Bölüm 4 İç Aydınlatma Hesapları

Transkript

1 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Trabzon Bölüm 4 KULLANMA UYARISI Bu ders notları ilgili öğrenciler tarafından Aydınlatma Tekniği dersinde kullanılmak üzere fotokopi ile çoğaltılabilir. Başka bir amaçla çoğaltılması, kullanılması, yayınlanması, satılması izne tabidir. Trabzon 2014, İ.H. Altaş, E. Özkop Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-2

2 Çalışma, eğlenme, ve dinlenme hayatınüçayrı bölümüdür. Bu bölümlerde kullanılacak aydınlatma yöntemi ve değerleri ile araçları da farklıdır. Aydınlatmada aydınlık şiddeti ve ışıkdağılımı iki önemli faktördür. İş yerlerine kullanılış amacına uygun bir aydınlık şiddeti seçilmelidir. Az değer yetersiz aydınlatmaya, yüksek değer de parlama ve yansımalara neden olur. Her iki durum da sakıncalıdır. Bu nedenle, konut ve iş yerleri için aydınlık şiddetleri standartlaştırılmıştır. Aydınlatma hesapları bu değerlere göre yapılır. Çizelge 1 de çeşitli yerlerdeki aydınlık şiddetleri verilmiştir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-3 Isısal ışıyıcılar Lambalar Deşarj lambaları Işık yayan diyot (LED) Enkandesen [Akkor telli (flamanlı)] lambalar Halojen lambalar Düşük gerilim halojen lambalar Alçak basınçlı lambalar Flüoresan lambalar Kompakt flüoresan lambalar Alçak basınçlı sodyum lambalar Yüksek basınçlı lambalar Cıva buharlı lambalar Metal halide lambalar Yüksek basınçlı sodyum lambalar Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-4

3 Lambalar Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-5 Enkandesen (Akkor telli (flamanlı)) lambalar Akkor telli lamba, bir direncin ısıtılması yoluyla ışık üretenbirısı yayıcıdır. Cam bir ampul içerisinde bulunan tungsten bir telden oluşur. Lambaların üretim tipine göre, ampulün içi ya tamamen boşaltılmıştır yadanitrojen veya (argon gibi) bir asal gaz ile doldurulmuştur. Akkor elektrik lambalar mevcut voltaja uyarlar. Sadece birkaç volt değişikliği bile tüm ömrünü ve ışığın çıkış büyüklüğünü ciddi bir şekilde etkileyebilir. Yanarken ısındıklarından çalışırken elle tutulmazlar. Sık sık yanıp söndürülmesi lamba ömrünü çok etkilemez. Dimmerlenebilirler. Isısal Işıyıcılar Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-6

4 Halojen lambalar İçinde halojen gaz bulunan lambalardır. Bu gazlar, normal akkor lambadan farklı olarak flamanın daha yüksek sıcaklıkta çalıştırılmasını sağlar. Halojen lambalar, tungsten halojen ve metal halojen olmak üzere iki grupta toplanırlar. Aynı güçteki akkor lambaya göre, hem ışık verimi hem de renk sıcaklığı yükseltilebilmektedir. Halojen lambalar farklı tasarımlarda yapılabilir ve boyutları küçük olarak imal edilirler. Çalışma ömürleri oldukça uzundur. Mobilya içerisinde dekoratif amaçlı, masa üstü ışık kaynağı olarak, avizelerde, teknelerde, güneş enerjisi ile beslenen aydınlatmalarda ve özel emniyet gerektiren durumlarda kullanılır. Isısal Işıyıcılar Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-7 Alçak basınçlı lambalar Deşarj Lambaları Flüoresan lambalar Flüoresan lambalar çalışma şekli, lambanın iki ucuna yerleştirilmiş elektrotların cıva gazını iyonize etmesi sonucunda uçlar arasında oluşan elektrik deşarjı ile çalışmaktadır. Flüoresan lambalar beyazın birçokçeşidi olarak ve birçok renkte bulunabilirler. Endüstriyel aydınlatmada en popüler renk standart soğuk beyazdır. Birçok flüoresan lamba tubuler yapıya sahip olmasına rağmen, özel formda olanlarda vardır, dairesel, U formlu, yansıtmalı ve kaplı olanlar gibi. Kompakt flüoresan lambalar çalışma şekli ve yapı olarak klasik flüoresan lambalardan farklıdır. Yapısal farklığı ateşlemede elektronik elemanların kullanılmasıdır. Flüoresan lambaların verimlerinin yüksek olması, işletme giderlerinin düşük olması, çalışırken çevreye fazla ısı yaymamaları ve gözde kamaşma yapmamaları sebebiyle ev ve iş yerlerinde tercih edilirler. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-8

5 Alçak basınçlı sodyum lambalar 1930 lardan beri kullanılmaktadır. Alçak basınçlı lambalar Balast kaybı hariç 200 lm/w değeri ile en yüksek etkinlik faktörüne sahiptirler. Lambanın tam parlaklığa ulaşması için belirli bir süre ısınması gerekmektedir. Lambanın ısı tutucu ile kaplı olması çalışma sıcaklığını ve etkinliğini artırmaktadır. Renk ayrımının önemli olmadığı alanlarda kullanılır, çünkü sarı ve gri tonlarını geri verebilirler. Sadece otoyol ve güvenlik aydınlatmalarında kullanılması uygundur. Deşarj Lambaları Ekonomik ömürleri ise saattir. Güç değerleri W aralığındadır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-9 Yüksek basınçlı lambalar Tungsten elektrotlarından karşılıklı elektrik arkı yaratarak ışık üretirler. Yüksek yoğunluklu deşarj lambaları ailesinde üç tip lamba bulunmaktadır. Yüksek basınçlı lambalar Deşarj Lambaları Bunlar yüksek basınçlı cıva buharlı lamba, yüksek basınçlı sodyum buharlı lamba ve metal halide lambadır. Bu lambalar da fluoresan lambalar gibi ilk tutuşma ve kararlı çalışma şartlarını sağlamak için kontrol ünitesine ihtiyaç duyar, bu da lambanın gücüne ek bir güç olarak eklenir. Yüksek yoğunluklu deşarj lambaları, enkandesan lambalarla ve bazı fluoresan lambalarla karşılaştırıldığında birtakım önemli üstünlüklere sahiptir: Kullanım ömürleri uzundur ve küçük hacimlerde çok yüksek ışık şiddeti üretirler. Sonuç olarak bu lambalar yüksek ışık şiddeti gerektiren büyük alanlarda, enerji ve bakım maliyetlerinin önemli olduğu yerlerde kullanılır. Yüksek tavanlı iç ortamlarda kullanılabilecek en iyi lamba tipi yüksek yoğunluklu deşarj lambalarıdır. Bu lambaların kullanılabileceği ortamlara örnek olarak endüstriyel tesisler, ambarlar, büyük marketler, kapalı spor salonları ve halka açık büyük mekanlar gösterilebilir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-10

6 Yüksek basınçlı lambalar Deşarj Lambaları Cıva buharlı lambalar Cıva buharlı lambalar dünya üzerinde en yaygın olarak kullanılan ve en eski yüksek yoğunluklu deşarj lambalarıdır. Yüksek basınçlı versiyonlarının etkinlik faktörleri lm/w ve ekonomik ömürleri saat arasındadır. Yüksek etkinlikli ve iyi renksel geriverime sahip cıva buharlı lambalar yüksek buharlı basınca ve ayrı kullanılan bir balasta sahiptir. Kendinden balastlı düşük basınçlı cıva buharlı lambalar çok düşük etkinlik faktörüne sahip olmaları (14,4 29 lm/w), orta derece ışık kalitesi üretmeleri (RGI 50 62) ve kısa kullanım ömürlerine ( saat) rağmen hala dünyada yaygın olarak kullanılmaktadır. Genellikle, cıva buharlı lambalar ucuzdur ve bu nedenle düşük performanslarına rağmen hala piyasalarda satılmaktadır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-11 Yüksek basınçlı lambalar Deşarj Lambaları Metal halide lambalar Metal halide lambalar etkinlik faktörü olarak yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalara erişememektedir. Bu lambalar doğal ışığayakın daha beyaz ışık üretirler. Bu lambalar temelde yüksek basınçlı cıva buharlı lamba yapısındadır. Metal hailde lambaların ekonomik ömürleri saat, renksel geriverim indeksleri 65 92, renk sıcaklıkları K ve etkinlik faktörleri lm/w değerleri arasındadır. Lamba ömrünün %40 ında etkinlik faktörünün başlangıç değerlerine göre oldukça düşük olması sakıncaları vardır. Ortalama güç değerleri W arasında olmakla beraber özel uygulamalar için W lık lambalar da üretilebilmektedir. Eğer lamba sönerse tekrar yakmak için lambanın soğuması için yaklaşık 5 ila 15 dakika beklenmesi gerekmektedir. Metal halide ve yüksek basınçlı cıva buharlı lambalarda çalışma süreleri boyunca başlangıç değerlerinden %50 ye yakın ışık akısı kaybı söz konusudur. Bu da ekonomik ömürlerini önemli ölçüde azaltmaktadır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-12

7 Sodyum buharlı lambalar Standart yüksek basınçlı sodyum lambalar yüksek yoğunluklu deşarj lambaları içerisinde en yüksek etkinlik faktörüne sahiptirler ( lm/w). Fakat düşük ve orta renksel geriverim indeksine sahip altın sarısı ışık üretirler. Bu lambalar renkselliğin ekonomiden daha az önemli olduğu düşünülen yerlerde kullanılabilir. Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar daha düşük etkinlik faktörlerine rağmen cadde ve dış aydınlatma uygulamalarında alçak basınçlı sodyum buharlı lambalara göre daha çok kullanılmaktadır. Yüksek basınçlı sodyum lambaların renksel geriverim indeksleri 21-83, renk sıcaklıkları K ve ekonomik ömürleri saat arasında değişmektedir. Bunlar 35 wattan 1000 watta kadar değişik ebatlarda bulunabilirler. Normalde, saydam dış tabakaya sahiptir, yayılımı geliştirmek amacıyla kaplama ile geliştirilebilir. Üretilen ışığın rengi altın beyazıdır. Yüksek basınçlı lambalar Deşarj Lambaları Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-13 Enkandesen (Akkor telli (flamanlı)) lambalar Halojen lambalar Alçak basınçlı sodyum lambalar Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-14

8 Flüoresan lambalar Yüksek basınçlı lambalar (Cıva buharlı lambalar) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-15 Yüksek basınçlı lambalar (Metal halide lambalar) Yüksek basınçlı lambalar (Sodyum lambalar) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-16

9 LED Lamba Türkiye Sektörel Elektrik Enerjisi Tüketimi * Sanayi %44.9 Konut %25 Ticarethane %15.9 Resmi daire %4.5 Sokak aydınlatması %2.5 Tarımsal sulama %2.3 Diğerleri %4.9 * Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) 2009 verileri. Dünya genelinde aydınlatma: Toplam elektrik enerjisi tüketiminin %18 lik payına sahiptir. artış Elektrik Enerjisi Tüketim Kaynak sınırlı Aydınlatma Sistemi enerji tasarrufu verim Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-17 LED Lamba Aydınlatmada enerji tasarrufu Görsel konfordan ödün vermeden Gerekli en az aydınlık şiddetinin sağlanması Nasıl? Örnek : Işık Kaynağı Verim Düşük Yüksek Klasik bir ampulü az enerji harcayan bir ampulle değiştirmek enerji tüketimini yaklaşık %80 azaltabilir. Fiyat bakımından en ucuz ampul seçimi, uzun vadede para tasarrufu sağlamaz. Çünkü: en ucuz lambanın aydınlatma enerjisi maliyeti (kullanım ömrü boyunca), kendisinin alış maliyetinden on kat daha fazla olacaktır. Enerji verimli lambalar başlangıçta pahalıya mal olurken, düşük faturalar ile yatırımkısa sürede kendini amorti eder. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-18

10 LED LED Lamba p-tipi ve n-tipi yarı iletkenler olarak adlandırılan işlemden geçirilmiş maddenin iki elementinden oluşur. Yarı-iletken diyot olmakla birlikte normal diyotlardan farklı olarak p-n jonksiyon bölgelerinde yaydıkları fotonlar aracılığı ile ışıkverirler. Pozitif Küçük boyutlu Fiziksel olarak sağlam Uzun ömürlü Anahtarlama ömür üzerinde etkisiz Düşük ortam sıcaklıklarında çok iyi çalışması Yüksek etkinlik faktörüne sahip Civa gibi zararlı gazlar içermez Çevre dostu Özellikler Negatif Yüksek fiyat Yüksek ışık çıkışından ötürü kamaşma riski (küçük boyutta) Isıl tasarıma ihtiyacı Standardizasyon eksiklikleri Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-19 LED Lamba Yeni nesil LED Güç LED (Power LED ) Türler Yüksek Güçlü LED (High Power LED) Yüksek Parlak LED (High Brightness LED) Çok Yüksek Parlak LED (Ultra High Brightness LED) Yeni nesil LED Pazarı Teknolojisi gün geçtikçe gelişmekte ve yeni ürünler piyasaya sürülmekte ve buna bağlı olarak da pazar payı hızla artmaktadır milyar $ milyar $ milyar $ %93 öngörülen Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-20

11 LED Lamba LED lerin Kullanım Alanları Genel Aydınlatma Ev Aydınlatması İş Yeri Aydınlatması Endüstriyel Aydınlatma Mimari Aydınlatma Sokak Aydınlatması Güvenlik Aydınlatması Reklamcılık Trafik Lambaları Medikal Otomotiv İç Aydınlatma Gösterge Panelleri Navigasyon Sistemleri Dış Aydınlatma Ön Farlar Sinyaller Arka Park Lambaları Arka Plan Aydınlatma Dizüstü Bilgisayar Netbook LCD PDA Cep Telefonu Dijital Kamera Tüketici Elektroniği Televizyon Video Aracı Mobil Cihaz Kamera Flaşı Oyuncak Güvenlik Ekipmanı İşaret Lambaları Yol Trafik Lambası Polis Sireni Ambulans Sireni Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-21 LED Lamba Aydınlatma Gelişimi Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Şekil. Aydınlatma gelişimi. Bölüm 4-22

12 LED ve diğer Aydınlatma Teknolojileri LED Lamba Karşılaştırma Kriterleri Ömür Verimlilik Renk Boyut Açma-kapama zamanı Karartma (Dimm) Soğuk ışık Darbelere karşı dayanım Sağlık Kurulum maliyeti Gövde sıcaklığı Devre gereksinimi Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-23 Ömür LED ve diğer Aydınlatma Teknolojileri Tablo. Lamba çeşitleri ve ömürleri LED Lamba Verimlilik Tablo. LED ile diğer aydınlatma kaynaklarının karşılaştırılması Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-24

13 Renk LED ve diğer Aydınlatma Teknolojileri Milyonlarca renk seçeneği sunar. LED Lamba RGB sistemi uygulandığı taktirde 16 milyon renk elde edilebilir. Doğal ışık üretir. Renk filtrelerine ihtiyaç duymaz. Boyut Çok küçük boyutta olabilir (2mm 2 den daha küçük). Baskı devre üzerine kolaylıkla monte edilebilir. Açma-Kapama Zamanı Çok hızlı yanıp söner. Tipik kırmızı bir LED gösterge 1µs altında tam parlaklığa ulaşabilir. İletişim aygıtlarında kullanılan LED daha hızlı tepki süresine sahip olabilir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-25 LED ve diğer Aydınlatma Teknolojileri Karartma (Dimm) PWM ile parlaklık kolay bir şekilde ayarlanabilir. LED Lamba Parlaklık ayarlanarak ara renklerin üretilmesi sağlanır. Beyaz aydınlatma da LED ile karartma yapılarak ortam ışığı loş hale getirebilir. Soğuk Işık Kumaşlara veya hassas cisimlere zarar verebilecek IR (Infrared radiation) şeklinde çok az ısı yayar. Fazla ısı taban üzerinden yayılır. Ampul insan gözünün fark edemeyeceği kızılötesi ışın yayar. Ampul göremediğimiz bir dalga boyu ile aydınlatma yaparak verilen enerjinin çoğu ısı enerjisi olarak harcanır. LED de dalga boyu kontrol ayarlanabilir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-26

14 LED ve diğer Aydınlatma Teknolojileri Darbelere Karşı Dayanım LED Lamba Katı hal aygıt olan LED, flüoresan ve akkor flamanlı lambanın aksinedışarıdan gelen darbelere dayanıklıdır. LED diğer klasik aydınlatma araçlarına göre şoka ve titreşime dayanıklı olması, LED in uzun ömürlü olmasını sağlamaktadır. Kurulum Maliyeti LED in bir çok geleneksel aydınlatma teknolojilerine kıyasla lümen başına fiyatı yüksektir. Ek olarak sürücü devrelere ve güç kaynaklarına ihtiyaç duyar. LED lerin ilk kurulum maliyetleri diğer aydınlatma kaynaklarına göre yüksektir. Uzun süreli kullanımda diğer aydınlatma kaynaklarına göre toplam maliyeti daha düşüktür. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-27 Sağlık LED ve diğer Aydınlatma Teknolojileri Gövde Sıcaklığı Performansı işletme ortam sıcaklığına bağlıdır. Yüksek ortam sıcaklığında aşırı akımla sürülen LED aşırıısınabilir ve bozulabilir. Uzun ömürlü olması avantajına rağmen sıcaklık ömrünü olumsuz etkiler. Gövde sıcaklığı artıkça bağıl ışık çıktısı azalır. LED Lamba LED armatürler, flüoresan armatürlerin ve tasarruf lambalarının içermiş olduğu cıva ve fosfor gibi insan sağlığına zararlı ağır metaller içermezler. Tasarruflu ampuller klasik ampullere göre çok daha fazla elektromanyetik enerji yayarlar. Devre Gereksinimi DA gerilim ile çalıştığından ve akım sınırlanmasına ihtiyaç duyduğundan sürme devresi kullanılması gerekir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-28

15 Elektriksel Işık Kaynaklarının Karşılaştırılması Tablo. Bazı elektriksel ışık kaynaklarının karakteristikleri. Renk Sıcaklığı Birimi : Kelvin [K] Bir ışık kaynağının renk sıcaklığı Siyah projektör ile karşılaştırma ile tanımlanır ve Plankeğrisi üzerinde gösterilir. Siyah projektör ün sıcaklığı artarsa, tayftaki mavi oranı artar ve kırmızı oranı azalır. Örneğin; sıcak olan beyaz ışıklı bir akkor lamba 2700 K gün ışığı, benzeri flüoresan lamba 6000 K ışık sıcaklığına sahiptir. CRI (ColorRendering Index), R a ya da Renksel Geri Verim Renksel geri verim, bir ışık kaynağının, aydınlattığı cismin renklerini ne kadar aslına sadık oluşturduğunun ölçüsü olarak tanımlanabilir. Genel olarak hiçbir aydınlatma için CRI<65 olması önerilmemektedir. İç mekanlarda genel aydınlatma için CRI>80, mağazalarda ürün aydınlatması için CRI>85, müzeler, sergi salonları gibi mekanlar ile renk ayrımı yapılan yerlerde CRI>90 olmasını öneriyoruz. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-29 Elektriksel Işık Kaynaklarının Karşılaştırılması Tablo. Bazı elektriksel ışık kaynaklarının maliyet karşılaştırması. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-30

16 Elektriksel Işık Kaynaklarının Karşılaştırılması Tablo. Işık kaynaklarının 23 yıllık dönem maliyet analizi (Amerika $). Tablo. Işık kaynaklarının 23 yıllık dönem maliyet analizi (Pakistan Rs). Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-31 Enerji Tasarrufu Yöntemleri Aydınlatma sistem tasarımında enerji tasarrufu elde etme yöntemleri : Lamba alırken yüksek verimli olanlar tercih edilmelidir. Lamba seçimleri en yüksek lümen/watt oranına (etkinlik faktörü) göre yapılmalıdır. Kullanılmayan alanlar aydınlatılmamalıdır. Gün ışığından mümkün olduğu kadar fazla kullanılmalıdır. Aydınlatma armatürlerinin periyodik bakımları yapılmalıdır. Kirli ve tozlu armatürler ışığın birkısmını yutarak verimsiz aydınlatmaya neden olurlar. Lamba ışık çıktısı verimli olarak kullanılmalıdır. Aydınlatılması gereken yüzeylere lamba ışık çıktısının maksimum oranda ulaşıp ulaşmaması, aydınlatma sisteminin verimliliğini etkileyen en önemli faktörlerden biridir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-32

17 Enerji Tasarrufu Yöntemleri Aydınlatma sistem tasarımında enerji tasarrufu elde etme yöntemleri : Zamanlayıcılar, fotoseller ya da yaklaşım sensörleri vasıtasıyla aydınlatmanın kontrol edilmesi, enerji tasarrufu açısından önemlidir. Duvar, tavan ve dekorasyon malzemeleri mümkün olduğunca açık renkli seçilmelidir. Daha fazla ışığa ihtiyaç duyulan bölümlerde, çok sayıda düşük güçlü lamba yerine, yüksek güçlü tek bir lamba kullanılması daha verimli bir aydınlatma sağlar. Enerji kaybına engel olmak için halojen ve normal lambalar yerine, fluoresan lambalar kullanılmalıdır. Böylece %40 oranına varan enerji tasarrufu sağlanabilir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm Aydınlatma Yöntemleri Aydınlatmada ışık dağılımının önemli bir faktör olduğunu belirttik. Işık dağılımı kullanılan armatürlerin bir özelliğidir. Aydınlatmanın iş yeri özelliğine göre, direkt, yarı direkt, dağıtılmış, yarı endirekt ve endirekt aydınlatma türleri vardır. Direkt (Dolaysız) aydınlatma Yarı direkt (Yarı dolaysız) aydınlatma Dağıtılmış (karma) aydınlatma Yarı endirekt (Yarı dolaylı) aydınlatma Endirekt (Dolaylı) aydınlatma Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-34

18 Farklı Aydınlatma Şekillerinin IşıkYayılma Oranları 4.1. Aydınlatma Yöntemleri Aydınlatma Şekli Aydınlatma Aracı Tipi Işığın Yayılışı Yukarı Aşağı Direkt % 0-10 % Yarı Direkt % % Dağınık % % Yarı Endirekt % % Endirekt % % 10-0 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm Aydınlatma Yöntemleri Tablo 4.1. Aydınlatma türleri, kullanıldıkları yerler ve araç verimi Aydınlatma türü Kullanıldığı yer Araç verimi Direkt Aydınlatma Atölye, depo, makine dairesi, yol ve caddelerde %75 Yarı direkt Aydınlatma Büro, satış yeri, koridor, merdiven ile (oturma ve yemek odaları, vb.) konutlar %80 Dağıtılmış Aydınlatma Az kamaşma olması nedeniyle çok kullanılır. %80 Yarı Endirekt Aydınlatma Endirekt Aydınlatma Kütüphane, dinlenme, kabul salonları ile misafir salonları. (tavan ve duvar renleri açık renkle badanalı veya boyalı) Misafir odaları, dinlenme ve toplantı salonlarında, dekoratif tavan ve duvarları olan yerler ile fazla ışık akısı istenmeyen gece kulübü, eğlence yerleri (tavan ve duvarlar açık renkte) %80 %70 Floresan lamba %100 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-36

19 4.2. Aydınlatma Düzgünlüğü Göz daima görme alanındaki parıltıya uyduğundan aydınlığı düzgün olmayan yerlerde farklı parıltılarla karşılaşılır. Dolayısıyla fizyolojik-optik bakımdan uygun görme koşullarından uzaklaşılır. Aydınlığın yerbakımından düzgünlüğünü belirtmek için ve ile gösterilen iki düzgünlük faktörü tanımlanır: : En küçük aydınlık düzeyi : Ortalama aydınlık düzeyi : En büyük aydınlık düzeyi ve : Düzgünlük faktörleri Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm Aydınlatma Düzgünlüğü Genel aydınlatma halinde / küçük olmamalıdır. değerleri tabloda gösterilen değerlerden Tablo 4.2. Aydınlığa olan isteğe göre in değeri İç aydınlatmada h d 1 1 Aydınlığa olan istek Çok az 1/2.5 Orta, yüksek, çok yüksek 1/1.5 ile 1 2 Dış aydınlatmada h d 1 3 arasında olursa yukarıdaki tablodaki değerler sağlanmış olur. Burada: : lamba yüksekliği : lambalar arası mesafe ile 1 5 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-38

20 Yöntem: I Verim Yöntemi a: Genişlik b: Uzunluk H: Oda yüksekliği e: Çalışma düzlemi ile oda tabanı arasındaki yükseklik (e=0.8~1m alınır.) c: Lamba kordon boyu (Armatür tij uzunluğu) h: Armatür ile çalışma yüzeyi arası uzaklık Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-39 Yöntem: I Verim Yöntemi Kapalı bir odada çalışma düzlemine gelen ışık akısı;,direkt( )veendirekt( ) bileşenlerden oluşur:, daha sonra anlatılacak olan yöntemlerle kolayca hesaplanabilir. Fakat ışık akısı matematik yoluyla kolay hesaplanamaz. Bu nedenle verim yöntemi denilen ve deneye dayanan bir yöntem kullanılır. Bu yöntemi daha iyi anlamak için, tavan ve duvarları ışığı tam olarak yansıtan (ρ ρ %100) veçalışma düzlemi ise ışığı tam olarak yutan (α %100) ve içinde ışığı yutan başka hiçbir cisim bulunmayan aydınlatılmış ideal bir oda düşünelim. Yani: : Işık kaynaklarından çıkan toplam ışık akısı : Çalışma düzlemi olmak üzere akısının tamamı düzlemi tarafından yutulsun. Bu durumda bu ideal odada çalışma düzleminin ortalama aydınlık şiddeti: Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-40 dir.

21 Yöntem: I Verim Yöntemi Ancak gerçekte boş bir odada ışık akısının birkısmı tavan, duvarlar ve aygıtlar tarafından yutulur ve çalışma düzlemine dan arta kalan akısı ulaşır. : çalışma düzlemine gelen ışıkakısı : aygıttan çıkan ışıkakısı olduğuna göre bu aydınlatmanın verimi: dir. Buna benzer biçimde aygıt verimi: bağıntısı ile Oda verimi ise: formülü ile verilir. Bu tanımlardan aydınlatma verimi: olur. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-41 Yöntem: I Verim Yöntemi Çeşitli oda modelleri üzerinde yapılan deneyler sonucu aydınlatmanın toplam verimini veren tablolar hazırlanmıştır. Bu tablolarla iç aydınlatmada karşılaşılabilecek her türlü aydınlatma hesabı kolayca yapılabilir. Böyle bir tablo, Çizelge 4 te verilmiştir. Tablodaki değerler bir kenarı a veya b olan karesel bölmeler için geçerlidir. Dikdörtgen kesitli ( ) bir bölmenin verimi: a: Genişlik b: Boy formülü ile bulunur. Çalışma yüzeyinin ortalama aydınlık şiddeti verilirse, ışık kaynaklarından çıkan toplam ışıkakısı: bağıntısı ile bulunur. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-42

22 Yöntem: I Verim Yöntemi Örnek: Uzunluğu 9 m, genişliği 5 m, yüksekliği 4 m olan bir büronun (konferans salonunun) aydınlatılması gerekmektedir Büronun tavan rengi beyaz ve duvarlar oldukça beyazdır. Tavanda kirişler bulunmaktadır. (Bürodaki masaların yüksekliği: 1m ). a) Aydınlatma için 200W lık akkor flemanlı lamba kullanılırsa, b) Aydınlatma için 40W lık flüoresan lamba (gün ışığı) kullanılırsa, c) Cıva buharlı 160 W balastsız (ML) kullanılırsa, Kaç adet lambaya ihtiyaç duyulur? Toplam aydınlatma gücü ne kadar olur? Çözüm: Problemin çözümü için bazı büyüklüklerin seçilmesi gerekir. Bunlar: Aydınlık şiddeti, Aydınlata türü, Lamba sayısı,lambaların yerleri ve Kordon uzunluğudur. Aydınlık şiddeti Aydınlata türü : 200 lx (Çizelge 1 den) : Yarı direkt (Çizelge 2 den) Kordon uzunluğu : 0.60 m (Çizelge 3 ten) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-43 Yöntem: I Verim Yöntemi Çözüm: a 5.0 m b 9.0 m H 4.0 m e 1.0 m c 0. 6 m Aygıtın aydınlatılacak olan düzleme uzaklığı: h H h Sonra oda endekslerinin bulunmasına geçilir. bulunur. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-44

23 Çözüm: Yöntem: I Verim Yöntemi Oda endeksleri a h b h Aydınlatma verimi hesaplanır (Çizelge 4 ten).. a h 2.08 b h 3.80 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-45 Çözüm: Yöntem: I Verim Yöntemi Oda endeksleri a h b h Aydınlatma verimi hesaplanır (Çizelge 4 ten).. Aydınlatma verimi η η 1 3 η η η olur. Alan S a b S Toplam ışık akısı Φ E S η Φ E S η lm Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-46

24 Çözüm: Yöntem: I Verim Yöntemi Aydınlatma için 200W lık akkor flemanlı lamba kullanılırsa: Bu lambalara ait çizelgeden (Çizelge 5) bir lamba için ortalama ışıkakısı: alınarak, Φ 3150 lm (Çizelge 5 ten) Lamba sayısı: n Φ adet 200 W lık lamba kullanılır. Φ 3150 Büronun aydınlatma gücü: P P n P P 1800 W bulunur. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-47 Çözüm: Yöntem: I Verim Yöntemi Aydınlatma için 40W lık flüoresan lamba (gün ışığı) kullanılırsa: Bu lambalara ait çizelgeden (Çizelge 5) bir lamba için ortalama ışıkakısı: alınarak, Φ 2100 lm (Çizelge 5 ten) Lamba sayısı: n Φ adet 40 W lık lamba kullanılır. Φ 2100 Bir balastın çektiği güç 10 W alınırsa, 13 adet flüoresan lambanın çekeceği toplam güç, yani büronun aydınlatma gücü, Büronun aydınlatma gücü: P P n P P 650 W bulunur. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-48

25 Çözüm: Yöntem: I Verim Yöntemi Aydınlatma için cıva buharlı 160 W balastsız(ml) kullanılırsa: Bu lambalara ait çizelgeden (Çizelge 5) bir lamba için ortalama ışıkakısı: alınarak, Φ 2800 lm (Çizelge 5 ten) Lamba sayısı: n Φ adet 160 W lık lamba kullanılır. Φ 2800 Büronun aydınlatma gücü: P P n P P 1600 W bulunur. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-49 Çözüm: Yöntem: I Verim Yöntemi 5 m 5 m 5 m 9 m 9 m Akkor flamanlı lamba Flüoresan lamba Cıva buharlı lamba Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-50

26 Yöntem: II Oda endeksi, oda enini 0.8 ve boyunu da 0.2 ile çarpıp, sonuçları topladıktan sonra faydalı yüksekliğe bölmekle elde edilir. Faydalı yükseklik, çalışma düzlemi ile ışık kaynağı arasındaki yüksekliktir. Endirekt ve yarı endirekt aydınlatma türlerinde esas ışık kaynağı tavan olduğu için bu aydınlatma türlerinde faydalı yükseklik çalışma düzlemi ile tavan arasındaki yüksekliktir. Oda endeksini ile gösterirsek:.. : oda eni : oda boyu : faydalı yükseklik Oda endeksi bulununca aydınlatma verimi çizelgeden alınırvegerekli ışıkakısı: : Aydınlık şiddeti : Aydınlatılacak yüzey : Aydınlatma verimi (ilgili lamba çizelgesinden alınır) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-51 Yöntem: II Bu yöntemde; Verilen büyüklükler 1. Oda ölçüleri (a: genişlik, b: boy, H: yükseklik) 2. Tavan ve duvar renkleri dolayısıyla yansıtma faktörleri (ρ, ρ ) 3. Odanın yerleşim düzeni, tavanınkirişdurumu, şebeke gerilimi. Seçilen büyüklükler 1. Lambanın tipi (Akkor telli, cıva buharlı, flüoresan, vb.) 2. Aydınlatma türü (odanın cinsi ve lamba türüne göre seçilir.) 3. Aydınlatma aygıtı ve verimi 4. Çalışma düzleminin ortalama aydınlık düzeyi 5. Aygıtlarınaskıboyu Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-52

27 Yöntem: II Hesaplanan Büyüklükler: 1. Lambanın çalışma düzlemine göre yüksekliği: h H e c e : çalışma düzleminin yerden yüksekliği (masa; sehpa yüksekliği) e 0.8~1 m alınır. h H 1 c c : lamba kordon boyu (m) H tavan yüksekliği (m) 2. Lambalar arası açıklıklar ve lamba yeri (sorti) sayısı: Tavan durumu ve yüksekliğine göre düzgünlük faktörü 1 1.5ile 1 3 arasında belirlenir. Genellikle lambalar arası açıklıklar için, iki lamba arasındaki açıklık olmak üzere; Direkt aydınlatmada Yarı direkt aydınlatmada Düzgün aydınlatmada Yarı endirekt aydınlatmada Endirekt aydınlatmada d 1.2hveya 1.5h d 1.5hveya 2.0h d 2.0hveya 2.5h d 2.5hveya 3.0h d 3.0hveya 4.0h (Çizelge 2 den) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-53 Yöntem: II Hesaplanan Büyüklükler: 3. Oda endeksi:.. 4. Aydınlatmanın toplam verimi: Normal işletme durumuna ait verim tablosundan, aygıt verimi, oda endeksi, tavan ve duvar yansıtma faktörlerine göre bulunur. 5. Işık kaynaklarının vermesi gereken toplam ışıkakısı: 6. Lamba başına düşen ışıkakısı: lamba gücü ve ışık akısı ilgili lamba çizelgesinden : oda eni : oda boyu : faydalı yükseklik formülü ile hesaplanır. formülü ile hesaplanır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-54

28 Yöntem: II Hesaplanan Büyüklükler: 7. Normalize edilmiş lamba gücüne karşılık gelen toplam ışıkakısı hesaplanır: 8. ışıkakısına karşılık gelen toplam aydınlık şiddeti hesaplanır: 9. Toplam lamba gücü bulunur: Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-55 Yöntem: II Örnek: Uzunluğu 4.50 m, genişliği 3.50 m ve yüksekliği 3.00 m olan bir odanın aydınlatılması istenmektedir. Tavan rengi beyaz ve duvarlar oldukça beyazdır. Oturma odasında direkt aydınlatma yapılacaktır. Çözüm: Verilen büyüklükler: Seçilen büyüklükler: 1. a 3.50m b 4.50m c 3.00m 2. ρ %70 ρ %50 (Çizelge 6 dan) 1. Akkor telli lamba kullanılacak (Seçim kişiye bırakılmış) 2. Direkt aydınlatma (veriliyor) 3. η 0.75(direkt aydınlatma için (Çizelge 2 den)) 4. E 50 lx(çizelge 1 den oturma odası için) 5. c 0.40 m (Kordon uzunluğu çizelgesinden (Çizelge 3 ten)) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-56

29 Yöntem: II Çözüm: Hesaplanan Büyüklükler: 1. Lambanın çalışma düzlemine göre yüksekliği: h H 1 c m 2. Lambalar arası açıklıklar ve lamba yeri (sorti) sayısı: Direkt aydınlatmada d 1.2hveya 1.5h d 1.2h m d 1.5h m (Çizelge 2 den) h 1.60 m 3. Oda endeksi: k 0.8 a 0.2 b h 4. Aydınlatmanın toplam verimi: k 2 için η 40 k 2.5 için η 44 k 2.31 için η olduğuna göre (Çizelge 4 ten) alınabilir. η 42 k 2.31 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-57 Yöntem: II Çözüm: 5. Işık kaynaklarının vermesi gereken toplam ışıkakısı: Φ E S η lm Φ 1875 lm 6. Lamba başına düşen ışıkakısı: Φ Φ Φ 1875 lm n 2 lamba kullanılırsa Φ lm 2 Çizelge 5 e bakılır: 2 tane 75 W lık lamba kullanılır ama aydınlık şiddetleri fazla gelir. 2 tane 60 W lık lamba kullanılır ama aydınlık şiddetleri az gelir. 3 lamba kullanılırsa Φ lm 3 Çizelge 5 e bakılır: 3 tane 60 W lık lamba kullanılır ama aydınlık şiddetleri fazla gelir. 3 tane 40 W lık lamba kullanılır ama aydınlık şiddetleri az gelir. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-58

30 Yöntem: II Çözüm: 2 tane 60 W lık ve 1 tane 40 W lık lamba kullanırsak: 60 W için Φ 730 lm 40 W için Φ 430 lm 7. Normalize edilmiş lamba gücüne karşılık gelen toplam ışıkakısı hesaplanır: Φ lm Φ 1890 lm 8. ışıkakısına karşılık gelen toplam aydınlık şiddeti hesaplanır: E Φ η S lx E 50.4 lx 9. Toplam lamba gücü bulunur: P n P P W P 160 W Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-59 Yöntem: III Özellikle küçük iş yerleri ve konutların aydınlatma hesaplarında pratik çizelgeler ile kısa zamanda sonuç alınabilir. Bu yöntemle, aydınlatma araçlarının çalışma yüzeyinden m yükseklikte, tavan ve duvar renklerinin açık renk olduğu kabul edilerek çizelgeler düzenlenmiştir. Akkor telli (flamanlı) lambaların aydınlık şiddetlerinin ne kadar alan içinde etki ettiklerini gösteren bir çizelge (Çizelge 7) verilmiştir. Çizelge 7 de, 75 W lık bir lamba 40 lx aydınlık şiddetini: Direkt Aydınlatmada m 2 alana, Dağıtılmış (Karma) Aydınlatmada ise m 2 lik alana sağlamaktadır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-60

31 Yöntem: III Örnek: Uzunluğu 8.5 m, genişliği 4.5 m olan salonun aydınlatılması gerekmektedir. Lamba sayısını bulunuz. Not: 100 W lık lamba kullanılacaktır. Çözüm: Salon için aydınlık şiddeti: 50 lx (Çizelge 1 den) Aydınlatma türü: Endirekt aydınlatma (Çizelge 2 den) Çizelge 7 ye göre, 100 W lık lamba, 50 lx aydınlık şiddetini s 1 =10.10 m 2 lik alana sağlamaktadır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-61 Yöntem: III Örnek: Uzunluğu 8.5 m, genişliği 4.5 m olan salonun aydınlatılması gerekmektedir. Lamba sayısını bulunuz. Not: 100 W lık lamba kullanılacaktır. Çözüm: Salon için aydınlık şiddeti: 50 lx (Çizelge 1 den) Aydınlatma türü: Endirekt aydınlatma (Çizelge 2 den) Çizelge 7 ye göre, 100 W lık lamba,50lxaydınlık şiddetini s 1 =10.10 m 2 lik alana sağlamaktadır. Aydınlatılacak toplam alan (S): m Lamba sayısı: n S S adet 100 W lık lamba kullanılır. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-62

32 Yöntem: IV Bir Avrupa firması tarafından geliştirilen bu yöntem daha kullanışlıdır. Bu yöntemde, aydınlatma türleri, aydınlatma araçlarının verimleri, aydınlatılacak alanın boyutları, duvar ve tavan renkleri de dikkate alınarak çizelge hazırlanmıştır. Bu yöntemin kullanılışında aydınlık araçlarının verimi aydınlatılacak alanın kare veya dikdörtgen oluşuna göre düzenlenmiştir. Aydınlatma veriminin belirlenmesinde, alan genişliği (G) ışık kaynağı ile çalışma düzeyi arasındaki uzunluk (h 1 ) veya çalışma yüzeyi ile tavan arasındaki uzunluk (h 2 )oranı ile bulunur. Aydınlatılacak yüzey kare veya kareye yakın ise,aydınlık veriminin belirlenmesinde, veya oranı kullanılır. Buna genişliğe göre aydınlık verimi ( )denir. Aydınlatılması istenen yüzey dikdörtgen ise, Uzunluğu ( ), aydınlatma araçları ile çalışma yüzeyi arasındaki uzaklıklar ( ~ )ise veya buna da uzunluğa göre aydınlık verimi ( ) diyoruz. Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-63 Yöntem: IV Dikdörtgen şeklindeki yüzeylerin aydınlatılmasında kullanılan aydınlık verimi, olur. : Aydınlık verimi : Genişliğe göre aydınlık verimi : Uzunluğa göre aydınlık verimi Toplam ışıkakısı ( ): : Ortalama aydınlık şiddeti : Yüzey (m ) Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-64

33 Yöntem: IV Örnek: Genişliği 4.5 m, uzunluğu 5.5molanoturmaodasının tavan yüksekliği de3.0m dir. Tavan açık renk (beyaz), duvarlar ise orta açık renkte (oldukça beyaz) dir. Toplam ışık akısını ve 100 W dan büyük akkor flamanlı lamba kullanılmayacağına göre lamba sayısını,aydınlatma gücünü belirleyiniz. Çözüm: Tavan ve duvar renklerine göre yansıtma faktörleri (Çizelge 6 dan): Tavan, açık renk : ρ %70 Duvarlar, orta açık renk : ρ %50 Aydınlatma türünün belirlenmesi (Çizelge 2 den): Oturma odası: Yarı direkt aydınlatma Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-65 Çözüm: Yöntem: IV Aydınlık şiddetinin belirlenmesi (Çizelge 1 den): E 50 lx Aydınlatma araçlarının kordon uzunluğu (Çizelge 3 ten): Aygıtın aydınlatılacak olan düzleme uzaklığı: h H 1 c h h 1.60 m c 0.40 m h 1.60 m Genişliğe göre oda endeksi Uzunluğa göre oda endeksi G 4.50 h U 5.50 h G h 2.81 U h 3.43 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-66

34 Çözüm: Yöntem: IV Aydınlatma verimi (Çizelge 4 ten): Oda endeksi: 2.5 için 4.0 için η 0.33 η 0.41 ise bunlarınarasında olan 2.81 ve 3.43 için: Oda endeksi 2.5 için 3.0 için η 0.33 η için. Doğru orantı 3.0 için 4.0 için η 0.36 η için. Aydınlık verimi: 2.81 için η için η 0.38 alınabilir. η η 1 3 η η Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-67 Yöntem: IV Çözüm: Toplam ışıkakısı ( ): Φ E S η W lık lamba kullanılırsa: Φ 960 lm (Çizelge 5 ten) Φ Lamba sayısı: n Φ Φ adet75Wlık lamba kullanılır. Toplam lamba gücü: P n P P W P 300 W Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-68

35 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-69 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-70

36 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-71 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-72

37 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-73 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-74

38 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-75 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-76

39 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-77 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-78

40 Prof. Dr. İ.H. Altaş & Dr. E. Özkop Bölüm 4-79