EELM458 Elektrik Mühendisliğinde Aydınlatma Bölüm 1:
Aydınlatma Aydınlatma bir mekân süsleme yöntemi ya da karanlıktan bir şekilde kurtulma aracı değildir. Bir yandan görsel algılamanın en iyi koşullarda gerçekleşmesini amaçlarken, öte yandan bunun ilk yapım giderleri ve kullanım harcamaları bakımından en ekonomik bir çözümle elde edilmesini, insan doğasına uygunluğunu, sonucun estetik değerler ve mimariye uyum bakımından da doyurucu olmasını sağlamaya çalışır.
Aydınlatmanın Konusu Aydınlatmanın temel konusu: Işığın üretimi, dağıtımı, ekonomisi ve ölçülmesidir. Ayrıca aydınlatma ışığın insan bünyesindeki etkilerini de inceler İyi Bir Aydınlatma: Gözün kontrast duyarlılığı, keskinliği, görme hızı, renk duyarlılığı artar kamaşma önlenir yani görme yeteneği artar. Göz sağlığı korunur Kazalar azalır Yapılan işin verimi yükselir, ticarette iş hacmi büyür, ekonomik potansiyel artar Güvenlik sağlanır Estetik hislere ve konfor gereksinimine yanıt verir.
AydınlatmaTekniği: Temel konusunu ışığın üretimi, kullanımı ve dağıtımı, ekonomisi ve ölçülmesi oluşturan yol, yöntem ve becerilerdir.
Aydınlatmanın Amacı İyi bir aydınlatmada, tatmin edilecek ihtiyaçlardan birine öncelik verilir ve ana amaç bu öne çıkan gereksinime cevap vermek olur. Fizyolojik Aydınlatma Amaç cisimleri şekil, renk ve ayrıntıları ile rahat ve hızla görebilmektir. Aydınlatma tesisinin ekonomik olması da çok önemlidir. (Depo, otoyol, tünel vb.) Dekoratif Aydınlatma Amaç görülmesi istenen cisimleri bütün ayrıntılarıyla göstermek değil, daha çok estetik etkiler uyandırmak ve sıcak bir atmosfer oluşturmaktır. Gece kulübü aydınlatması bu grubun en iyi örneğidir. Fizyolojik Dekoratif Aydınlatma Amaç cisimleri şekil, renk ve ayrıntıları ile rahat ve hızla görülmesi olduğu gibi, estetik etkiler uyandırmak ve sıcak bir atmosfer oluşturmaktır. Aydınlatma tesisinin ekonomikliği ikinci plandadır. (ev, otel, restoran, park, bahçe vb.) Dikkati çeken aydınlatma Amaç dikkati çekmek yani reklam yapmaktır. Yüksek parıltılar, renkli ışıklar, şekiller yanıp sönen düzenler kullanılır. (Reklam panoları, mağaza vitrinleri vb.)
Aydınlatma Türleri(Işığın kökenine göre) Doğal Aydınlatma Ana kaynağı güneş olan gün ışığının, görsel konfor gereksinmelerini karşılamak üzere tasarlanan aydınlatma sistemidir. Yapma (Yapay) Aydınlatma Yapay ışık kaynaklarından üretilen ışığın, görsel konfor gereksinmelerini karşılamak üzere tasarlanan aydınlatma sistemidir. Bütünleşik Aydınlatma Görsel konfor gereksinmelerini karşılamada, gün ışığının yetersiz kaldığı durumlarda takviye edici olarak yapay ışığın kullanıldığı aydınlatma sistemidir.
Aydınlatma Türleri (Aydınlatılan yere göre) İç Aydınlatma Çeşitli yapısal öğelerle dış çevreden ayrılmış, iç mekanların aydınlatma sistemini konu alır. (Kapalı alanlar) Dış Aydınlatma Bina dışı çeşitli ölçekteki çevrenin aydınlatma sistemini konu alır. (Yol, meydan, spor alanı, rıhtım, gar vb.)
İç Aydınlatma Aydınlatma aygıtının türüne ve yerleştirilmesine bağlı olarak,çalışma düzlemine direkt ulaşan ışığa ilaveten tavan ve duvarlardan yansıma yolu ile de erişilebilir. Aydınlatma aygıtının türüne göre Direkt Aydınlatma Aydınlatma aygıtından çıkan ışık akısının %90-100 ü alt yarı uzaya gidiyorsa Yarı Direkt Aydınlatma Aydınlatma aygıtından çıkan ışık akısının %60-90 ı alt yarı uzaya gidiyorsa Karma Aydınlatma Aydınlatma aygıtından çıkan ışık akısının %40-60 ı alt yarı uzaya gidiyorsa Yarı Endirekt Aydınlatma Aydınlatma aygıtından çıkan ışık akısının %10-40 ü alt yarı uzaya gidiyorsa Endirekt Aydınlatma Aydınlatma aygıtından çıkan ışık akısının %0-10 ı alt yarı uzaya gidiyorsa
Işık ve Görme Olayı Görme Olayı: İnsan çevresiyle duyu organları yardımı ile ilişki kurar. Duyu organlarının en önemlilerinden biri görme organıdır. Görme organı iki göz, görme sinirleri ve beyindeki görme merkezinden oluşur. Görme olayı ışığın göze gelmesiyle başlar. Gözün ağ tabakasında yutulan ışık, tepkiler meydana getirir ve bunlar görme merkezine iletilir. Görme merkezinde bir araya getirilen tepkiler yorumlanıp bir karara varıldıktan sonra algı oluşur ve görme olayı tamamlanır. Görme olayının gerçekleşebilmesi için baktığımız varlıkların bir ışık kaynağı tarafından aydınlatılması ve bu varlıklardan gözümüze ışık gelmesi gerekir. Dolayısıyla karanlık ortamda görme olayı gerçekleşmez.
Işık ve Görme Olayı Işık Işık göze etki eden özel bir enerji şekli olup, dalga veya foton şeklinde yayıldığı kabul edilir. Dalga ve foton teorileri birbirini tamamlar ve aynı gerçeğin iki farklı yönünü oluşturur.
Elektromanyetik Dalgalar İçinde Işığın Yeri Elektromanyetik dalgalar dalga boyu veya frekans bakımından çok geniş bir bölgeyi kapsar. Bu dalgalar dalga boylarına göre sıralanacak olursa elektromanyetik spektrum (tayf) elde edilir.
Elektromanyetik Dalgalar İçinde Işığın Yeri
Görünür Işık 380 nm ile 780 nm arasındaki dalga boyuna sahip ışımalar gözle görülebilirler. Gözle görülebilen spektrumun en küçük dalga boylu ışımaları mor renge, en büyük dalga boylu ışımaları ise kırmızı renge karşılık olurlar. Gerçekte 380 nm den 780 nm ye kadar sonsuz sayıda dalga boyu olduğundan mordan kırmızıya kadar sonsuz sayıda renk vardır. Pratikte renkler 6,7,8,12 ve 24 renkli sistemler olarak sınıflandırılır.
Işık Kaynakları Işık kaynakları; ışığın üretimi, geometrik şekli ve ışığınkökenine, ışığın rengine göre sınıflandırılır.
Işık üretimleri açısından; Birincil ışık kaynakları; kendi kendilerine ışık yayabilirler. (güneş, mum, akkor telli lamba, vb.) İkincil ışık kaynakları; birincil ışık kaynaklarından aldıkları ışığı yansıtarak ya da geçirerek ışık yayarlar. (ay, atmosfer, pencere, duvar yüzeyi, vb.)
Geometrik biçimlerine göre; Noktasal ışık kaynakları; uygulama olarak aydınlatacağı yüzeylere uzaklığı, kendi çapının ortalama üç katından fazla olan ışık kaynakları noktasal ışık kaynağı olarak adlandırılır. Çizgisel ışık kaynakları; boyları yanında enleri çok küçük olan ve bu nedenle hesaba katılmayan ışık kaynakları ise çizgisel ışık kaynakları olarak adlandırılır. (Flüoresan Lambalar) Yüzeysel ışık kaynakları; ışık kaynağı ışıklı bir düzlem şeklinde ise bu ışık kaynağı düzlemsel varsayılabilir.
Işığın kökenine göre; Doğal ışık kaynakları: güneş, gökyüzü, pencere, vb., Yapma (yapay) ışık kaynakları, mum, akkor telli lamba vb.
ışığın rengine göre Sıcak Beyaz, Doğal Beyaz ve Gün Işığı Beyazıdır.
Fiziksel Kavramlar Yansıtma, geçirme, yutma olayları Işınlar iki ortamı birbirinden ayıran bir yüzeye rastladığında, bu üç olaya değişik kombinasyonlarda maruz kalırlar. Yansıtma ve geçirme olayları, yüzeyin fiziki özellikleri ile ilgili olarak düzgün (yani belirli açılar altında) veya dağınık olurlar.
Yansıtma Muntazam/aynasal yansıtma Bir yüzeye gelen ışınların varış noktasındaki yüzeyin normaline göre simetrik doğrultuda yansımasıdır. (pencere camı, su, ayna vb.) Mükemmel Dağınık yansıma Sonsuz küçük bir yüzey elemanına gelen ışık demetinin her türlü gözlem doğrultusunda parıltı sabit olacak şekilde yansımasıdır. (Mat kağıt, kireç, yarı saydam yüzeyler vb.) Yarı muntazam / yarı dağınık yansıtma Sonsuz küçük bir yüzey elemanına gelen ışınların gelişigüzel bir oranda aynasal ve dağınık yansıma kanunlarına göre yansımasıdır.(emaye, kalın opal camlar, vernikli yüzeyler vb.)
Kırılma Saydam ortamdan bir diğer saydam ortama geçen ışıkayırıcı bir yüzeye çarptığında doğrultusu değişir. Dalga boyu küçük olan ışınlar büyük olanlara göre daha çok kırılırlar. Mavi-mor ışınlar, kırmızı-turuncu ışınlardan daha fazla doğrultu değiştirir. Güneşten gelen mavi ışınların atmosferden daha fazla kırılarak geçmesi sonucu gökyüzü mavi görünür.
Geçirme Muntazam geçirme Dağınık geçirme Karışık geçirme
Doğru Aydınlatma Nasıl Olmalı? İyi bir aydınlatma için, aydınlatmanın yeterli yeğinlikte (şiddette) olması tek koşul değildir. Bunun yanında, bir iş yerinin aydınlatma düzeni başka koşulları da içermelidir. Bu koşullar şöyle sıralanabilir: 1. Aydınlatma düzeyi yeterli olmalıdır: Tüzükler, Yönetmelikler ve Standartlarda belirtilen değerler. 2. Kullanılan ışığın niteliği uygun olmalıdır: Uzmanlar, en iyi ışığın beyaz ışık (günışığı) olduğunu belirtmektedir. Bu nedenle beyaz ışıktan, olanaklar elverdiğince yararlanmak gerekir. Günışığının yetersiz kaldığı durumlarda ve gece çalışmasında, günışığına benzeyen ışıklardan yararlanılmalıdır. 3. Aydınlatma tekdüze olmalıdır : Çalışılan yüzeyin her yanındaki aydınlatma düzeyi eşit olmalıdır. Tek düzelik sağlanmazsa, göz değişik aydınlatma düzeylerine kendini uyumlamak için çaba harcayacağından çabuk yorulacaktır. Tek düzeliği sağlamak için yaygın ışınlar veren ışık kaynakları kullanmak ve bunları birbirine yakın yerleştirmek gerekir. 4. Aydınlatma durağan olmalıdır : Aydınlatmanın diğer bir koşulu durağan, yani sabit olmasıdır. Işık kaynağı titreşim yapmamalıdır. Titreşime, ışık kaynağının parlaklığındaki hızlı değişme sebep olduğundan, göz bu hızlı değişikliklere uyabilmek için aşırı çaba harcar ve çabuk yorulur. Akkor telli lambalar titreşim yapmazlar. Floresan lambaların ışınlarıysa, titreşim yaparlar. Bu titreşmeyi ikili veya üçlü bağlantılarla yok etmek mümkündür.
Doğru Aydınlatma Nasıl Olmalı? 5. Aydınlatma göz kamaşmasına neden olmamalıdır: Işık kaynağının, göz kamaşmasına neden olmaması için, görme alanı içine düşen ışık kaynaklarının maskelenmesi gerekir. Bu maskelenmenin, lambayı tamamen kaplayacak biçimde olmasına özen gösterilmelidir. Göz yorgunluğuna ve başarının düşmesine neden olan göz kamaşması maskelenmemiş, yüksek güçlü ışıkların yanlış yerleştirilmesinden kaynaklanır. Özellikle duyarlı görmenin gerektiği ince işlerde, göz kamaşması ciddi yakınmalara neden olur. Bir ışık kaynağının göz kamaşmasına yol açıp açmadığını anlamak için basit bir test uygulanır: Çalışma pozisyonundaki bakış doğrultusuna yerleştirilmiş bir eşyaya bakılır ve ışık kaynağı bir kartonla maskelenir. Eğer, bu durumda bakılan eşyanın ayrıntıları daha iyi seçiliyorsa ışık kaynağı göz kamaşması yapmıyor demektir. Göz kamaşması, dolaylı ve dolaysız göz kamaşması olarak ikiye ayrılır. Dolaylı göz kamaşması, ışık kaynağından gelen ışınların parlak bir yüzeye çarparak yansıması ve bu yansıyan ışınların göze gelmesiyle oluşan kamaşmadır. Bunu önlemek için, ışık kaynaklarını tavana çok yakın yerleştirmemek, yaygın ışık veren ışık kaynakları kullanmak ve eşyaları mat renklere boyamak gerekir. Dolaysız göz kamaşması, doğrudan doğruya ışık kaynağından gelen ışınların gözde neden oldukları kamaşmadır. Örneğin, karşıdan gelen bir otomobilin farlarının yaydığı ışınların neden olduğu göz kamaşması, vb. gibi Bu tür göz kamaşmasından sakınmak için ışık kaynağını, bakış çizgisinin 60 üstüne yerleştirmek gerekir. Ayrıca yaygın ışık veren ışık kaynaklan kullanmak ve bunları maskelemek yararlı olur. 6. Çalışılan yüzeye gölge düşmemelidir : Çalışılan yüzeyde görmeyi güçleştirecek aşırı gölgelerin oluşmaması için ışık kaynaklarının doğru yerleştirilmesi, ayrıca ışık kaynaklarının ışığın bir kısmını tavana ve duvarların üst bölgelerine dağıtacak türde lambalıklarıniçine konması gerekir.
Doğru Aydınlatma Nasıl Olmalı? Göz Kamaşmasını Saptamaya Yarayan Basit Bir Test Bir malzemenin üzerine düşen ışığın geliş doğrultusunu değiştirerek, bazı kısımların daha kesin hatları ile görünmesini sağlamak ya da bazı kısımların göz alıcı, keskin görüntüsünü matlaştırmak mümkündür. Gölgeleme olarak bilinen bu işlem, endüstride ve özellikle kalite kontrol hizmetlerinde detayların görülmesini kolaylaştıran bir yaklaşımdır. Burada amaç, normal koşullarda çok iyi görülemeyen yüzeylerin daha iyi aydınlatılması ve ortam ışığında parlayan yüzeylerin gölgelendirilerek, netlikle görülmesini ve incelenmesini sağlamaktır.
İç Mekanda Doğru Bir Aydınlatmanın Sağladıkları Doğru aydınlatma, bir bölgenin görünümünü iyileştirerek görev performansını ya da oturanlar üzerindeki olumlu psikolojik etkileri arttırabilir. İç aydınlatma, genellikle ışık armatürleri kullanılarak gerçekleştirilir ve iç tasarım önemli bir parçasıdır. Aydınlatma aynı zamanda peyzaj projelerinin asıl bileşeni olabilir. Işık, mekana ait renklerin güzelliğini, mobilyalardaki detayları ve aksesuarları ortaya çıkaran önemli bir tasarım ögesidir. En iyi şekilde dekore edilmiş bir ortam bile doğru aydınlatılmamışsa yaşanabilirlik potansiyelini kaybedebilir. Işıkla, biçim ve dokular vurgulanmakta, sınırlar belirginleştirilmektedir. Başka bir değişle mekan, ışıkla son şeklini alarak ve anlam kazanır. Bu nedenle aydınlatma planının doğru yapılması son derece önemlidir.
Dikkat edilmesi gerekenler Bulunulan mekanlarda ve ortamlarda doğru aydınlatmayı sağlayabilmek ve sağlık açısından başta göz sağlığını koruyabilmek adına doğru bir aydınlatma sağlamak için; Aydınlık seviyesi Işık ve gölge yönü Işığın eşit dağılımı Işıktan yararlanma Işığın rengi Lamba ve armatür çeşidine dikkat edilmelidir.
Aydınlatma Tarihçesi Ampul ile ilgili ilk çalışmalar 1802 yılında İngiliz Humprey Davy tarafından, platin ince bir şeritten akım geçirilerek ilk enkandesan ışığının elde edilmesi ile başlamıştır. 1840 da Joseph Swan karbonize kağıt filamanını kullanarak ilk işlevsel ampulü yaptı ve 1860 da patentini aldı. 1859'da Kuzey Amerika'da petrolün bulunması ile gazyağı diğer bir kaynak olmuştur. Sir Elliot Thomas benzer teknolojiyi kullanarak ticari olarak uygun ampulü 1875 te üretti. Ayrıca ampul üzerindeki çalışmalarının ardından bambu filamanlı lambayı ortaya çıkardı. Enkandesan lambanın ve elektriğin gelişimine katkıda bulunmuş en önemli isim şüphesiz Thomas Edison dur. 1879'da T.A.Edison elektrik enerjisi ile çalışan, ampul olarak isimlendirilen, enkandesan (kızgıntelli akkorflamanlı) lâmbanın patentini aldı.
Aydınlatma Tarihçesi Edison sadece akkor aydınlatmayı oluşturmadı ayrıca akkor ışığını daha güvenli, pratik ve ekonomik hale getiren gerekli elementleri bulunduran elektriksel aydınlatma mekanizmasını geliştirdi. Evlerin pratik şekilde aydınlatılması konusunda da çalışmalar yaptı. H.Goebel, Edison'un patentini aldığı lâmbayı 1854'de kendisinin icat ettiğini iddia ettiyse de, patent davasını kaybetti ve icat Edison'a mal oldu. Kızgın telli lambada önce bambu lifi, takiben kömürleştirilmiş selüloz, osmiyum, tantal ve nihayet 1906'da tungsten flaman kullanıldı.
Aydınlatma Tarihçesi 1866'da W.Siemens tarafından ilk dinamonun gerçekleştirilmesi ile başlayan elektrik enerjisi üretimi ve dağıtım şebekelerinin yaygınlaşması ile elektrik enerjisi 1915'lerden itibaren aydınlatmanın temel enerjisi oldu. 1929'dan itibaren, önce flüoresan lamba olmak üzere ticari deşarj lâmbalar icat edildi, büyük gelişmeler gerçekleştirildi ve verimleri çok büyük oranda arttırıldı. 1980'de kompakt flüoresan lâmbalar imal edildi ve öteden beri bilinen halojen tungsten lâmbalar yaygınlaştı. 1990'larda ise LED(IşıkYayanDiyot)'ler aydınlatma uygulamalarına girdi.