Işık Ölçüm Cihazı

Işık, çoğu canlı organizma ve bazı kimyasal süreçlerin işleyişi açısından büyük önem taşır. Belirli bir noktaya ulaşan ışınım, bir ışık ölçüm cihazı ile belirlenen parlaklık değerleri ve ışık rengiyle tanımlanabilir. Işık ölçüm cihazı ya da fotometre terimi, yalnızca ışığın özelliklerini ölçen cihazları değil, aynı zamanda ışık sensörleri yardımıyla incelenen maddenin ışık geçirgenliğini etkileyen büyüklükleri belirleyen cihazları da kapsar. Ancak, aşağıdaki metinde yalnızca ışık kaynaklarının ya da aydınlatılmış yüzeylerin ışık özelliklerine ilişkin ölçüm değerlerini belirlemeye yarayan cihazlara değinilecektir.

Işık ölçümlerinde, parlaklık ya ışık kaynağına ya da aydınlatılan yüzeylere göre belirtilir. Işık kaynağına göre, yayılan toplam ışık miktarı lümen (lm) cinsinden ifade edilen ışık akısı ile, ışığın belirli bir yönde yayılımını gösteren kandela (cd) cinsinden ışık şiddeti arasında ayrım yapılır. Işık şiddeti hesaplanırken, aynı zamanda ışığın yayılma açısı da dikkate alınır. Bir kandela, bir lümenin bir steradyan (uzaysal açı birimi) başına düşen değeri olarak tanımlanır. Günümüzde piyasada bulunan armatürler ve aydınlatma ürünlerinde genellikle ışık akısı, yani lümen değeri belirtilmektedir. Bu değerden ışık şiddetini (candela) hesaplamak için ışık kaynağı ışığı tüm yönlere eşit olarak yayıyorsa, lümen değeri 4π ile bölünmelidir, ışık sadece yarım küre şeklinde yayılıyorsa, lümen değeri 2π ile bölünerek ışık şiddeti bulunur.

Candela terimi, mum ışığına dayanmaktadır. Bu sayede kolayca akılda tutulabilir. Bir mum alevi, yaklaşık olarak bir candela (cd) ışık şiddetiyle ışık saçar. Buna karşılık, parlak bir ateşböceği yalnızca yaklaşık 0,004 candela ışık yayar. Motorlu taşıtlardaki gündüz farları ise en az 400 candela ışık şiddetine sahiptir. Bir kara taşıtının tüm uzun farları, toplamda 225.000 candela'dan daha fazla parlaklıkta ışık yayamaz. Denizcilikte yön bulmak amacıyla kullanılan deniz fenerleri ise örneğin 35.000.000 candela seviyesinde ışık yayabilir. Aydınlatma armatürlerinin ve ışık kaynaklarının ışık akısı ve ışık şiddeti, genellikle ürün geliştirme sürecinde ve üretici firmalarda kalite kontrol aşamasında özel bir ışık ölçüm cihazı ile belirlenir.

Işık akısı ve ışık şiddeti, farklı ışık kaynaklarının ışık performanslarının karşılaştırılmasını sağlarken; aydınlatma şiddeti, belirli bir yüzeye ne kadar ışık düştüğünü ifade eder. Aydınlatma şiddeti, yüzeye bağlı bir büyüklük olarak "lüks" birimiyle belirtilir. Bir lüks, metrekare başına bir lümen olarak tanımlanır. Güneş, çok güçlü bir ışık kaynağı olmasına rağmen, bir ışık ölçüm cihazı olmadan da bir yüzeye düşen ışığın aydınlığı, ışık kaynağından uzaklaştıkça azaldığı gözlemlenebilir. Ancak, ışığın yüzeye ulaşmasını yalnızca mesafe değil; ek ışık kaynakları, gölgelenmeler, zayıflatmalar ve çevredeki yüzeylerden yansıyan ışıklar da etkiler. Yapay aydınlatma elemanlarının ışık şiddeti ise zamanla yaşlanma veya kirlenme nedeniyle azalabilir. Bu nedenle, aydınlatma şiddetinin sadece kurulum sonrası değil, ilerleyen dönemlerde de düzenli aralıklarla uygun bir ışık ölçüm cihazı ile yerinde kontrol edilmesi faydalıdır. Güneş ışığından yararlanmayı amaçlayan teknik sistemlerde ise kurulum öncesinde hangi düzenlemenin en verimli sonucu vereceğini belirlemek için ışık ölçüm cihazı ile ölçüm yapılması önerilir. Kurulumdan sonra ise sistemin, üzerine düşen ışık miktarına bağlı olarak vaat edilen performansı sağlayıp sağlamadığı kontrol edilebilir.

Öncelikle bir ışık ölçüm cihazı, ölçüm amacı için uygun olmalıdır. Burada yalnızca ışık akısı mı, ışık şiddeti mi yoksa aydınlatma düzeyi mi ölçülecek sorusu önemli değildir. Işığın ağırlıklı olarak insanlar, bitkiler ya da teknik amaçlar için kullanılıp kullanılmayacağı da dikkate alınmalıdır. Çoğu ışık ölçümünde, belirli noktalarda ilgili aydınlatma amacına göre ulaşılan aydınlatma düzeyi ölçülmek istenir. Her ne kadar tüm ölçümler lüks (lux) biriminden yapılsa da, aynı konumda ve aynı aydınlatma koşullarında farklı cihazların ölçüm değerleri önemli ölçüde farklılık gösterebilir.

Bir ışık ölçüm cihazının uygulamaya uygun doğru değerleri verebilmesi için aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:

Aydınlatma düzeyi, insan görme algısına göre mi yoksa başka amaçlar için mi ölçülmelidir?
DIN EN 13032 standardının 1. bölümünde, Ek B'de, bir ışık ölçüm cihazında ölçüm sonucunu etkileyen birçok cihaza özgü parametre açıklanmaktadır. Çalışma alanlarında, dinlenme odalarında, oyun ve spor alanlarında ve ulaşım yollarında yapılan aydınlatma düzeyi ölçümlerinde, ölçümün insan gözünün spektral duyarlılığına uygun olarak yapılması büyük önem taşır. Işık ölçüm cihazı, farklı ışık kaynaklarının görünür spektrumunu bu spektral duyarlılığa göre algılayıp değerlendirebilmelidir. Ayrıca, eğik açıyla gelen ışığın da ölçülebilmesi gerekmektedir. Diğer kullanım amaçları için ise, ultraviyole ve kızılötesi ışığa duyarlılık, polarize ışığın değerlendirilmesi ve zamanla değişen ışığın analiz edilmesi gibi kriterler büyük önem taşıyabilir.

Işık ölçüm cihazıyla ışığın renk sıcaklığı da belirlenmeli mi?
Ek donanıma sahip bir ışık ölçüm cihazı, ışık renklerinin ölçümünde de kullanılabilir. Işık renginin algılanmasında, ışınımın dalga boylarının ya da frekanslarının dağılımı belirleyici bir özelliktir. Işık rengi yalnızca aydınlatılan yüzeylerin algısını etkilemekle kalmaz, aynı zamanda canlılardaki birçok hücresel aktiviteyi de etkiler. Işığın renk koordinatları, üçlü toplamsal renk modellerinde ana renkler olarak ifade edilebilir. Örneğin CIE-RGB renk uzayında kırmızı, yeşil ve mavi değerleri olarak ve CIE-XYZ renk uzayında X, Y ve Z değerleri olarak. Işık rengini ölçen birçok cihaz modeli, yalnızca bu ana renklerin sayısal değerlerini vermekle kalmaz, aynı zamanda ölçülen ışığın renk dağılımını renkli cihaz ekranında grafiksel olarak da gösterir.

Işık ölçüm cihazı sürekli olarak aynı pozisyonda mı yoksa farklı ölçüm noktalarında mı kullanılacak?
Bir ışık ölçüm cihazı, belirli bir yerdeki ışık koşullarının sürekli izlenmesi için mi yoksa farklı noktalarda ölçüm yapılması için mi kullanılacağına göre, cihazdan beklenen gereksinimler değişiklik gösterir. Işık hassasiyeti yüksek bir üretim sürecinde sabit (istasyon) olarak kullanılacak bir ışık ölçüm cihazında, ölçüm değerlerinin doğrudan arayüzler üzerinden veri değerlendirme sistemlerine veya aydınlatma ya da gölgeleme sistemlerini kontrol eden cihazlara aktarılması uygun olur. Mobil olarak, çok sayıda farklı ölçüm noktasında kullanılacak cihazlarda ise, ölçüm verilerinin saklanabilmesine özellikle dikkat edilmelidir. Bazı özel ölçüm koşullarında ise, cihazın harici bir sensöre sahip olması avantaj sağlar. Bu sayede cihaz, sensör gölgelenmeden kolayca okunabilir ve kullanılabilir.

Işık ölçüm cihazının ölçüm aralığı ve hassasiyeti nasıl olmalıdır?
Ölçüm aralığı, uygulamanın gereksinimlerine göre belirlenir. Çoğu iç mekan (oturma alanları) ışık ölçümünde, 2.000 lux veya 10.000 lux’e kadar bir ölçüm aralığı yeterli olur. Ancak, yüksek ışık gereksinimi olan çalışma alanlarında ve dış mekanlarda gün ışığının yüksek aydınlatma düzeylerinin doğru ölçülmesi gerektiğinde, ölçüm aralığı en az 100.000 lux veya daha fazla olmalıdır.

Bir ışık ölçüm cihazı, doğruluk seviyesine göre DIN 5032 Bölüm 7’ye göre doğruluk sınıflarından birine atanır. Bu doğruluk sınıfları, cihaz modellerinin seçimini kolaylaştırır. C sınıfı doğruluğa sahip bir cihaz, yalnızca yönlendirici (kılavuz) ölçümler için kullanılmalıdır. B ve A sınıfı cihazlarla, işletmelerde ve kamusal alanlarda aydınlatma ölçümleri yapılabilir. Özellikle hassas ölçümler için ise en yüksek doğruluk sınıfı olan L sınıfı ışık ölçüm cihazı tercih edilmelidir.

Işık ölçüm cihazının ihtiyaca göre kalibrasyonu ve ayarı yapılabilir mi?
Işık şiddetinin aşırı yüksek veya düşük olmasının kritik etkiler yaratabileceği uygulama alanlarında, kullanılan ölçüm cihazının doğru ve güvenilir çalışması sağlanmalıdır. Bu doğrultuda, ölçüm cihazının doğruluk performansı, standartlaştırılmış ve kontrollü test koşulları altında kalibrasyon prosedürleri ile doğrulanır. Bazı cihaz modelleri kullanıcı tarafından ayarlanabilir özellikte olup, bu cihazlar ihtiyaç duyulduğunda yeniden kalibrasyon ve ayar işlemi yapılarak ölçüm sonuçlarının hassasiyeti optimize edilir.