1. Bir ışık kaynağının optik parametrelerini tanımlamak için kullanılan temel terimler nelerdir?
Genel olarak, bir ışık kaynağının yaydığı ışığı tanımlayan parametreler arasında, aşağıdaki şemada gösterildiği gibi, parlaklık, ışık akısı, ışık şiddeti ve aydınlatma bulunur.
Işık akısı, bir ışık kaynağının birim zamanda yaydığı ışık miktarıdır ve lümen (lm) cinsinden ölçülür. Bu değer, ışık kaynağının yaydığı toplam ışık miktarını tanımlar; ışık akısı ne kadar büyükse, o kadar fazla ışık yayar. Işık gücüyle doğru orantılıdır.
Bir ışık kaynağının belirli bir yönde birim katı açı başına yaydığı ışık akısı, o yöndeki ışık kaynağının ışık şiddeti olarak tanımlanır ve kandela (cd) cinsinden ölçülür. Işık şiddeti, noktasal bir ışık kaynağına atıfta bulunur ve ışık kaynağının ne kadar parlak olduğunu açıklar. Işık şiddeti ne kadar yüksekse, ışık kaynağı o kadar parlak görünür ve aynı koşullar altında, o ışık kaynağı tarafından aydınlatılan nesneler de daha parlak görünür.
Parlaklık, bir ışık kaynağının yüzeyinden yayılan ışığın yoğunluğunu tanımlayan fiziksel bir niceliktir. İnsan gözü bir ışık kaynağını bir yönden gözlemlediğinde, o yöndeki ışık yoğunluğunun, göz tarafından görülen ışık kaynağının alanına oranı, birim izdüşüm alanı başına parlaklık, yani birim izdüşüm alanı başına ışık yoğunluğu olarak tanımlanır. Parlaklığın birimi kandela/metrekare (cd/m²)'dir. Parlaklık, insan gözünün ışık yoğunluğu algısıdır.
Aydınlatma şiddeti, aydınlatılan bir yüzeyin birim alanına düşen ışık akısını ifade eder ve lüks cinsinden ölçülür. Aydınlatma şiddeti, çevresel koşulların önemli bir göstergesidir. Ay ışığı olan bir gecede aydınlatma şiddeti tipik olarak 0,02–0,3 lüks; bulutlu bir günde dış mekan aydınlatması tipik olarak 50–500 lüks; güneşli bir günde ise iç mekan aydınlatması tipik olarak 100–1000 lüks'tür. Okuma için gereken aydınlatma şiddeti genellikle 50–60 lüks'tür.
2. Işık dağılım eğrisi nedir? Işık dağılımı neden gereklidir?
Işık dağılım eğrisi, bir ışık kaynağının veya aydınlatma armatürünün uzamsal ışık şiddeti dağılımını tanımlayan bir eğridir. Işık akısı, ışık kaynağı sayısı ve aydınlatma armatürünün gücü gibi bilgileri kaydeder. Bir lambayı veya ışık kaynağını uzayda bir kürenin merkezine yerleştirdiğimizi ve ardından ışık dağılım eğrisini elde etmek için merkezden geçen bir kesitteki ışık şiddetini ölçtüğümüzü hayal edebiliriz. Elbette, ışık kaynağı veya lamba tarafından yayılan ışığın uzamsal dağılımını daha iyi anlamak için, ışık şiddeti verilerini birden fazla uzamsal açıda ölçebiliriz.
(Işık dağılım eğrisi, ışık kaynağının veya lambanın uzamsal ışık şiddeti dağılımını yansıtır.)
Bir ışık kaynağı ışık yaydığında, ışık ışınları her yöne doğru hareket eder. Bir ışık kaynağını istenen aydınlatma için kullanmak amacıyla, ışığı kontrol etmek ve istenen etkiyi elde etmek için uzamsal dağılımını yeniden ayarlamak üzere özel mekanizmalara ihtiyaç duyulur. Bu kontrole ışık dağılımı denir.
3. LED'lerin spektrumu, diğer aydınlatma armatürlerinin spektrumundan nasıl farklılık gösterir?
Spektrum, dağıtıcı bir sistem (prizma veya ızgara gibi) tarafından dağıtılan ve dalga boyuna (veya frekansa) göre sıralı olarak düzenlenmiş tek renkli ışığın desenidir. Buna optik spektrum da denir. Elektromanyetik spektrumun tamamı radyo dalgalarını, kızılötesi radyasyonu, ultraviyole radyasyonu ve X ışınlarını içerir. Bunlar dalga boyları bakımından farklılık gösterir. Spektrumun en büyük kısmı olan görünür spektrum, insan gözüyle görülebilen elektromanyetik spektrumun bölümüdür ve tipik görünür ışığı oluşturan dalga boyları 400 ile 760 nanometre arasındadır.
Günümüzde çoğu LED, bir veya daha fazla fosforu uyarmak için mavi bir LED çipi kullanır ve sonuç olarak mavi ışık ile fosforun yaydığı ışığı karıştırarak beyaz ışık üretir. Bu nedenle, tipik bir LED'in spektrumu genellikle ikiden fazla tepe noktasına sahipken, diğer dalga boyu aralıklarında nispeten düşük ışınım yoğunluğu bulunur.
(LED spektrumları ile diğer aydınlatma armatürlerinin spektrumları arasındaki farklar)
4. Renk sıcaklığı nedir? Farklı renk sıcaklıkları hangi duyuları uyandırır?
Renk sıcaklığı, bir ışık kaynağının renginin (renk yüzeyinin) bir ölçüsüdür. Bir ışık kaynağının yaydığı renk, belirli bir sıcaklıktaki bir kara cismin yaydığı renkle aynı olduğunda, o sıcaklıktaki kara cisim sıcaklığı, Kelvin (K) cinsinden ifade edilen ışık kaynağının renk sıcaklığı olarak tanımlanır. Çoğu aydınlatma kaynağı genellikle beyaz ışık olarak adlandırılan ışık yaydığı için, bir ışık kaynağının renk yüzeyi sıcaklığı veya ilişkili renk sıcaklığı, ışık renginin nispeten ne kadar beyaz olduğunu göstermek ve ışık kaynağının ışık rengi performansını ölçmek için kullanılır. CIE renk koordinat sistemindeki kara cisim eğrisi, aşağıdaki diyagramda gösterildiği gibi, bir kara cismin kırmızıdan turuncu-kırmızıya, sarıya, sarımsı beyaza, beyaza ve mavimsi beyaza dönüşme sürecini gösterir.
(Farklı renk sıcaklıkları farklı duygular uyandırır.)
Farklı ışık kaynaklarının farklı renk sıcaklıkları, farklı ışık renkleri üretir: daha yüksek renk sıcaklıkları, genellikle soğuk beyaz ışık olarak bilinen daha mavimsi bir ışık üretirken; daha düşük renk sıcaklıkları, genellikle sıcak beyaz ışık olarak bilinen daha kırmızımsı bir ışık üretir. 3300K'nin altındaki renk sıcaklıkları istikrarlı ve sıcak bir atmosfer yaratır; 3000 ile 5000K arasındaki renk sıcaklıkları orta düzeyde kabul edilir ve ferahlatıcı bir his sağlar; 5000K'nin üzerindeki renk sıcaklıkları ise serin bir his yaratır. Farklı ışık kaynaklarından gelen farklı ışık renkleri, en uygun ortamı oluşturur.