde azalan bu tayfsal eğrinin maksimum duyarlılığı 555 nm dalgaboyunda yeralmaktadır (Şekil 1.1). Eskiden kullanılan Selenyum fotosellerin yerini alan silikon tabanlı fotodedektör ve uygun seçilmiş optik filtreler ile bu standart eğriyi yakalamak mümkündür. Cihazın yatay yerdeğişimlerden en az etkilenmesi ve dağınık (doğrudan olmayan) aydınlık düzeyi ölçümleri için kosinüs düzeltmeli lüksmetre tercih edilir [11]. Çoğu ticari lüksmetrelerin kendisi, tasarım itibariyle %5 civarında bir ölçüm hatasına sahiptir. Ölçüm aralığı, tekniği ve ışık dağılımı gibi faktörler de eklenince bu tip ölçümlerdeki genel toplam belirsizlik %8-10 seviyelerini bulur. İyi kaliteli ticari lüksmetrelerin temel özellikleri bazı standartlarda tanımlıdır [26, 27]. Tablo 3.1 de verildiği gibi cihaz ölçüm doğruluğuna en fazla etki eden faktör, tayfsal duyarlılığın V (λ) standart eğrisine uyumluluğudur. Daha önce kullanılmamış ve belirli periyotlar ile

62 49 Tablo 3.1: İdeal lüksmetre karakteristik değerleri Faktör Maks. Büyüklük V (λ) Uyumluluğu, f 1 % 2,0 Kosinüs Duyarlılığı, f 2 % 1,5 Doğrusallık % 0,2 Sıcaklık Katsayısı % 0,2/ K Morötesi (UV) % 0,2 Kızılötesi (IR) % 0,2 yaşlandırılmış dört tip lambamızın aydınlık düzeyi ölçümleri için "Standards ST-8820 Environment meter" markalı ortam ölçer kullanılmıştır. Kullandığımız cihaz aydınlık düzeyi dışında sıcaklık ve nem değerlerini de ölçebilmektedir. Cihaz parametreleri şu şekildedir; Işık ölçer: Lüx Sıcaklık ölçer: C 750 C Nem ölçer: 25% 95% RH -4.0 F 1400 F Aydınlık düzeyi ölçümlerinde, ortam parametrelerinde (nem ve sıcaklık) meydana gelen değişimler hesaba katılmamıştır. Sırası ile 24, 100, 150, 300, 450, 600, 750 ve 1050 saat yaşlandırılan lambalarımız, dışarıdan ışık almayacak/sızdırmayacak ve yansıma yaratmayacakları siyah kutu içerisine yerleştirilerek uygun ortam koşulları oluşturulduktan sonra ölçümlenmişlerdir. Ölçüm düzeneği Şekil 3.7 deki gibidir. Şekil 3.7: Aydınlık düzeyi ölçüm düzeneği

63 Parıltı, Renk Sıcaklığı ve Tayf Ölçümleri PhotoResearch PR650 Tayfsal Işık Ölçer (spectrophotometer) Parıltı ölçümleri, akkor lambalar, flüoresan lambalar, günışığı kaynakları ve bunun gibi geniş bantlı kaynakların ölçülmesi için kullanılır. Renk sıcaklığı, parıltı ve bağıl ışınım enerjisi ölçümleri aynı düzenek üzerinde ve aynı cihaz ile sağlanmıştır. PR650 spektrofotometre cihazı kullanılarak hazırlanan düzenek Şekil 3.8 deki gibidir. Şekil 3.8: Parıltı, renk sıcaklığı ve bağıl ışınım enerjisi ölçüm düzeneği [13] Standart lambalar mekanik sarsıntıya, yanma süresindeki değişime ve kararlılık dönemindeki sürekliliğe çok hassastırlar. Düzeneklerde birçok yönlendirici üzerinden alınan tekrarlı ölçümlerde görülebilen olası tutarsız sonuçların, yani standart sapmaların küçük olmasına çalışılır. Bu nedenle lambalar, beş boyutta harekete olanak sağlayan mekanik dedektör tutucular üzerine yerleştirilir. Ölçüm öncesi birbirine dik iki adet lazer diyot yardımıyla lamba flamanı merkezinin optik ray ile aynı eksen üzerinde olması ve flamanın bulunduğu yüzeyin optik eksene dikey durması sağlanmaktadır. Lambadan gelen ışığın homojen olarak fotometre başlığı üzerine düşürülmesi için ışık yoluna diyaframlar yerleştirilir. Lambanın akımı, otomatik olarak bilgisayar sistemi ile % 0,002 hassaslıkta kontrol edilir. Fotometre başlığı olarak Silikon fotodiyotlu başlık kullanılmıştır [13]. Lambaların, ölçümlerden önce kararlı duruma geçmesi için dk arasında çalıştırılmaları gerekmektedir. Daha sonra elde edilen ışıma, PhotoResearch PR650 model spektrofotometre ile 0/45 geometrisinde ölçülmüştür. Spektrofotometre, 380 ile

64 nm dalgaboyları arasındaki görsel bölgede, renk sıcaklığı ve koordinatları, ayrıca 4nm aralıklarla tayfsal ışınım düzeyi ölçümlerini alabilmektedir [29]. Çalışmada tayfsal ışınım ölçmeleri, 4nm aralıklarla gerçekleştirilmiştir. Her bir ölçme için saptanan sonuç değer, 2 kez yinelenen ölçmelerin ortalaması alınarak elde edilmiştir. Lambaların renk sıcaklıkları ve renksel geriverim indisleri ölçülen ışınım değerleri aracılığı ile CIE standartlarına göre hesaplanır [28] Chroma Meter CS-200 Parıltı ve Renk Ölçer Konika Minolta marka CS-200 Chroma Meter parıltı ve renk ölçüm cihazı (Şekil 3.9) kullanılarak, lambaların farklı gerilim seviyelerinde hızlandırılmış olarak yaşlandırılmaları (emniyet testi) sonucunda renk sıcaklıkları ölçülmüştür. Cihaz 1, 0.1 ve 0.2 lik açılar ile ölçüm imkanı sağlamaktadır. Kamera şeklinde dizayn edilmiş olan ölçüm cihazı ile lamba flamanına odaklanarak ölçüm gerçekleştirilir. Daha sonra alınan ölçümler CS-S10w programı aracılığıya bilgisayara aktarılarak işlenir. Cihaz ile alınan ölçümlerde ölçüm hızı belirlenerek, daha düşük hız ile daha doğru ölçüm alabilmek mümkündür. Cihaz ayrıca referans değerler belirleyerek, karşılaştırmalı ölçüm alabilme özelliğine de sahiptir. Ölçümler 0.2 lik ölçüm açısı ile alınmıştır. Bu açı ile alınan ölçümlerin parlaklık değeri sınırları ise , 000cd/m 2 dir. Şekil 3.9: Renk ölçüm cihazı

65 52 4 BULGULAR Çalışmalar ve deneysel veriler ışığında ulaşılan sonuçlar grafiksel ve nümerik olarak, bu bölümde değerlendirilecektir. Lambalar hakkında elde edilen veriler tek tek ve karşılaştırmalı olarak ele alınacak, modellenecek ve sınıflandırılacaktır. 4.1 DENEYSEL ÇALIŞMALAR Sonuçları daha anlaşılır kılmak için yapılan deneyleri şu şekilde sınıflandırabiliriz: 1. Yaşlanmanın Parametreler Üzerine Etkisi: Lambaların yaşlanmalarına ( saat aralığında) bağlı olarak parametrelerinde meydana gelen değişimlerin incelenmesi. 2. Kısa Dönem Kararlılığı: Kullanılmamış lambaların 120 dk boyunca çalıştırılarak, her dakika için aydınlık düzeylerinin ölçülmesi. 3. Gerilim Değişimlerinin Etkisi: Gerilimde meydana gelen değişimlerin parametreler üzerine etkisinin incelenmesi. 4. Emniyet Testi: Lambaların emniyetli olup olmadıklarını ölçmek için yapılan bir testtir. Test için lambalar 3 saat ON(açık) -1 saat OFF(kapalı) konumda ve farklı gerilim seviyelerinde 10 gün boyunca yaşlandırılırlar. Hızlandırılmış yaşlanmadan önceki ve sonraki parametreler karşılaştırmalı olarak değerlendirilir Yaşlanmanın Parametreler Üzerine Etkisi Lambaların uzun süreli kullanımları sonucunda parametrelerinde meydana gelebilecek değişimleri incelemek amacıyla Şekil 4.1 deki yöntem ile lambalar eskitilmiş, yaşlandırılmış ve ölçülmüştür. Öncelikle, kullanılmamış dört farklı tip lamba için renk sıcaklığı, tayfsal enerji dağılımı, parıltı ve aydınlık düzeyi parametreleri ölçülmüş, daha sonra lambalar 24 saat ve 100 saat eskitilerek aynı ölçümler tekrarlanmıştır (lamba türüne göre eskitme süresi değişiklik göstermektedir). Eskitme yapılarak lambaların kararlı çalışma düzeylerine

66 53 Şekil 4.1: Yaşlanma etkileri ölçümünde izlenen yöntem ulaşmaları sağlanmıştır. Yaşlanmanın etkilerinin incelenebilmesi için, lambaların ömürleri de gözönünde tutularak periyodik olarak 150 saat ve katları şeklinde yaşlandırılmışlardır. Her 150 saat yaşlandırma sonucunda parametre ölçümleri tekrarlanmış ve grafiklendirilmiştir. Sonuç olarak, her lamba için yaşlanmaya karşı renk sıcaklığı, tayfsal enerji dağılımı, parıltı ve aydınlık düzeyi verileri elde edilmiştir. Enkandesan lamba deneyler sırasında 655. saatte yanarak ömrünü tamamlamıştır. Bu nedenle 750, 900 ve 1050 saatlik periyotlarda enkandesan lambaya ait veri bulunmamaktadır. Alınan ölçümlerde ortam sıcaklığı ve nemi gibi parametreler önem taşıdığından kaydedilmiştir. Ölçümler, ortalama 26, 78 C ve % 47 RH nem seviyesinde alınmıştır Aydınlık Düzeyi Ölçüm Sonuçları Lambaların saat arasında, nominal şebeke geriliminde (230V) yaşlandırılması sonucu alınan aydınlık düzeyi ölçümleri Tablo 4.1 deki gibidir. Ortam parametreleri (nem ve sıcaklık) ölçülmüş ve kaydedilmiştir, fakat sınırlar dışına çıkılmadığı için hesaplamalara katılmamıştır. Tablo 4.1: Lambaların farklı yaşlanma seviyelerine karşılık aydınlık düzeyi(lx) değişimleri 0h 24h 100h 150h 300h 450h 600h 750h 900h 1050h Halojen Tasarruflu , Enkandesan , ,4 LED , Sıcaklık( C) 25, , , , ,2 26 Nem(%RH) 48, , ,8 35,8 33,8 35,8

67 54 Her bir lambanın yaşlanmasına bağlı olarak lüx değerlerindeki değişim ayrı ayrı grafiklendirilmiştir. Ayrıca lambaların birbirleri ile kıyaslanmasını kolaylaştırmak için Şekil 4.6 da tüm eğriler toplu halde tek bir grafikte gösterilmiştir. Enkandesan lambaya ait h-lx eğrisine bakıldığında, 24 saatlik eskitme 3 sonucunda lambamızın en üst aydınlık düzeyine ulaştığı (115lx) görülmektedir. Lamba yaşlandırılmaya devam edildiğinde, 24 saatten 600 saatin sonuna kadar, aydınlık düzeyi %19,6 lık bir düşüş göstermektedir. Şekil 4.2: Enkandesan lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.3: LED lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi 3 Lambaların normal ışık akısı değerlerine ulaşabilmeleri için bellirli bir süre eskitilmeleri gereklidir. Tungsten lambalar için eskitme süresi minimum 10 saattir.

68 55 LED lambaya ait h-lx eğrisi incelendiğinde, ilk 100 saatlik eskitme 4 sonunda lambanın aydınlık düzeyinde 13 lx lük bir azalma olduğu gözlenmektedir saatlik yaşlandırma periyodunda ise aydınlık düzeyi çok dar bir aralıkta değişmiş ve ortalama 36,5 lx seviyesinde sabit kalmıştır. 750 saat sonrasında devam eden yaşlandırmalarda ise aydınlık düzeyinde daha yavaş bir azalış gözlenmiştir. Lambanın eskitilmesinden sonra, 1050 saat yaşlandırılmasına kadar geçen süre içerisinde aydınlık seviyesinde %27 lik bir düşüş gözlenmiştir. Şekil 4.4: Tasarruflu lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Tasarruflu lamba için elde edilen h-lx grafiğinde, aydınlık düzeyindeki değişim max: 98lx ten min: 87lx e doğrudur. İlk 100 saatlik eskitmeye kadar geçen sürede lüx değeri düşmekte ve 100 saat sonrasında lamba kararlı aydınlık düzeyine ulaşmaktadır. Lamba saatleri arasında ortalama 90,85lx seviyesindedir. Devam eden yaşlandırma sürecinde ise yaklaşık olarak 2lx lük bir düşüş ile 1050 saat tamamlanmış olur. Bu durumda tasarruflu lambanın aydınlık seviyesinde %5,54 lük bir düşüş oluştuğu söylenebilir. Halojen lambaya ait h-lx eğrisi incelendiğinde; 24 saatlik eskitme ile aydınlık düzeyinin 1829lx te kararlı hale geldiği ve kararlı halin 300 saatlik yaşlandırmaya kadar devam etttiği görülmektedir. Fakat saatler arasında 700lx civarında bir düşüş yaşanmış ve 450 saat sonrasında tekrar kararlı olarak 1000lx seviyelerinde aydınlatmaya devam etmiştir. Bu durumda, halojen lambanın aydınlık seviyesinde %45 lik bir düşüş yaşandığı söylenebilir. 4 Deşarj, flüoresan ve LED lambalar ilk çalıştırıldıklarında ışık akıları kararsızdır ve en az 100 saatlik eskitme sonunda kararlı duruma geçerler.

69 56 Şekil 4.5: Halojen lamba için yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.6: Uzun dönemde yaşlandırma-aydınlık düzeyi değişimi Değerlendirilen tüm lambalara ait aydınlık düzeyi-yaşlandırma verileri tek bir grafikte toplanmıştır. Kullanılmamış lambaların lüx değerleri %100 kabul edilmiş ve daha sonraki yaşlandırmalar sonucunda elde edilen değerler bu değere göre oranlanmıştır. Halojen lambanın aydınlık düzeyi değeri yaşlanmaya bağlı olarak, diğer üç lambaya göre daha geniş bir aralıkta salınım yapmaktadır. Halojen lamba içerisinde bulunan iyot, lamba flamanının sıcaklığının 1400 C ye kadar çıkartılmasına imkan vermektedir ve halojen döngüsü yardımı ile cam balon içerisinde kararma meydana gelmesini engelleyerek aydınlık seviyesini arttırmaktadır. Ayrıca çanak halojen lamba içerisinde bulunan parçalı aynalardan oluşan çanak sayesinde, ışık yönlendirilebilmekte ve aynı zamanda aydınlık düzeyi, aynalarla yansıtma nedeniyle biraz daha arttırılabilmektedir.

70 57 Yapılan deneysel çalışmanın sonucunda, yaşlanmanın aydınlık düzeyinde yarattığı düşüşten, diğer lambalara kıyasla, en fazla halojen lambanın, en az tasarruflu lambanın etkilendiği görülmektedir. Halojen lambanın aydınlık düzeyinde meydana gelen bu kayıbın nedeni; lamba duyuna giren başlıkta meydana gelen ısınmanın, mevcut iletkenin özelliklerinde geri dönüşü olmayacak değişimler yaratmasıdır Renk Sıcaklığı Ölçüm Sonuçları Yaşlandırma deneyleri çerçevesinde, önce eskitilen daha sonra yaşlandırılan lambalar için renk sıcaklığı ölçümleri Tübitak UME laboratuvarlarında gerçekleştirilmiştir. Lambalarımız sarı renkte ışık vermelerine karşın, hepsi aynı renk sıcaklığına sahip değildir. Şekil 4.7 yaşlandırmaya bağlı olarak lambalarımızın renk sıcaklıklarında meydana gelen değişimi göstermektedir. Şekil 4.7: Yaşlandırmaya bağlı renk sıcaklığı değişimi Enkandesan ve halojen lamba gibi tungsten flamanlı lambalar siyahcisim ışımasına yakın ışıma yapan kaynaklar olduğu için, bu lambalara ait sıcaklıklar Dağılım Sıcaklığı ifadesi ile verilir. Bu durumda enkandesan lamba ve halojen lambanın dağılım sıcaklığındaki değişimin, 2700 K e çok yakın, yaklaşık olarak 100 K lik bir aralıkta gerçekleştiği söylenebilir. Tasarruflu ve LED lambalarda da lineer olmayan bir değişim mevcuttur. Bu tür lambaların ışımaları, siyahcisim ışımasına benzemedikleri için, lambalara ait renk sıcaklıkları için İlişkili renk sıcaklığı ifadesi kullanılmaktadır. Tasarruf lambanın ilişkili renk sıcaklığı, 100 K lik bir aralıkta değişim göstermektedir. LED lambanın

71 58 ilişkili renk sıcaklığı değişimi ise 200 K lik bir aralıkta gerçekleşmektedir. Enkandesan, halojen ve tasarruflu lambalar 2700 K civarında sarı renk verirken, LED lamba K aralığında değişen sıcak beyaz bir ilişkili renk sıcaklığına sahiptir. Daha sıcak renk aralığında LED lerin ışıksal verimi düşmektedir. Lambalar genel olarak renk sıcaklıklarını korumuşlardır. Yaşlanmaya bağlı renk sıcaklığı değişimleri ortalama değerden sapma olarak hesaplandığında; maximum değişim %4 ile LED lambada, minimum değişim ise %1,5 ile enkandesan lambada gerçekleşmiştir. Bununla beraber, tasarruflu lambanın renk sıcaklığında, yaşlanma nedeniyle meydana gelen değişim %1,75 iken halojen lambanın renk sıcaklığında meydana gelen değişim %3 oranında gerçekleşmiştir. Bu değişimde, gerilimde meydana gelen salınımların etkisi de gözardı edilemeyecek kadar büyüktür (Bölüm 4.1.3) Tayfsal Enerji Dağılımı Ölçüm Sonuçları Yayımlanan ışınım tayfı 380 nm ile 780 nm arasındaki görülür dalgaboylarını içeriyor ise ışınım renkli olarak görülebilir [29]. Lambalar için alınan tayf ölçümleri, görülür dalgaboyunda gerçekleştirilmiştir. On farklı yaşlandırma periyodu için elde edilen tayf verileri aynı grafik üzerinde gösterildiğinde; enkandesan lamba için Şekil 4.8, halojen lamba için Şekil 4.9, LED lamba için Şekil 4.10 ve tasarruflu lamba için Şekil 4.11 elde edilmiştir. Görünüşte özdeş renklere sahip olmalarına karşın fiziksel olarak farklı SPD lere sahip bu dört lamba metamer olarak adlandırılır. Şekil 4.8: Enkandesan lambaya ait tayfsal enerji dağılımı

72 59 Enkandesan ve halojen lambalara ait tayflar, sarı renk üretebilmek için spektrumda maviden kırmızıya doğru yükselen bir eğri izlerler. Yaydıkları ışınım siyahcisim ışınımına çok benzer. Her iki lamba da akkor telli lamba sınıfında yer almaktadır ve tungsten telin akkor haline gelinceye kadar ısıtılması sonucu ışık üretikleri için çok benzer bir güç dağılım eğrisine sahiptirler. Halojen lamba içerisine eklenen iyot nedeniyle, yaydığı enerji normal akkor telli lambaya göre 10 kat artmıştır. Aydınlık düzeyi ölçüm sonuçlarına baktığımızda da halojen lambanın lüx düzeyinin enkandesan lambanın lüx düzeyinden 10 kat fazla olduğu görülmektedir. Şekil 4.9: Halojen lambaya ait tayfsal enerji dağılımı Şekil 4.10: LED lambaya ait tayfsal enerji dağılımı

73 60 LED ve tasarruflu lambaların sarı renk üretmeleri ise akkor telli lambalardan farklıdır. İçlerinde barındırdıkları kimyasallar, farklı dalgaboylarında ışıma yapmalarına imkan verir. Elde ettiğimiz tasarruflu lambaya ait tayf grafiğinde yer alan tepe noktaları civayı ifade etmektedir. Lamba içerisine katılan fosfor bu tepeleri yumuşatarak sarı renk elde edilmesini sağlar. LED lambada ise sadece mavi ve sarı renklerin olduğu dalgaboyunda iki tane tepe noktası görülmektedir. Bu renklerin karışımı yardımıyla sarı renk elde edilir. Grafiğe bakıldığında tasarruflu lambanın yaşlanmasının görülür dalgaboyu aralığındaki bağıl ışınım enerjisini değiştirmediği gözlenmektedir. Grafiklerde max enerji ile min enerji arasındaki fark 10 4 mertebesindedir. Sonuç olarak, lambaların yaşlanmaları tayfsal enerji dagılımlarını etkilememektedir. Şekil 4.11: Tasarruflu lambaya ait tayfsal enerji dağılımı Parıltı Ölçüm Sonuçları Parıltı ölçümleri renk sıcaklığı ölçümleri ile birlikte, aynı cihaz ve ölçüm düzeneği ile gerçekleştirilmiştir. Lamba parıltısının yüksek olması insan gözünü rahatsız eden bir özelliktir, bu nedenle parıltısının çok yüksek olması ışık kaynağının bir armatür ile birlikte kullanılmasını gerektirir. Parıltı değeri aydınlık düzeyi değeri ile bağlantılıdır (cd/m 2 = lx/sr). Bu durumda, lambaların yaşlanmalarına bağlı parıltı değerlerinde meydana gelen değişim, aydınlık düzeyi değişimi ile orantılı olmalıdır. Aydınlık düzeylerindeki değişimi belirlenirken yaptığımız hesaplamaya benzer biçimde, lambaların eskitilmelerinden 1050 saat sonuna kadar olan aralıktaki değerleri incelenmiştir. Enkandesan lambanın parıltısı yaşlanma ile birlikte %20 civarında bir düşüş göstermektedir. Aynı lamba için yaşlanmaya bağlı lüx değişimi benzer biçimde %19,6 olarak belirlenmişti (Bölüm ).

74 61 Şekil 4.12: Enkandesan lamba parıltı grafiği Şekil 4.13: Tasarruflu lamba parıltı grafiği Tasarruflu lambalarda cam balon içerisinde bulunan fosfor tozu, parıltının gözü rahatsız etmesini bir dereceye kadar önlemektedir. Lambada yaşlanmaya bağlı parıltı değişimi %5,62 dır. Enkandesan ve tasarruflu lambaların parıltı değerleri gözü rahatsız edebilecek düzeydedir. LED lamba, diğer üç tip lamba ile kıyaslandığında en düşük parıltı değerine sahip olandır. Parıltı değerinde meydana gelen düşüş %24,24 tür. Parıltı değerinin küçük olması gözü yormasını engellemektedir.

75 62 Şekil 4.14: LED lamba parıltı grafiği Şekil 4.15: Halojen lamba parıltı grafiği Halojen lamba, diğer lambalar ile kıyaslandığında çok yüksek bir parıltıya sahiptir. Bu da halojen lambanın diğer lambalara oranla çok daha fazla gözü yormasının sebebidir. Yüksek parıltı değeri nedeniyle, direkt olarak lambaya bakılması sağlık problemlerine yol açabilir. Lambanın çanak şeklindeki parçalı aynalardan oluşan kısmı, lüx değerini yükseltirken, parlaklığı da arttırmaktadır. Bu lamba uygun bir armatür ile kullanılmalıdır. Lambanın parıltı değeri yaşlanma ile birlikte %41,27 azalmaktadır.

76 63 Şekil 4.16: Lambalara ait yaşlandırma-parıltı grafiği Lambaları birbirleri ile kıyaslayabilmek için, tümüne ait parıltı değerleri birlikte grafiklendirilmiştir. Kullanılmamış lambaların parıltı değerleri %100 kabul edilmiş ve daha sonraki yaşlandırmalar sonucunda elde edilen parıltı değerleri, bu değer ile oranlanarak, parıltıda meydana gelen değişim % olarak elde edilmiştir. Lambaların parıltı ve aydınlık düzeyi değerlerinin, aynı yaşlandırma periyodu için, benzer biçimde değiştiği Tablo 4.2 da gösterilmektedir. Tablo 4.2: Yaşlanmaya bağlı aydınlık düzeyi ve parıltı değişimleri Lamba türü Lüx değişimi (%) Parıltı değişimi (%) Enkandesan 19,6 20 Tasarruflu 5,54 5,62 LED 27 24,24 Halojen 45 41, Kısa Dönem Kararlılık Testi Lambaların kararlı hale gelebilmeleri için belirli bir süre eskitilmeleri gerekmektedir. Kısa dönem kararlılık testi ile lambaların kararlı hale gelene kadar geçen süre içerisindeki aydınlık düzeyi değişimleri incelenmiştir. Dakikada 1 kez olmak üzere, 120 dakika boyunca alınan ölçümler sonucunda lambaların kararlı hale geçmeleri, enkandesan lamba için Şekil 4.17 de, LED lamba için Şekil 4.18 de, halojen lamba için Şekil 4.19 da ve tasarruflu lamba için Şekil 4.20 de gösterilmiştir.

77 64 Şekil 4.17: Enkandesan lamba için kısa dönem kararlılığı Enkandesan lamba için kısa dönem kararlılığı grafiği incelendiğinde; aydınlık düzeyinin 80. dakikaya kadar dalgalanarak yükseldiği ve daha sonrasında kararlılığa ulaştığı gözlenmektedir. Dalgalanmadaki etken ise şebeke geriliminde meydana gelen salınımlardır. Şekil 4.18: LED lamba için kısa dönem kararlılığı LED lamba diğer üç lambadan farklı bir kısa dönem kararlılığı grafiğine sahiptir. LED lamba, başlangıçta daha yüksek bir aydınlık düzeyi sağlarken, 10 dakika boyunca aydınlık düzeyinde düşme meydana gelmiştir. 10.dk sonrasında ise kararlı durumunu korumuştur. LED lambalar diyot yapısına sahiptir ve belirli bir eşik değeri aşıldıktan

78 65 sonra optik çıkışları aniden artar. Bu karakteristik bize, LED lambanın başlangıçta daha yüksek aydınlık düzeyine sahip olmasını açıklamaktadır. Şekil 4.19: Halojen lamba için kısa dönem kararlılığı Halojen lamba için kısa dönem kararlılığını veren grafik incelendiğinde; lambanın aydınlık düzeyindeki değişimin, yükselen bir eğim içerisinde ufak dalgalanmalarla ilerlediği görülmektedir. Lambanın kararlı hale geçişi yaklaşık olarak 100 dk civarında gerçekleşmektedir. Sonuçları incelediğimizde, akkor telli lambaların kararlı hale gelmelerinin daha uzun sürdüğünü gözlenmiştir. Meydana gelen ufak dalgalanmalar ise, akkor telli lambaların gerilimden %70-80 civarında etkilendiklerini desteklemektedir (Bkz.Bölüm gerilim değişimlerinin etkisi). Şekil 4.20: Tasarruflu lamba için kısa dönem kararlılığı

79 66 Tasarruflu lamba, ölçümlediğimiz 4 tip lamba içerisinde en kısa sürede kararlı hale geçen lambadır. 3. dakikadan sonra kararlı hale geçmiş ve aydınlık seviyesini 120. dakikanın sonuna kadar korumuştur. Civanın buharlaşma sıcaklığı küçük olduğundan, lamba hızlı bir şekilde kararlı duruma geçer. Fakat tasarruflu lamba da, akkor telli lambalar gibi gerilim değişimlerinden %65 oranında etkilenmektedir (Şekil 4.28). Bu nedenle grafikte salınımlar mevcuttur, fakat ölçek olarak akkor telli lambalardan, daha geniş aralıklarda grafiklendirildiğinden, oluşan salınım akkor telli lambalar kadar net gözlenememektedir Gerilim Değişimlerinin Etkisi Akkor telli lambalar şebeke geriliminde meydana gelen değişimlere çok duyarlıdır. Her lamba ancak belirli bir gerilim için imal edilebilir. Eğer şebeke gerilimi lambanın imal edildiği gerilimden daha büyükse lambanın ışık veren telinden, geçmesi gereken akımdan daha büyük bir akım geçer; dolayısıyla telin sıcaklığı, çektiği güç, verdiği ışık akısı ve etkinlik faktörü daha büyük, fakat ömrü daha küçük olur. Bu bölümde gerilim değişimleri karşısında lambaların; 1. ömürlerinde, 2. ışık akılarında, 3. renk sıcaklıklarında ve 4. aydınlık düzeylerinde meydana gelen değişim incelenmiştir. t = t n (U/U n ) 13,5 (4.1) Eşitlik 4.1 yardımı ile lambaların ömürlerinin gerilim değişiminden ne derece etkilendikleri hesaplanır. Lambalarımızın hepsi 220V gerilim için üretilmiştir. Bu durumda, Tablo 2.2 den faydalanarak, lambaların nominal gerilimlerini 228V (U n ), şebeke gerilimini (lambaların yaşlanmaları sırasında alınan ölçümlere göre) 235V (U) olarak belirleriz. Değerleri yerine yazarak hesapladığımızda, enkandesan lambanın saatlik bir ömre sahip olduğu görülmektedir (t n =1000 saat alınmıştır). Bu değer, pratikte gözlemlediğimiz ömür süresi ile çok yakındır. (Çalışmalarda kullandığımız enkandesan lamba, yaşlandırma deneyleri sırasında 655 saatte ömrünü tamamlamıştır.) Enkandesan lamba dışında diğer lambalarımız yaşlandırma deneyleri boyunca çalışmaya devam etmiştir. Aynı eşitlikten faydalanarak, günde 10 saat çalışan ve 1 açma kapama yapan diğer lambaların ömürleri de %1.5 sapma ile hesaplanır. Bu durumda, LED lambanın ömrü 33241saat ± %1.5, tasarruflu lambanın ömrü saat ± %1.5 halojen

80 67 lambanın ömrü ise saat ± %1.5 olarak elde edilir. Gün içerisinde şebeke geriliminde meydana gelen dalgalanmalar lambalarımızın ömürlerini % 33,5 azaltmaktadır. Gerilim dalgalanmalarının ışık akısında yaratacağı değişim, ömür hesaplamak için kullandığımız eşitliğe benzer şekilde 4.2 eşitliği ile hesaplanmaktadır. Φ = Φ n (U/U n ) 3,613 (4.2) Enkandesan lambanın ışık akısı gerilim değişimlerinin etkisi sonucu 710 lm den lm e, LED lambanın ışık akısı 220 lm den lm e, tasarruflu lambanın ışık akısı 680 lm den lm e, halojen lambanın ki ise 900lm den lm e çıkmaktadır. Uygulamaları yaptığımız ortam parametrelerinin nominal değerlerden büyük olması nedeniyle, öngörülen sonuç elde edilmiş ve gerilim artışıyla birlikte lamba ömrü azalmış, buna karşın ışık akısı değerleri artmıştır. Gerilim dalgalanmalarının, diğer parametrelere etkisini incelemek amacıyla; öncelikle, kullanılmamış dört tip lambanın renk sıcaklığı ve aydınlık düzeyi parametreleri, varyak yardımıyla, nominal gerilim olan 230V tan 10 ar voltluk düşüşler yapılarak (150V alt sınır olmak üzere 5 ) Chroma meter CS-200 (renk ölçer) ve Standars ST-8820 (ortam ölçer) cihazları ile ölçülmüştür. Ölçüm sonucunda elde edilen grafikler (Şekil 4.21, Şekil 4.22, Şekil 4.23 ve Şekil 4.24) incelendiğinde; tüm lambalarda gerilim seviyesindeki düşüşün, renk sıcaklığını azalttığı gözlenmektedir. Halojen ve enkandesan lambalara ait dağılım sıcaklığı değerleri K aralığında değişim göstermektedir K renk sıcaklığı gün batımı rengi olarak, 2700 K ise sıcak beyaz olarak adlandırılmaktadır. Burada renk sıcaklığı skalası (Şekil 2.21) gözönüne alınır ise, 150V gerilim ile çalıştırılan halojen ve enkandesan lambaların daha turuncumsu sarı, 230V gerilimde çalıştırılanların ise daha açık yani sarı renge yakın oldukları gözlenir. Dağılım sıcaklıklarında meydana gelen değişim; enkandesan lambada %15,77, halojen lambada ise %14,67 dir. 5 LED lamba 170V altında başlatılamamaktadır. Bu nedenle bu lambaya ait gerilim değişimi verileri V aralığında değerlendirilmiştir.

81 68 Şekil 4.21: Enkandesan lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.22: Halojen lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Şekil 4.23: LED lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi

82 69 LED lamba ise renk sıcaklığı açısından diğer lambalar ile karşılaştırıldığında daha açık bir renge sahiptir ve gerilim ile renk sıcaklığı değişimi K aralığında, yani %4,57 seviyesinde gerçekleşmiştir. Şekil 4.24: Tasarruflu lamba için gerilim-renk sıcaklığı değişimi Tasarruflu lambaya ait grafik ise, renk sıcaklığı değişiminin çok dar bir aralıkta meydana geldiğini göstermektedir. Tasarruflu lambanın rengi sıcak beyaz olarak adlandırılan aralıkta yer almaktadır ve çevreye yaydığı ışık sarı renklidir. Gerilim değişmesi sırasında sıcaklık civanın buharlaşma sıcaklığının altına düşmediği için lambanın ilişkili renk sıcaklığı %1,29 civarında değişmiştir. Sonuçlara göre, akkor telli lambalarda meydana gelen gerilim düşüşlerinin renk sıcaklıklarını önemli oranda etkilediği söylenebilir. Bunun sebebi ise bu tür lambaların düşük gerilimler altında tellerinden geçen akımın düşmesidir. Akımda meydana gelen düşüş aydınlık düzeyini, dağılım sıcaklığını ve parlaklığını düşürmektedir. LED lambalarda ise belirli bir eşik geriliminden sonra optik çıkışları hızla artmaktadır. Bu nedenle gerilimde meydana gelen düşüşten çok az etkilenirler. Gerilim değişimlerinden en az etkilenen ise tasarruflu lambadır. Bu tip lambaların içerisinde bulunan civanın düşük bir buharlaşma sıcaklığı vardır. Yapılan çalışmalarda inilen gerilim seviyesinde oluşan sıcaklığın, civanın buharlaşma sıcaklığından daha yüksek olduğu ve bu nedenle ilişkili renk sıcaklığını etkilemediği söylenebilir. Gerilim değişimlerinin, lambaların aydınlık düzeyleri üzerindeki etkisini gösteren grafikler (Şekil 4.25, 4.26, 4.27, 4.28 ) incelendiğinde, renk sıcaklığı değişimine benzer biçimde, tüm lambalarımızda gerilim düştükçe lüx seviyesinin de düştüğü gözlenmektedir.

83 70 Şekil 4.25: Enkandesan lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.26: LED lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Şekil 4.27: Halojen lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi

84 71 Şekil 4.28: Tasarruflu lamba için gerilim-aydınlık düzeyi değişimi Geriliminde meydana gelen azalmanın lambaların aydınlık seviyelerinde yarattığı düşüş yüzde olarak; enkandesan lamba için %80, halojen lamba için %70, tasarruflu lamba için %65 ve LED lamba için %35 tir. Gerilimin düşmesi ile birlikte akkor telli lambalarda flamandan geçen akım seviyesi düşer. Akımdaki bu düşüş tungsten flamanın akkor hale gelene kadar ısıtılmasını engeller. Bu nedenle düşük gerilimlerde daha loş bir ortam oluşur. Gerilim değişimleri sırasında meydana gelen aydınlık düzeyi değişimleri göz ile ayırt edilebilmektedir Harmoniklerin Etkisi Günümüzde elektrik şebelerine bağlı cihazların tamamına yakını (omik olanlar haricinde) şebekeden aktif gücün yanında reaktif güç de çekmektedir. Çekilen yük sinüsoidal olduğu sürece sisteme eklenen kondansatör grupları vasıtasıyla kompanze edilerek, rekatif gücün düşürülmesi sağlanmaktadır. Lineer olmayan akım da içeren ve kullanımı gün geçtikçe artan motor sürücüleri, doğrultucular, vb. cihazlar sistemin verimliliği konusunda olumlu rol oynamakta, ancak harmonik akımlara neden olduklarından özellikle kompanzasyon sistemleri için sorun olabilmektedirler. Gittikçe artan sayıdaki nonlineer elemanların güç sistemine bağlanması ile sinüsoidal olmayan büyüklükler ortaya çıkmakta ve bunlar da harmonikleri doğurmaktadır. Hız kontrol cihazları, kesintisiz güç kaynakları, frekans çeviriciler vb. yükler nedeniyle sistemde çeşitli frekanslarda sinüsoidal dalgalar görülebilir. Harmoniklerin meydana gelmesi ile de sinüsoidal dalga şeklinden uzaklaşılır yani dalga şeklinde bir bozulma görülür. Nonsinüsoidal dalga biçimleri, periyodik olmakla birlikte sinüsoidal dalga ile frekans ve genliği farklı diğer sinüsoidal dalgaların toplamından oluşmaktadır. Temel dalga dışındaki sinüsoidal dalgalara harmonik bileşen adı verilir.

85 72 Harmoniklerin değişik tipteki lambalara etkisini araştırabilmek amacıyla laboratuarda non-lineer elemanlar içeren bazı cihazlar yaşlandırma düzeneğine paralel olarak bağlanmış ve lambalar bu şartlarda hızlandırılmış olarak yaşlandırılmışlardır (harmonikli yaşlandırma). Ancak sistemin trafo çıkışına yakın olması nedenyie non-lineer devre elemanlarının etkisinin deney devresinin geriliminde fazla bir etkisi olmadığı, frekans spektrumu alındığında 50Hz lik temel bileşenin yanında, %1 daha yüksek bir gerilimin 250Hz civarında devre elemanlarından bağımsız olarak oluştuğu gözlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda harmonikli yaşlandırılmış ve harmoniksiz yaşlandırılmış lambaların renk sıcaklığı ve aydınlık düzeyi değerleri karşılaştırmalı olarak Tablo 4.3 de gösterilmiştir. Tablo 4.3: Harmonikli ve harmoniksiz yaşlandırılmış lambaların parametreleri LED Enkandesan Tasarruflu Halojen Harmonikli K 3180, , , ,7 yaşlandırma lx 38,2 140, Harmoniksiz K 3212,2 2767,5 2779,1 2641,8 yaşlandırma lx 38, Sonuçlardan da görüldüğü üzere frekans spektrumunda dikkat çekici düzeyde olmayan son derece düşük seviyedeki harmonik bileşenlerin, lambaların lüx seviyesi ile renk sıcaklıkları üzerindeki etkisi ihmal edilebilecek seviyededir (max %1) Emniyet Testi Lambaların emniyetlerini test etmek için EN standardı uygulanmaktadır. Lambalar sırası ile 210, 220 ve 230V luk gerilimler altında 10 gün boyunca hızlandırılmış bir şekilde yaşlandırılmış 6, yaşlandırma öncesinde ve sonrasında parametreleri ölçülmüştür. Hızlandırılmış yaşlanmaya bağlı renk sıcaklığı değişimleri Şekil 4.29, 4.30, 4.31 ve 4.32 de gösterilmektedir. Sonuçlar incelendiğinde çok küçük oranlarda düşüşler meydana geldiği gözlenmektedir. Değişimin başlıca nedeni lambanın yaşlandırılmasından çok, gerilimin değiştirilmiş olmasından kaynaklanmaktadır. Lambaların hızlandırılmış şekilde yaşlandırılmaları nedeniyle renk sıcaklıklarında meydana gelen düşüşler; enkandesan lamba için %0,36, LED lamba için %0,18, tasarruflu lamba için %0,28 ve halojen lamba için %3,45 tir. Nominal gerilimde yapılan renk sıcaklığı-yaşlandırma ve gerilim-renk sıcaklığı değişimi deneyleri de sonucu destekler biçimdedir. Yaşlandırma, lambaların renk sıcaklıklarında %1,5-4 oranında etki yaparken, gerilim değişimi %1,3-16 oranında etkilemektedir. 6 3 saat açık, 1 saat kapalı konumda tutularak günde 6 açma kapama ile yaşlandırma yapılmıştır.

86 73 Şekil 4.29: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni enkandesan lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Şekil 4.30: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni LED lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Şekil 4.31: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni halojen lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi

87 74 Şekil 4.32: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni tasarruflu lambanın renk sıcaklığı-gerilim değişimi Tablo 4.4: Hızlı yaşlandırılmış lambanın yeni lambaya oranla, farklı gerilim seviyeleri için renk sıcaklığında meydana gelen düşüş yüzdesi Lamba tipi 210V 220V 230V LED %0,16 %0,04 %0,18 Enkandesan %0,26 %0,44 %0,36 Tasarruflu %0,47 %0,16 %0,28 Halojen %0,5 %1 %3,45 Hızlandırılmış şekilde yaşlandırılan lambaların aydınlık düzeylerinde meydana gelen değişim Şekil 4.33, 4.34, 4.35 ve 4.36 da gösterilmiştir. Şekil 4.33: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni enkandesan lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi

88 75 Şekil 4.34: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni LED lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi Şekil 4.35: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni halojen lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi Şekil 4.36: Hızlı yaşlandırılmış ve yeni tasarruflu lambanın aydınlık düzeyi-gerilim değişimi

89 76 Renk sıcaklığında halojen lamba hariç, hızlı yaşlandırma etkili olmamakta, sadece düşen gerilime paralel olarak renk sıcaklığı da düşmektedir. Aydınlık seviyesi açısından lambalar incelendiği durumda, halojen lamba hariç diğer lambalarda, periyodik yaşlanmalarına yakın değerlerde aydınlık seviyelerinde düşüşler gözlenmektedir. LED lamba ise yaşlanma nedeniyle aydınlık seviyesinde ciddi düşüş göstermekte, ancak gerilim değişiminden diğer lambalara oranla daha az etkilenmektedir. 230 V ta hızlı bir şekilde yaşlandırılmış ve periyodik yaşlandırılmış lambalarda meydana gelen düşüş tablo halinde yan yana getirildiğinde değişimin etkisi daha net görülmektedir (Tablo 4.5). Tablo 4.5: Periyodik ve hızlandırılmış yaşlanma sonucu, aydınlık düzeyinde meydana gelen düşüş yüzdesi Lamba tipi Hızlandırılmış Periyodik Yaşlanma Yaşlanma LED %26 %27 Enkandesan %11,8 %19,6 Tasarruflu %8,3 %5,54 Halojen %21 % TEORİK ÇALIŞMALAR Bu bölümde, deneysel çalışmalar ile elde edilen sonuçlar, çeşitli program ve yöntemler kullanılarak ve hesaplamalar yapılarak teorik olarak değerlendirilmiştir Lambaların Polinom Şeklinde Modellenmesi Aydınlık düzeyi ölçümleri sonucunda elde edilen veriler yardımıyla, deneylerde kullanılan lambalar lx(t) polinomu şeklinde modellenir. Elde edilen denklemlerde x(t), lx olarak aydınlık düzeyini, t ise lambanın yaşlandırıldığı saati temsil eder. Modelleme yaparken, en küçük yaş seviyemizin 24 saat olması nedeniyle, 25 saatlik yaşlanma 1 olarak kabul edilmiş ve yaşlandırma süreleri 25 ve katları şeklinde modellenmiştir. Böylece x değerlerine karşılık gelen yaşlandırma süreleri şu şekildedir; t=1 için lamba yaşı 25h, t=2 için lamba yaşı 50h,...t=10 için lamba yaşı 250h,...,t=40 için lamba yaşı 1000h ve t=41 için lamba yaşı 1025 saattir. Bu modelleme sayesinde her bir 25 saate karşılık lambamızın vereceği aydınlık düzeyini yaklaşık olarak ve deneye gerek duymadan hesaplarız. Ölçümlerden elde edilen sonuçlar ışığında çizdirilen lx-h grafiğine en yakın polinoma ait denklem, bizi doğru lüx değerine o kadar yaklaştırmaktadır.

90 77 Şekil 4.37: Tasarruflu ve LED lambanın polinom yaklaşımı ile modellenmesi Şekil 4.38: Enkandesan ve halojen lambanın polinom yaklaşımı ile modellenmesi 1. Modellenmiş enkandesan lamba; x(t) = 0, 0006t 4 + 0, 0327t 3 0, 595t 2 + 3, 1428t + 109, 43 (4.3) 2. Modellenmiş LED lamba; x(t) = t 4 0, 007t 3 + 0, 2687t 2 4, 0655t + 55, 096 (4.4) 3. Modellenmiş tasarruflu lamba; x(t) = 0, 00002t 4 0, 0029t 3 + 0, 1153t 2 1, 7486t + 98, 88 (4.5) 4. Modellenmiş halojen lamba; x(t) = t 6 0, 0024t 5 + 0, 102t 4 1, 7252t 3 + 5, 0829t , 656t , 1 (4.6) Yüksek Dereceli Spektral Moment Analizi İkinci dereceli istatistiklerden ve/veya güç spektrumundan yararlanılan işaret işleme yöntemlerinde, frekans bileşenleri arasındaki faz ilişkileri gözönünde bulundurulmaz; bu sebepten dolayı bu yöntemler faz bilgisine karşı duyarsızdırlar. Ayrıca ikinci dereceli istatistikler ve güç spektrumu, gauss olmayan süreçlerin istatistiksel açıdan tam olarak

91 78 tanımlanmaları için yeterli değillerdir. Son yıllarda, rassal süreçlerin istatistiksel olarak daha hassas bir şekilde tanımlanmaları ve faz bilgilerinin işlenmesi için yüksek dereceli istatistikler (High order spectral analysis, HOSA) ve spektrum üzerinde çalışmalar yapılmaktadır [32]. Aslında genel olarak yüksek mertebeden istatistiksel analizin kullanılmasında; Gauss olmayan sistemleri ayırt edebilmek Minumum faz özelliği olmayan sistemleri ayırt edebilmek ve bu tür sinyalleri üretebilmek Sinyallerin doğrusal olmayan özelliklerini çıkartıp sınıflandırabilmek, vb. özellikler bulunmaktadır. İlk olarak lambaların yaşlanmalarına bağlı elde edilen tayf verilerinin, spektral kestirimleri hesaplanır. Spektral kestirimin amacı her bir örnek içerisindeki kuvvetin frekansa bağlı dağılımını elde etmektir. Periodogram, parametrik olmayan spektral kestirim metodlarından biridir. Bu yöntem aynı zamanda örneğin ayrık zamanlı fourier dönüşümünün genliğinin karesini gösterir. Örneğimizin uzunluğunun N ve frekansının w olduğu düşünülür ise periodogram şu şekilde hesaplanır [31]; P (w k ) = X(w k) 2 N (4.7) R(τ) özilişki ve S(w) = F {R(τ)} güç spektral yoğunluğu gibi ikinci derece istatistikler gauss, durağan ve doğrusal süreçlerin analizinde önemli bilgiler sunarlar. 1. ve 2. derece momentler şu şekilde elde edilir; m x = E(X),, 1.Derece moment (4.8) σ 2 x = E[(X m x ) 2 ] m 2 x(i) = E{X(n)X(n + i)}, 2.Derece Moment, Özilişki Fonksiyonu (4.9) Yüksek dereceli istatistikler, m 3, m 4,... gibi yüksek dereceli momentler yoluyla elde edilirler. m 3 x(i, j) = E{X(n).X(n + i).x(n + j)}, 3.Derece moment (4.10) m 4 x(i, j, k) = E{X(n).X(n + i).x(n + j).x(n + k)}, 4.Derece moment (4.11)

92 79 Her bir lamba için aldığımız, yaşlandırmaya bağlı tayf verileri, güç spektrumlarından hesaplanan yüksek dereceli frekans momentleri ile değerlendirilmiştir. Bunun için öncelikle yaşlandırma-tayf işaretlerinin periodogram yaklaşımı ile güç spektrumu P(w) kestirilmiştir. Elde edilen güç spektrumları lambanın yaşlanmasını karakterize edebilecek bilgiyi taşımaktadır. Fakat N örnek uzunluğuna sahip bir işaret için yine N örnek uzunluğunda (veya daha büyük) güç spektral kestirimi hesaplanmaktadır. N değerlerinin büyük olması, yapay sinir ağını eğitmede problem yaratmaktadır. Bu durumda işareti sınıflandırmak için kullanılacak öznitelik sayısı çok büyük olduğundan işlem yükü artmış olur. İşlem yükünü azaltmak için sinyali daha az sayıda öznitelik kullanarak karakterize edebiliriz. Bu nedenle, yaşlanmaya bağlı tayf işaretlerinin güç spektrumu kestirimlerinin elde edilmesinden sonra, yüksek dereceli frekans momentleri hesaplanmış ve sinyal bu momentler ile karakterize edilmiştir. (k=1,...,128) w j = N w j k P (w k), w k = 2Π N k=1 k, j = 1, 2,.., 5 (4.12) Denklemde, w j, j. derece frekans momentini ve P (w k ) işaretin frekansta yoğunluk fonksiyonunu (güç spektrumu) göstermektedir. Daha sonra w j değerleri aşağıdaki bağıntı ile normalize edilerek işaretin daha küçük bir aralıkta toplanması sağlanmıştır. ( w j ) w j = log (4.13) j! Yüksek dereceli moment analizi yapılabilecek data uzunluğuna sahip tayf dataları için 1, 2, 3, 4 ve 5. dereceden momentler 7 yukarıda anlatılan metod ile her yaşlanma seviyesi için hesaplanmıştır (Moment hesaplamaya ilişkin kullanılan MATLAB kodları Ek-B kısmında yer almaktadır). Her bir lambanın yaşlanma seviyelerine göre momentlerinin bulunmasına karşın yüksek dereceli moment analizi ile lambaların yaşlanmalarını ayırt edici bir bilgiye ulaşılamamıştır. Bölüm te de açıklandığı gibi, lambaların yaşlanmaları ile tayfsal enerji dağılımlarında oluşan değişimin çok küçük olması nedeniyle, bu parametrenin yaşlandırma sürecinden etkilenmediği sonucuna varılmıştır. Bu sonuçlara göre; yüksek dereceli moment analizi bize lambaların tayf bilgilerine göre yaşlarının sınıflandırılamayacağını göstermiştir. Elde edilen tüm momentler Şekil 4.39 da gösterilmiştir. Siyah çizgi halojen lambayı, kırmızı çizgi enkandesan lambayı, yeşil çizgi LED lambayı ve mavi çizgi ise tasarruflu lambayı temsil etmektedir dereceden yüksek moment değerleri, bir önceki moment değerine göre çok küçük bir değişim göstermektedir. Bu nedenle en yüksek dereceli moment olarak 5. derece seçilmiştir

93 80 Tablo 4.6: Enkandesan lambaya ait moment değerleri Lamba yaşı 1.moment 2.moment 3.moment 4.moment 5.moment 0h 3,7841 4,8739 5,6008 6,0430 6, h 3,7926 4,8824 5,6093 6,0515 6, h 3,7824 4,8728 5,5996 6,0417 6, h 3,7919 4,8820 5,6089 6,0511 6, h 3,7833 4,8733 5,6001 6,0423 6, h 3,7800 4,8704 5,5972 6,0393 6, h 3,7802 4,8700 5,5968 6,0390 6,2592 Tablo 4.7: LED lambaya ait moment değerleri Lamba yaşı 1.moment 2.moment 3.moment 4.moment 5.moment 0h 3,8420 4,9532 5,6888 6,1373 6, h 3,8480 4,9581 5,6933 6,1413 6, h 3,8439 4,9534 5,6885 6,1365 6, h 3,8420 4,9526 5,6879 6,1362 6, h 3,8404 4,9489 5,6837 6,1314 6, h 3,8502 4,9597 5,6947 6,1427 6, h 3,8347 4,9448 5,6801 6,1283 6, h 3,8494 4,9596 5,6949 6,1431 6, h 3,8484 4,9571 5,6920 6,1399 6, h 3,8451 4,9541 5,6890 6,1368 6,3617 Tablo 4.8: Tasarruflu lambaya ait moment değerleri Lamba yaşı 1.moment 2.moment 3.moment 4.moment 5.moment 0h 2,1986 3,1920 3,8538 4,2425 4, h 2,1822 3,1755 3,8372 4,2259 4, h 2,1821 3,1761 3,8382 4,2272 4, h 2,2034 3,1975 3,8598 4,2488 4, h 2,1900 3,1838 3,8458 4,2346 4, h 2,1984 3,1923 3,8543 4,2433 4, h 2,2163 3,2097 3,8715 4,2602 4, h 2,2165 3,2101 3,8720 4,2608 4, h 2,2078 3,2013 3,8630 4,2518 4, h 2,2071 3,2005 3,8623 4,2511 4,4230

94 81 Tablo 4.9: Halojen lambaya ait moment değerleri Lamba yaşı 1.moment 2.moment 3.moment 4.moment 5.moment 0h 3,8398 4,9301 5,6577 6,1003 6, h 3,8471 4,9378 5,6654 6,1082 6, h 3,8278 4,9190 5,6463 6,0888 6, h 3,8142 4,9050 5,6323 6,0747 6, h 3,8281 4,9188 5,6462 6,0888 6, h 3,7985 4,8900 5,6170 6,0594 6, h 3,8135 4,9043 5,6315 6,0739 6, h 3,8189 4,9099 5,6371 6,0796 6, h 3,8049 4,8964 5,6235 6,0658 6, h 3,8108 4,9024 5,6295 6,0719 6,2923 Şekil 4.39: Moment grafiği Renksel Geriverim İndisi Hesaplamaları Kullanım yerine ve görüş görevine göre, yapay ışık olabildiğince doğru bir renk algılamasını (günışığında olduğu gibi) sağlamalıdır. Bunun ölçüsü bir ışık kaynağının Renksel geriverim indisi Ra kademeleri ile belirtilen renksel geriverim özelliğidir [34]. Renksel geriverim indisi cisim renginin ilgili referans ışık kaynağı altındaki görüntüsü ile aynı olması ölçüsünü belirtir. Ra değerinin belirlenmesi için, test renkleri kontrol edilecek ışık kaynağı ile veya referans kaynak ile aydınlatıldıklarında ortaya çıkan 8 test rengindeki renk kaymaları ile tespit edilir (Şekil 2.23). Sapma ne kadar küçük ise, kontrol edilen lambanın renksel geriverim özelliği o kadar iyidir. Ra= 100 olan bir renk kaynağı referans ışık kaynağı altında olduğu gibi tüm renkleri en uygun şekilde gösterir. Ra değeri ne kadar düşükse, renksel geriverim o kadar kötü olarak nitelendirilir.