TEDAŞ SEMİNERİ 23-24 OCAK 2007 AYDINLATMANIN TEMEL PRENSİPLERİ Prof. Dr. Sermin Onaygil İTÜ Enerji Enstitüsü Işık nedir? IŞIKIK = ENERJİ Işık, görsel g duyarlılığ ığa a neden olabilen radyasyon enerjisi şeklinde tanımlanabilir. femtometre 10-15 picometre 15 10-12 nanometre 10-9 micrometre 10-6 millimetre 10-3 metre 1 cosmic ray - ray gamma - X ray - 380nm U.V. I.R. GÖRÜLEBİLİR SPEKTRUM RADAR TV IŞIKIK 780nm mor mavi yeşil sarı kırmızı ELECTROMAGNET GNETİK DALGALAR
Spektral Duyarlık Göz z tüm t m radyasyonlara karşı aynı derecede duyarlı değildir. Max. duyarlık k 555 nm. dedir. 1 V(λ) V( ) VISIBLE SPECTRUM GÖRÜLEBİLİR R SPEKTRUM violet blue green yellow red 380 mor nm mavi yeşil 555 nm sarı kırmızı 780 nm 380 nm 555 nm 780 nm Gözün n spektral duyarlığı gözün n gündg ndüz (fotopik) görmesine g ait spektral duyarlık k eğrisi e ile açıklana klanır. Renk SıcaklS caklığı SICAK 1550 K 3000 K SOĞUK 5000 K Renksel Geriverim Özelliği Spektroradyometrik Diyagram Yüksek Basınçlı Sodyum B. Güç Dalga Boyu nm
Renk sıcaklıkları Genel amaçlı aydınlatmada, lamba renkleri üç ana grupda toplanmıştır. Ö Ö 3300K den 3300K den düşük düşük ısı ısı renkleri renkleri :: sıcak sıcak beyaz beyaz renkli renkli görünümlü görünümlü (ww). (ww). Ö3300K Ö3300K ve ve 5000K 5000K arası arası ısı ısı renkleri renkleri :: orta orta (doğal) (doğal) beyaz beyaz renkli renkli görünüm görünüm (nw). (nw). Ö5000K den Ö5000K den büyük büyük ısı ısı renkleri renkleri :: günışığı günışığı beyaz beyaz renkli renkli görünüm görünüm (tw). (tw). Renksel geriverim. Işık Işık kaynağı kaynağı Eşdeğer Eşdeğer ışık ışık kaynağı kaynağı 11? Renk benzerliği? 22? Renk benzerliği? 88? Renk benzerliği? Renk Renk karşılaştırması karşılaştırması :: Benzer Benzer renk renk Farklı Farklı renk renk R Raa == 100 100 R 100 Raa << 100 3
Lambaların renk sıcaklıkları ve renksel geriverimleri Renksel geriverim kategorileri 1 2 3 4 6000 C 6000 K 5000 C 5000 K Günışığı beyaz (tw) 4000 C_ 3000 C 4000 K _3000 K Doğal beyaz (nw) 2000 C_ 1000 C 2000 K _1000 K Sıcak beyaz (ww) 100-85 84-70 69-40 < 40 0 C_ -273 C 0 K, Mutlak Sıfır Benzer renk ısıları, TC Renk geriverimleri IŞIK AKISI Işık k akısı,, bir ışık k kaynağı ğının n birim zamanda yaydığı toplam ışık k miktarı ile ilgili bir kavramdır. r. IŞIK AKISI BİRİMİ : lumen (lm) veya: Işık k kaynağı ğından çıkan ve normal gözün g n gündg ndüz görmesine ait spektral duyarlık k eğrisine e göre g değerlendirilen erlendirilen enerji akısı olarak tanımlan mlanır.
Etkinlik Faktörü Işık k kaynaklarının şebekeden çektikleri güçg ile yaydıklar kları ışık akısı arasında sabit bir oran yoktur. Işık k Akısı Güç Bazı örnekler = ETKİNL NLİK K FAKTÖRÜ Lamba tipi BİRİMİ : lm/w Güç (W) Işık akısı (lm) Etkinlik faktörü (lm/w) Bisiklet farı 3 30 10 Akkor telli lamba 75 900 12 Flüoresan 58 5200 90 Yüksek basınçlı sodyum 100 10500 105 Alçak basınçlı sodyum 180 32000 178 Yüksek basınçlı civa 1000 58000 58 Metal halojen 2000 190000 95 Işık Şiddeti Işık şiddeti, birim zamanda belli bir doğrultuda yayılan ışığın n yoğunlu unluğu u ile ilgilidir. veya: belli bir doğrultuda birim uzay açıa içinden inden yayılan ışık k akısı olarak da tanımlanabilir. UZAY AÇI IŞIK ŞİDDETİ BİRİMİ : kandela (cd) 1 candela = 1 lumen 1 steradyan
Aydınlık Düzeyi Aydınl nlık k düzeyi, d bir yüzeyin y birim alanına na birim zamanda düşen ışık k akısı miktarıdır. r. Tanım m olarak, aydınl nlık k düzeyid yüzeyin ışık akısının n o yüzeyin y alanına na bölümüne b eşittir. e ALAN AYDINLIK DÜZEYİ BİRİMİ : lux 1lumen 1 lux = 1m 2 Parıltı Parılt ltı,, yüzeyin y birim alanından ndan belli bir doğrultuda yayılan ışık şiddeti ile ilgili bir kavramdır. r. PARILTI BİRİMİ : kandela / metre kare (cd/m 2 ) Işık k yayan yüzey y kendisi ışık üreten bir lamba veya ışık k geçiren bir armatür r yüzeyi y gibi birincil ışık k kaynağı olabileceği i gibi, başka kaynaktan ulaşan an ışığı yansıtan ikincil bir ışık k kaynağı da olabilir. Aynı aydınl nlık k düzeyi d ile aydınlat nlatılmış olsalar bile, eğer e er yüzeyler y farklı yansıtma özelliklerine sahipse, parılt ltıları da farklı olacaktır.
Parıltı Örnekleri Flüores oresan lamba Ayın n yüzeyiy 5 000 to 15 000 cd/m 2 2 500 cd/m 2 30 lux yapay Güneşin yüzeyiy aydınlatma altındaki yol yüzeyiy 2 000 000 000 cd/m 2 2 cd/m 2 Aydınlatma kavramları Işık akısı Parıltı L Aydınlatma Şiddeti E Yüzey yansıtma çarpanı j
Işık Kaynakları (Lambalar) ENKANDESEN(Akkor Telli) DEŞARJ Işık Kaynakları (Lambalar) ENKANDESEN DEŞARJ
DEŞARJ LAMBALARI GAZ BASINÇ GÖRÜNÜM Civa Alçak Civa Yüksek Civa + metal halojen Sodyum Yüksek Alçak Sodyum Yüksek Bazı lambaların n Spektroradyometrik Diyagramları Gün Işığı Akkor Telli Lamba Yüksek B. Sodyum B. Yüksek B. Civa B. Tüp Fluoresan Alçak B. Sodyum B. Tüp Fluoresan
Yol Aydınlatmasında Kullanılan Lambaların Karakteristik Özellikleri Gücü (W) Yüksek B. Civa Buharlı 50 400 Yüksek B. Sodyum Buharlı Ateşleyicisiz 110 350 Elips (fl. kaplı) 70 400 Şeffaf tüp 70 400 Alçak B. Sodyum B. 26 131 Metal Halojen Lamba 70 400 Balast kaybı (W) 9-25 15-35 20-40 15-50 Işık akısı (lm) 1800 22000 8000 34000 5600 47000 6600 55500 32-43 3500 25000 19-60 5500 45000 Etkinlik f. (lm/w) Ekonomik ömür (saat) 31-52 15 000 64-88 7 000 82-107 18 000 87-123 20 000 57-145 13 500 62-98 6 000 9 000 EKONOMİKÖMÜR İstatistiksel bakımdan değerlendirmeye yetecek sayıda lambadan oluşan bir aydınlatma tesisinde, 100 saat kullanmadan sonraki toplam ışık akısının lambaların kullanılmaz hale gelmeleri ve ışık akılarının azalmalarından dolayı yaklaşık % 30 değer kaybetmesi için geçen süredir.
ORTALAMA ÖMÜR İstatistiksel bakımdan değerlendirmeye yetecek sayıda lambadan oluşan bir aydınlatma tesisinde, normal şartlarda lambaların % 50 sinin kullanılmaz hale gelmesi için geçen süredir. Lamba ömrüne bir örnek : 10 000 saat Ömür Boyu Kullanılabilme Işık Akısı Azalması Lumen Kullanım Zaman (saat)
Lamba ömrüne bir örnek : 7 000 saat Ömür Boyu Kullanılabilme Kullanım Işık Akısı Azalması Lumen Zaman (saat) AYDINLATMA ARMATÜRLERİ Olması Gereken Özellikler : Çıplak lambanın ışık dağılım eğrisine kumanda etmek ve ona istenilen ışık dağılım eğrisi şeklini vermek, İçindeki lamba veya lambaların elektriksel bağlantılarını sağlamak, İçindeki ortam sıcaklığını, ışık kaynağının kararlı çalışması için gerekli olan düzeyde tutmak,
AYDINLATMA ARMATÜRLERİ Kamaşmayı önlemek, Olması mümkün her türlü değişik ortam koşulunda lamba ve aksamını korumak, Kolay tesis edilebilir ve bakım yapılabilir olmak, Estetik hislere ve konfor gereksinmesine yanıt vermek, Ekonomik olmak. C-γ KOORDİNAT SİSTEMİ C Düzlemlerinin Dönme Ekseni C=180 C=90 =180 C=0 C=270 Axis of tilt =0 Page : C-plane C=180 C=90 C=0 C=270
Yol aydınlatma armatürünün ışık şiddeti tablosuna bir örnek Yol aydınlatma armatürünün ışık dağılım eğrileri
Bir endüstriyel aydınlatma armatürünün ışık dağılım eğrisi IŞIK DAĞILIM EĞRİLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI MC1 SON-T 70W Fluo 2x40w HPL-N 125w
ARMATÜRLERDE TOZ VE NEME KARŞI KORUMA (IP SINIFLANDIRMASI) Aydınlatma armatürleri yabancı cisimler, toz ve rutubete karşı koruma derecelerine göre IES standartlarına uygun IP(International Protection ) numaralarına göre sınıflandırılmaktadır. IP (X 1 ; X 2 ) birinci rakam yabancı cisim ve toz girişine ; ikinci rakam ise su sızdırmazlığına karşı koruma sınıfını ifade etmektedir. TOZA KARŞI KORUMA RUTUBETE KARŞI KORUMA İlk Rakam Koruma Derecesi İkinci Rakam Koruma Derecesi 0 Korumasız 0 Korumasız 1 50 mm.den büyük çaplı katı cisimlere karşı 2 12 mm.den büyük çaplı katı cisimlere karşı 3 2.5 mm.den büyük çaplı katı cisimlere karşı 4 1.0 mm.den büyük çaplı katı cisimlere karşı 1 Su sızmalarına karşı 2 15º açıyla gelen su sızmalarına karşı 3 Su sıçratmalarına karşı 4 Su püskürtmelerine karşı 5 Toza karşı korumalı 5 Su jetlerine (hortum) karşı 6 Toz geçirmez 6 Ağır dalgalara karşı 7 Daldırma etkilerine karşı 8 Su altında kullanılabilir
Normal Endüktif Balastlara Göre YFEB ların Üstünlükleri ve Sakıncaları Lambanın vetümaydınlatma sisteminin etkinlik faktörünü artırır. Işık titreşimlerini ve stroboskobik olayları önler. Startere gerek kalmadan lambanın aniateşlemesini sağlar. Lambaların ömrünü uzatır. Kompanzasyona gerek kalmayacak şekilde sistemin güç faktörünü yükseltir. Işık akısının istenilen oranda azaltılıp, çoğaltılmasına imkan tanır. Sıcaklık yükselmesi az olduğundan ısı kayıpları da azalır. Buna bağlı olarak soğutma giderleri ve yangın tehlikesi de azalır. Uğultu ve vızıltı gibi gürültülerin oluşması önlenir. Normal Endüktif Balastlara Göre YFEB ların Üstünlükleri ve Sakıncaları Hafiftirler. Bu durum armatür ve tavan tasarımında kolaylık sağlar. Bir balastla iki lamba çalıştırılabilmesine olanak verir. Sistem doğru gerilimle de beslenebilir. Fakat sistem doğru gerilimle beslendiği zaman aynı gerilim kademesinde alternatif gerilimle beslenmesine göre vereceği ışık akısı %20 daha az olacaktır. Balast kayıpları genelde lamba gücünün %10 u kadardır (Normal balastlarda %20). Böylece aynı güçte %10 fazla ışık akısı veya aynı ışığı %10 daha az güç ile elde edebilmemiz mümkündür.
Işık Akısının Çevre Sıcaklığına Bağlı Değişimi Işık Akısı(%) MANYETİK BALASTLI FLÜORESAN LAMBA Sıcaklık( C) Elektronik Balastlı Flüoresan Lambada Işık Akısının Sıcaklığa Bağlı Değişimi Işık Akısı (%) Sıcaklık( C)