Titreşim (Flicker)

Flicker İngilizce kökenli bir kelime olup Türkçe’de “Titreşim” olarak geçmektedir. Aydınlatma sektöründeki tanımı ise zamana bağlı olarak ışık miktarlarındaki ani değişimler veya dalgalanmalardır.

Çok hızlı giden bir aracın jantına dikkatli bakarsanız tekerinin sanki dönmediğini hissederiz. Ya da devir hızı çok yüksek olan bir dişli mekanizmasının hareket etmediği izlenimine kapılırız.

Aslında ışık kaynağının olduğu her yerde titreşim kaçınılmaz olarak karşımıza çıkıyor. Buradaki en kritik nokta bu titreşimlerin insanlar tarafından algılanma derecesidir.

Televizyon izlerken ya da bilgisayar ekranına bakarken herhangi bir titreşim görmezsiniz fakat cep telefonunuzun kamerasını açıp oradan baktığınızda sürekli kayan bir ekran görüntüsü ile karşılaşırsınız. ( Son zamanlarda televizyon ve bilgisayar teknolojisindeki gelişmeler sayesinde bu sorun ortadan kaldırılmaya çalışılmaktadır.)

Daha belirgin olan bir yöntem ise sokak lambalarının altına geçip ışığa baktığınızda herhangi bir sorun görmezken yüksek bir tepeden şehir aydınlatmasına baktığınızda sürekli titreşen ışıklar görürsünüz.

 

 

 

 

 

 

Işık Titreşiminin Görüldüğü Aydınlatma

Bunun temelinde insan gözünün ışık kaynağından çıkan ışığın dalgalanma sayısını fark edebilmesi vardır. Bu titreşimlerin belirlenmesinde kullanılan Hz (Hertz) kavramı; saniye başına düşen devir sayısını temsil etmektedir. Örneğin; 50Hz demek, ışığın saniyede 50 kez yanıp sönmesi anlamına gelmektedir. Bir armatürden çıkan ışık kaynağının frekans (Hz) değeri ne kadar yüksek olursa insan gözü tarafından titreşimin algılanması da o kadar zorlaşır.

3 ila 70 Hz arasındaki titreşimler insan gözü tarafından algılanır ve son derece rahatsız edici olabilir. Hatta ritmik tekrarlayan, yanıp sönen ışıklar ve geometrik desenler hassas bireylerde nöbetleri (özellikle epilepsi hastaları için) tetikleyebilir.

Diğer taraftan, 70-160 Hz aralığında titreşimli ışığa uzun süreli maruz kalan bireylerde (bazı insanlar bu frekanstaki dalgalanmayı algılayamayabilir), baş ağrısı ve görme bozukluklarına neden olduğu tespit edilmiştir. 200Hz üzeri titreşimler insan gözü tarafından algılanmamakta ve sağlık üzerinde etkisinin olmadığı kabul edilmektedir.

Bu bilgilerden yola çıkarak az önce televizyon ya da bilgisayar ekranlarında normalde göremediğimiz ama cep telefonu kamerası ile kesik kesik çizgiler ya da üst üste binerek kayan görüntüler görebilmemizin sebebi 50Hz civarında bir frekansta çalışıyor olmalarındandır. Son zamanlarda bu değerler 100Hz civarına çıkarılmıştır.

LED teknolojisinden önce kullanılan floresan armatürlerin ilk serileri manyetik balastla çalıştırılıyorlardı ve bu süreçte çok fazla flicker indeksi oluşuyordu. Daha sonra bu sorunu ortadan kaldırmak için elektronik balastlar geliştirilip, frekansları çok iyi değerlere çıkarılarak sorunsuz çalışılması sağlanmıştır.

LED teknolojisinin kullanımının yaygınlaşması sonrası “flicker” sorunu tekrar gündeme geldi. Aslında burada ki sorun LED kaynaklı değildir çünkü LED ışık kaynağının kendisi, titreşim üreten bir yapıda değildir, LED ışığındaki titreşim tamamen LED driver ile alakalıdır. LED driver, ürünün beslenme gerilimini alternatif akımdan (AC), doğru akıma (DC) dönüştürürken, akım çıkışında oluşan dalgalanma nedeniyle “flicker” etkisi ortaya çıkmaktadır. Dalgalanma İngilizce Ripple olarak geçmektedir. Bu nedenle armatürlerde kullanılacak driverların “output ripple” yani çıkış dalgalanma değeri baz alınarak bu armatürün titreşim değerlerinin bizim için ne kadar uygun olduğunu belirleyebiliriz. Örneğin;

500mA’lik bir sürücünün output ripple değeri + ve – %10 ise, bu driverdan LED’e gelen akım 450mA ile 550mA arasında değişmektedir diyebiliriz. Bu aradaki akım dalgalanması ne kadar az olursa armatürde oluşacak titreşim o kadar görünmez seviyelere ulaşır.

Bu noktada aydınlatılmak istenen bir ortam için en doğru flicker değerini nasıl belirlememiz gerektiği sorusu sorulabilir. Bunun için 2 önemli noktaya bakmamız gerekiyor.

Birincisi aydınlatma yapılacak ortamın yeri, işlevi ve bu ortamda bulunacak kişilerin ne kadar süreyle flicker’a maruz kalacağı, ikincisi ise bu konuda oluşturulan standartların neler olduğudur.

Bir sokak, cadde, otoyol, otopark gibi dış mekân ortamda kişiler uzun süre ışığa maruz kalmayacağından seçilen driverlarda flicker etkisinin kalitesine çok dikkat edilmez. Bu nedenle gece yüksek bir noktadan uzak yol ışıklarına baktığınızda sürekli titreşen ve çok belirgin olan aydınlatmayı rahatça görebilirsiniz. Tabi bu noktada çok özel istisnalar olabilmektedir. Örneğin uçakların iniş apronlarında, futbol statlarında bu titreşim çok daha dikkatle ele alınmaktadır.

Kapalı alanlarda, bireylerin uzun süre yapay ışığa maruz kaldıkları ofislerde, eğitim kurumlarında, hastanelerde ise flicker değerinin çok düşük olması gerekmektedir. Gözle fark edilemeyecek bile olsa 100Hz altı frekanstaki dalgalanmalar baş ağrısı, yorgunluk ve dikkat dağınıklığı ya da odaklanma problemlerini uzun vadede mutlaka ortaya çıkaracaktır.

Endüstriyel ortamlarda ise “flicker” konusu en kritik boyuta ulaşmaktadır. Özellikle hareketli mekanizmaların olduğu tesislerde düşük titreşim tercih edilmelidir. Aksi takdirde hareketli mekanizma duruyormuş gibi algılanabilir ve ciddi yaralanma ya da ölümle sonuçlanan kazalara neden olabilir.

Bir ortam için flicker limit değerleri ise henüz IEEE (Uluslararası Elektrik-Elektronik Mühendisleri Topluluğu) tarafından belirtilmemiştir. Fakat gün geçtikçe bu konudaki ihtiyaçlar daha çok ortaya çıkıyor ve bir standart geliştirileceği kaçınılmaz görünüyor.

Ticari olarak üretilip piyasada kullanılan LED driverların çoğu üzerlerine aldıkları giriş gerilim frekansının 2 katını LED kaynağına verecek şekilde tasalanmıştır. Yani 50 Hz girişte 100 Hz, 60 Hz girişte 120 Hz çıkış frekansına sahiptir.

Katı hal aydınlatma sistem ve teknolojileri birliği (ASSIST) ise 100Hz frekansta kabul edilebilir yüzdesel flicker’in %8 altında olması gerektiğini, 120Hz’te ise %10 altında olması gerektiğini bildirmektedir. (Bazı özel durumlarda epilepsi gibi tedavi merkezlerinde flicker değerinin belirlenmesinin tamamen koşullara bağlı olduğunu bilmekte fayda var.)

Bir armatürün flicker değeri için IES (Aydınlatma Mühendisleri Topluluğu) tarafından iki sistem geliştirilmiştir. Bunlardan birisi Yüzdesel Flicker (Percentage Flicker) değeri %0 ile %100 aralığında, diğeri ise Flicker İndeks olup değeri 0 ile 1 aralığındadır.

 

 

 

 

 

   

Flicker İndeks Grafiği

Yukarıdaki grafik incelediğinde yüzdesel flicker Maximum dalgalanma değeri “A” ile minimum dalgalanma değeri “B” arasındaki bağıntıdan, Flicker İndeksi ise dalgalanma bölgelerinin bağıntısından hesaplanmaktadır.

Ticari olarak kullanılan driverlarda ve teknik dokümanlarda flicker yüzdesi değerleri kullanılmaktadır.

Flicker değerlerinin insanlar üzerindeki etkisi ile ilgili Sakarya Üniversitesinde, farklı yaş gruplarında ve farklı flicker değerlerine sahip odalarda Görsel Burdon Testleri uygulaması ve sonuçları ile ilgili çok faydalı bir çalışması bulunmaktadır.

Günümüzde Flicker ölçümlerini piyasada mevcut bulunan el tipi ışık ölçüm cihazları ile yapmak mümkündür. İnternet üzerinden bu cihazlara ulaşım oldukça kolay olmaktadır.