Aydınlatma Hesapları , Kavram karmaşası

[Mucit23]

Selamlar.

Aydınlatma hesapları konusunda kafam biraz karıştı. Bu konuda bilgili arkadaşların fikrine ihtiyacım var.

Bir güneş panelini yapay ışık kaynağı test etmek istiyorum. Bunun için Halojen lambalarla yaklaşık 1,5m^2 lik bir alanı 20cm'lik uzaklıktan aydınlatmam gerekiyor.
Solar simulatör ler genellikle 1 sun yani 1000W/m2 aydınlanma ile test ediyorlar. Ben bu alan için bu ışık yoğunluğuna çıkmam gerekiyor fakat hesaplarda kavram karmaşasına kapıldım.

Öncelikle şu iki terimi açıklayalım.

LUMEN ışık kaynağından çıkan toplam ışık miktarı, ışık ıkısı yada ışık şiddeti olarak tanımlanıyor.
LUX ise birim yüzeye düşen ışık miktarı şeklinde tanımlanıyor. 1 lux = 1 lumen/m2 olarak tanımlanmış.

Osram'ın Örnek bir lambasını ekleyeceğim. Osram'ın HALOPAR 16 50 W 230 V 35° GU10 modeli için konuşalım.

Bu tarz flamanlı halojen lamba kullanmak istememin sebebi çok kolay bir şekilde parlaklık ayarı yapılabiliyor olması.

Teknik dökümanlarda bu halojen lamba için 90 derece dik açıyla gelmesi şartıyla ışık akısı 350 lümen olarak belirlenmiş. Benim 1000W/m2 gibi yüksek bir ışık akısına ulaşmam gerekiyor. 1 Lux  0.0079W/m2 diye belirtilmiş. Dolayısıyla benim 1000w/m2 ışık yoğunluğuna çıkmam için 126582LUX değerine ulaşmam gerekiyor. Buraya kadar olan kısmı anladım. Hatam varsa söyleyin lütfen.

Anladığım kadarıyla birden fazla lamba aynı noktayı aydınlatıyorsa o bölgedeki ışık akısı lamba sayısı kadar artıyor. 1 Lamba 350 lümen üretiyorsa aynı bölgeyi aydınlatan aynı lambadan bir tane daha varsa ışık akısı 700 lümen olur diyebiliyoruz.

Şimdi yukarıda fotoğrafını paylaşmış olduğum lamba için konuşursak 20cm mesafeden 1.5m^2 alanı aydınlatacak şekilde N tane yan yana alt alta yerleştirmek istiyorum. Şu hesabı yapamadım. Yaklaşık 130000 LUX değerine çıkmam için kaç cm aralıklarla yerleştirmem gerekiyor? Bunun hesabını anlayamadım. 

İkinci sorum şu.

Tablayı ne kadar aydınlattığı mı ölçmem gerekiyor. Bunun için piyasa da hazır satılan lüxmetrelerin ölçüm aralıklarına baktım. En babası 50000 Lüx ölçerim demiş. Flukenin bir cihazı var max 20000 lüx ölçerim demiş
https://www.fluke.com/en-id/product/building-infrastructure/indoor-air-quality-testing/fluke-941

Ben hazır cihaz kullanmayacağım. TSL2591 gibi dijital bir ışık sensörü kullanmayı hedefliyorum. Fakat bu sensörün özelliklerine baktığımda Max 88000 Lux gibi değerlerden bahsedilmiş. Bu durumda 130000 lux gibi bir ışık kaynağı altına girince sensör saturasyona mı girecek? Burada anlam karmaşası yaşadığımı düşünüyorum. Çünkü Wikipedia'dan okuduğum bilgilere göre Parlak güneş ışığı 120000 LUX'e ulaşabilmekte.

Kaynak: https://en.wikipedia.org/wiki/Daylight

Bu durumda bu sensörler le nasıl ölçülüyor bu ışık miktarları? Burada ciddi hata yaptığımı düşünüyorum.

Teşekkür ederim.

Ekleme: Parametreler değişebilir. 20cm çok yakın olabilir. Emin değilim.

[OG]

Birinci soruya şu an bir şey yazamayacağım, notlarımı bulmam gerekiyor

İkinci soru için;
ND filtreler var ( Neutral-density filter )
Işığı belli oranlarda azaltmak için, %30, %50 vs.
Kameralar kullanır.
Yüksek ışığı bununla azaltabilirsin. Elektrik dili ile attenuator.

[Sozuak]

Bunun icin reflektorlu 1000w gibi halojen ampuller var. Tek isik kaynagi ile ve lamba tipine gore isik huzme acisi daha kontrollu bir test bed yapilabilir. 50w ampullerle 20-30 lu grup kurmak sorun olabilir. Markali buyuk ampullerde de veri kagidini indirip gerekli mesafe isima ornegi(pattern) gibi verilerle isiniz daha kolay olabilir. Bir de tabi besleme voltajini referans degerde tutmak gerekli veri kagidindaki degerleri tutturmak adina. Ayrica lamba omru baslangictaki isik akisinin %50 sine dustugunde bitmis sayilir. Yaslanma etkisini de aklinizda tutun.  Ayrica spektrumu tutar mi bilmiyorum ama xenon arka lambalari var onlarla da cok yuksek isik akisi elde edebilirsiniz. Tek kotu yani parlaklik kontrolu elektriksel olarak cok sinirli. Mekanik olarak tercih edilir.

[mfurkanuyar]

DIALux  uygulaması ile çok daha gerçek sonuçlar alabilirsin. Benzer bir olayı o program sayesinde önizleme şansım olmuştu.

Kolay gelsin.

https://www.dial.de/en/dialux/

[z]

Ilgimi ceken bir ders olmadigindan okul bitince bir daha bu konularla hic ilgilenmedim.

Aklimda uzay aci kavrami kalmis.

Noktasal bir isik kaynagi kuresel isima yapar ve lumen degeri tum uzaya sacilir. Isiga matuz bir yuzeydeki lux degeri uzay acidan hesaplanabilir.

Uzay aciyi steradyan olarak olcuyorduk. Eger lambalar noktasal degil huzmeli ise bu kez konik bir aydinlatma sozkonusu. Konikligin  uzay aci degeri bulunabilir ve yuzeye dusen isik hesaplanabilirr.

Bu durumda farkli noktalardan yapilan konik aydinlatmalarin neden oldugu lux degeri de  hesaplanabilir gibi duruyor.

En iyisi aydinlatma teknigi dersinin kitaplarini bulun.

[Mucit23]

@OG Abi şimdi Telefonuma bir luxmetre uygulaması yükledim. Başka bir telefonun flaş ışığını açıp sensöre doğru yaklaştırınca telefonum 150000 lüx'e kadar ölçtü. Telefonun üzerindeki sensör ölçebiliyorsa benimde ölçebilmem gerekiyor.  Şimdi TSL2591'e ait dökümanları incelediğimde bazı kazanç ayarları var. Belki bu kazanç ayarları ile doğrudan ilgisi vardır. Tam anlayamadım ama Osiloskop problarındaki gibi X1 X10 olayı olabilir. En iyisi bir tane alıp denemek. Telefonumun sensörü çok güzel çalışıyor bu konuda baya başarılı.

Öte yandan yönlendirilmiş ışık kaynağı kullanmaktansa çubuk tipi halojen lambalar kullanmam daha uygun olacak gibi.



1.6m^2 lik alana bunlardan N tane yerleştirip büyük bir projektör yapabilirim. Arka reflektör kısmını çeşitli reflektif malzemelerden kendim rahatlıkla yapabilirim. Bu tip çubuk lambalar yayılımı her yöne olduğu için alt tarafta güneş paneli üzerinde daha düzenli bir yayılım olacaktır diye düşünüyorum.

Hesap konusunda internette bir takım uygulamalar var. Ama genellikle spot lambalar için hesap anlatılmış. Bir takım varsayımlarım ve hesaplarım var ama tam emin olamıyorum.

Aslında bu tür solar simulatörlerde Xenon ark lambaları kullanılıyor. Buda bir seçenek fakat 1.6M^2 boyutunda bir alan için büyük bir prokjektör yapmak çok zor. Ve parlaklığı ayarlanmıyor bunların. Halojen lambaların spektral ışınım aralığı güneşe oldukça benziyor.

[z]

[Mucit23]

Selamlar

@z Abi O kadar yüksek bir ışığa ihtiyacım yok. Deneme amaçlı bir tane 500W halojen projektör aldım. Yaklaşık 20-25cm mesafeden 30x40cm bir alanı 120000Lux ile aydınlatabiliyor. Buna göre 10 tane halojen projektörü uygun aralıklarla dizersem istediğim ışık gücüne ulaşabiliyorum. Duruma göre sayıyı 12'ye de çıkarabilirim. Fakat şöyle bir sorun var. 10 Tane kullanıldığını varsayarsak toplam 5000W elektriksel güç yapar. Bu güç için AC kıyıcı yapmam gerekiyor. Bu güçler monofaze şebeke kullanımı çok uygun değil. Bu yüzden trifaze AC kıyıcı yapacağım.

Şöyle bir sorum var. Dahili sıfır geçiş dedektörü bulanan bir opto triyak sürücü(Mesela MOC3061) ile Sıfır geçiş vs uğraşmadan Rezitif yük olan halojen lambaların kontrolünü yapabilirmiyim?

[Sozuak]

5 kw İş yeri ortamı  ve tek faz için yüksek bir değer değil. 3-4 grup  yapıp aynı anda tek noktadan triyakları kumanda edip yapabilirsiniz. Sıfır geçiş reziftif yükten ziyade şebeke paraziti olmaması açısından önemli. 

[Cemre.]

Selamlar

@z Abi O kadar yüksek bir ışığa ihtiyacım yok. Deneme amaçlı bir tane 500W halojen projektör aldım. Yaklaşık 20-25cm mesafeden 30x40cm bir alanı 120000Lux ile aydınlatabiliyor. Buna göre 10 tane halojen projektörü uygun aralıklarla dizersem istediğim ışık gücüne ulaşabiliyorum. Duruma göre sayıyı 12'ye de çıkarabilirim. Fakat şöyle bir sorun var. 10 Tane kullanıldığını varsayarsak toplam 5000W elektriksel güç yapar. Bu güç için AC kıyıcı yapmam gerekiyor. Bu güçler monofaze şebeke kullanımı çok uygun değil. Bu yüzden trifaze AC kıyıcı yapacağım.

Şöyle bir sorum var. Dahili sıfır geçiş dedektörü bulanan bir opto triyak sürücü(Mesela MOC3061) ile Sıfır geçiş vs uğraşmadan Rezitif yük olan halojen lambaların kontrolünü yapabilirmiyim?

Skaler kontrollü voltaj frekans ayarı ayrı ayrı yapılabilen (Voltaj set değeri ayrı, Frekans set değeri ayrı, V/f seperation diye geçer) bir asenkron motor sürücü kullanarak kolayca yapılabilir.

[Mucit23]

5 kw İş yeri ortamı  ve tek faz için yüksek bir değer değil. 3-4 grup  yapıp aynı anda tek noktadan triyakları kumanda edip yapabilirsiniz. Sıfır geçiş reziftif yükten ziyade şebeke paraziti olmaması açısından önemli. 

5KW şu açıdan sıkıntı. Şebekeden yana sorun olacağını düşünmüyorum fakat sistem sonuçta bir priz üzerinden beslenecek. Eğer bu derece yüksek güçlü bir yükü prize bağlarsam priz erir. Yoksa evlerde kullanılan ani su ısıtıcıları 7000W'a kadar yük çekiyor. Fakat hepsi doğrudan buata bağlı oluyor.

Benim 6000W toplam yüküm olsa her faza 2000W olacak şekilde böylebilirim

Ayırca şöyle bir sorun var yüksek güçlerdeki triyakların çok pahalı olması. Bu şekilde yükü de paylaştıracağım için düşük güçlü triyaklarla kolay bir şekilde anahtarlama yapabilirim. Tabi 3 faz sıfır geçiş dedektörü yapmam gerekiyor.

Şunu sorayım. %50 yük için yani şebeknin pozitif alternansının tam tepe noktasında triyağı ateşlemek rezitif yüklerde sorun oluşturur mu? Rezizstansların düşük de olsa endüktif davranışları var ama kayda değer bir etki yaratır mı bilmiyorum. 

[z]

Selamlar

@z Abi O kadar yüksek bir ışığa ihtiyacım yok. Deneme amaçlı bir tane 500W halojen projektör aldım. Yaklaşık 20-25cm mesafeden 30x40cm bir alanı 120000Lux ile aydınlatabiliyor. Buna göre 10 tane halojen projektörü uygun aralıklarla dizersem istediğim ışık gücüne ulaşabiliyorum. Duruma göre sayıyı 12'ye de çıkarabilirim. Fakat şöyle bir sorun var. 10 Tane kullanıldığını varsayarsak toplam 5000W elektriksel güç yapar. Bu güç için AC kıyıcı yapmam gerekiyor. Bu güçler monofaze şebeke kullanımı çok uygun değil. Bu yüzden trifaze AC kıyıcı yapacağım.

Şöyle bir sorum var. Dahili sıfır geçiş dedektörü bulanan bir opto triyak sürücü(Mesela MOC3061) ile Sıfır geçiş vs uğraşmadan Rezitif yük olan halojen lambaların kontrolünü yapabilirmiyim?

Tek bir lamba kullandiginda lamba, noktasal isik kaynagi gibi kabul edileceginden hesaplamalar basitlesir.
Diger turlu lambalarin sayisini artirdigin ve dagittigin zaman hesapalamalar karmasiklasacak. O yuzden onermistim.

[Mucit23]

Tek bir lamba kullandiginda lamba, noktasal isik kaynagi gibi kabul edileceginden hesaplamalar basitlesir.
Diger turlu lambalarin sayisini artirdigin ve dagittigin zaman hesapalamalar karmasiklasacak. O yuzden onermistim.

Bahsettiğin lambanın fiyatı 20000TL 

https://www.elektroniksatis.com/Osram-64818-20000-Watt-230-Volt-G38-Tek-Tarafli-Studyo-Halojen-Ampul

[Sozuak]

Sanayi tipi monofaze prizden 25A çekebilirsiniz. Bu da 5500W eder. Evlerdeki su ısıtıcısı buatlara bile bağlansa her faz için tesisattan 16A çekmenize müsaade edilir. Zaten haliyle o değerler aşılıyor. Bu kadar karmaşıklaştırmanıza gerçekten gerek yok. Sanayi yada iş yerlerinde kullanılan kaynak makineleri (monofaze olanlar) darbe şekinde çok fazla güç çekiyorlar zaten. Bu nedenle zaten trifaze panonuz var ki yakınınızda trifaze yapacağım diyorsunuz o panodaki trifaze prizden dahi  bir faz 1 nötr alıp 5kw çekebilirsiniz. 40A triyak 35-40 TL . Çok büyük bir meblağ da değil.

[Mucit23]

Pekala monofaze yapmak elbette daha basit fakat akımın yüksek olması beni endişelendiriyor. Prizlerde ve Bağlantı klemenserinde oluşabilecek en ufak bir gevşeklik sorun çıkaracak. Bağlantı klemensleri bu akımlara dayanmıyor, paralel klemensler kullanmam gerekecek. Ayrıca Bulabildiğim en güçlü triyak olan BTA41 kullansam ki 40A lik triyak %50 güçten daha fazla bir güçte çalışacak, Buda triyağın çok ısınmasına neden olacak ve iyi bir soğutmaya ihtiyaç duyulacak.

Trifaze sistem niye bu kadar karmaşık olsun ki. Her şeyi kolaylaştırıyor. Bir tane Zero cros dedektör yapacağıma 3 tane yapıp her bir fazı ayrı ayrı tetikleyeceğim. Mantık aynı değişen bir şey yok gibi.

Sınır değerlerde çalışmayı pek sevmiyorum