^*Akdeniz Üniversitesi Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü 07058, ANTALYA

^** İTÜ Elektrik-Elektronik Fakültesi, Ayazağa Kampüsü, 80626, İSTANBUL

Bu bildiri, astronomik gözlemleri engelleyen ve büyük ölçüde enerji israfına neden olan ışık kirliliği konusunda toplumu, kamuoyunu ve ilgili kişileri bilinçlendirmek, doğru uygulamalarla önemli enerji tasarrufları sağlanabileceğini açıklamak amacıyla hazırlanmıştır.

İyi ve kaliteli bir aydınlatma tesisatından, aydınlatılması amaçlanan alanlara gereksinim duyulan miktarlarda ışık göndermesi beklenilir. Kullanılmayan alanların aydınlatılmasının yada kullanılan alanlarda gereğinden fazla aydınlatma yaratılmasının büyük enerji savurganlığı olacağı açıktır. Yetersiz bir aydınlatma emniyet ve konfor açısından büyük bir tehlike yarattığı gibi, yanlış yönlendirilmiş aşırı bir aydınlatma da kamaşma problemi nedeni ile görüş koşullarını tamamen bozabilir. Ayrıca diş aydınlatma tesisatlarında üst yari uzaya yönlendirilmiş yanlış aydınlatmalar ve yüzey kaplamalarından yansıyan ışıklar atmosferdeki molekül ve tozlar tarafından saçılarak gökyüzünün doğal fon parlaklığını bozmakta, astronomik gözlemleri engelleyici büyük bir tehlike oluşturmaktadır. Işık kirliliği diye adlandırdığımız bu yanlış uygulamalar özellikle gelişmiş ülkelerde astronomi gözlemevlerini tehdit edecek, hatta kapatılmalarına neden olacak düzeye ulaşılmıştır. Günümüzde birçok ülke ışık kirliliğini sınırlandırmak için yasal düzenlemeler yapma yoluna gitmektedir. Bu amaçla büyük gözlemevlerinin bulunduğu Kanarya adaları, ABD'deki Arizona, Maine ve Texas eyaletleri özel yasalarla koruma altına alınmıştır. ABD'de altmışın üstünde yerel yönetimde, Kanada, Belçika, Almanya, Fransa, İngiltere, Yeni Zelanda ve Japonya gibi ülkelerde de konu ile ilgili yasa ve yönetmelikler hazırlanmaktadır. Yunanistan ve Macaristan'da ise ilk ve orta öğretim öğrencilerine ve öğretmenlerine konunun önemini öğretmek, bilinçli ve duyarlı bir toplum yetiştirmek amaçlı proje çalışmaları devam etmektedir. Ayrıca Uluslararası Astronomi Birliği bu yıl ışık kirliliği konusunda Birleşmiş Milletleri uyarma kararı almış, Uluslararası Aydınlatma Komisyonu ise "Astronomik Gözlemlerin Işıkla Etkilenmesi" adli bir teknik komite kurarak çalışmalarına başlamıştır / 1, 2, 3, 4 /.

Işık kirliliğinin esas kaynakları yol, cadde ve sokak, park ve bahçe, turistik tesislerin diş cephe aydınlatmalarında ve reklam panolarında kullanılan aydınlatma armatürlerinin yanlış seçimi ve yönlendirilmeleri ile üst yari uzaya gönderilen direkt ışıklarla, aydınlatılan yüzeylerden yansıyan endirekt ışıklardır. Bu ışıklar atmosferdeki molekül ve tozlar tarafından saçılarak gökyüzünün doğal fon parlaklılığını bozmakta, astronomik gözlemleri etkilemektedir. Doğru ve uygun tiplerde armatürler kullanılmadığı için direkt gökyüzüne gönderilen ışık büyük enerji sarfiyatına neden olmakta, bazen enerji tüketimi fazla olmasına rağmen kullanılan alanlarda gereken düzeylerde aydınlatma yaratılamamaktadır.

Işık kirliliğini önlemek bunun yanısıra kaliteli bir aydınlatma yaratarak enerji tasarrufu

sağlamak için izlenecek yollar şöyle sıralanabilir;

1. Uluslararası standartlar ve öneriler çok iyi takip edilerek aydınlatılacak yere

uygun optimum çözümün elde edilebileceği aydınlatma kriterleri belirlenmeli,

2. Fotometrik değerleri bilinen armatürler ile gerekli tasarım hesapları

yapılmalı, armatür sayısı ve tipi bu hesaplara göre saptanmalı,

3. Aydınlık düzeyi algılayıcılı ve zaman kontrollü tesisatlar ile aydınlatmanın

gerek duyulan zamanlarda gerektiği kadar kullanılması sağlanmalıdır.

Bina diş cephe ve reklam panolarının aydınlatılması amaçlı kullanılan projektör tipi armatürler uygun açılarla sadece aydınlatılmak istenilen alanı aydınlatacak tipte seçilmeli ve yönlendirilmelidir. Mümkün olduğunda aydınlatma yukarıdan aşağıya doğru yönlendirilerek yapılmalıdır. Park ve bahçelerde büyük oranda gökyüzüne ışık gönderen glop tipi armatürlerin kullanılmasından kaçınılmalıdır. Bunların yerine yürüyüş yollarında uluslararası önerilerce verilen değerlerde yatay ve düşey aydınlık düzeylerini yaratan (örneğin kalabalık alarda E_yatay =10-20 lux, E_düşey = 2-4 lux) uygun tasarımlı direkt veya yari-direkt armatürler kullanılmalıdır.

Bu konuları hepsinin ayrı ayrı ele alınıp incelenmesi ve ülkemiz koşullarına uygun standartların oluşturulması gerekir. Sunum zamanının kısıtlı olması nedeniyle bu bildiride sadece enerji tüketimi açısından büyük değerlere ulaşılan, yanlış uygulamaların önemli ölçüde ışık kirliliğine neden olduğu yol, cadde ve sokak aydınlatmaları üzerinde durulacaktır.

Şu anda mevcut lambalar arasında yol aydınlatması amacıyla kullanılabilecekler üç grupta toplanabilir;

• Yüksek Basınçlı Civa Buharlı Lambalar
• Yüksek Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar
• Alçak Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar

Bu lambaların yol aydınlatmasında kullanılan tiplerinin karakteristik özellikleri Tablo1'de toplu olarak gösterilmiştir. Çalışma prensibi ve özellikleri açısından bazı farklılıklar gösteren yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar üç grup halinde ele alınmıştır.

Tablodan etkinlik faktörü açısından balast kaybı dahil 145 lm/W'lara varan değerlerle alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların üstün olduğu, ömür bakımından ise yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalarla 20 000 saatlere ulaşıldığı anlaşılmaktadır. Ayrıca yüksek basınçlı sodyum buharlı lambaların etkinlik faktörü ve ömürleri konusunda yeni teknolojik gelişmelerle büyük ilerlemeler elde edildiği gözükmektedir.

Yol aydınlatmasında kullanılan ışık kaynaklarından yüksek basınçlı civa buharlı lambaların yaydıkları ışığın tayfı mor ötesi ışınların yani sıra sari (577 ve 577,9 nm) ve yeşil renklerde (546,1 nm) kuvvetli çizgiler, mavi (535,8 nm) ve menekşe renginde (440,7 nm) ise zayıf çizgiler içerir. Tayf kırmızı ışık bakımından boştur, lambanın ışığı mavimsi beyaz etkisi yapar. Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambaların spektroradyometrik diyagramları da oldukça geniş bir alana yayılır. Işık rengi parlak beyaz-sari izlenimini verir. Alçak basınçlı sodyum buharlı lambanın spektrumu ise 589 ve 589,6 nm dalga uzunluklarında çift çizgi çeklindedir. Işık rengi altın sarisi olup, monokromatik (tek renkli) bir ışınlamadır. Bu özelliklerinden dolayı rengin önemli olmadığı yerlerde kullanılmaları önerilir. Diğer yandan bu lambalardan saçılan ışıklar tek bir filtre ile elimine edilebildiğinden astronomik gözlem koşulları açısından en iyi lamba grubu alçak basınçlı sodyum buharlı lambalardır.

* Etkinlik faktörü balast kaybı dikkate alınarak hesaplanmıştır.

** Işık akışının %30 değer kaybettiği ana kadar geçen süre

Sadece mevcut yüksek basınçlı civa buharlı lamba tesisatlarında enerji tasarrufu elde etmek amacı ile üretilmiş, kendinden ateşlemeli (ateşleyicisiz) fluoresan balonlu yüksek basınçlı sodyum buharlı lambaların kullanılmalarında da çok dikkatli davranılmalıdır. Bu lambalarla yüksek basınçlı civa buharlı lambalara oranla %15 az enerji tüketilirken, yaklaşık %35 daha fazla ışık elde edilebilmektedir. Fakat yeni bir tesisat planlanırken, etkinlik faktörleri 120 Im/W, ömürleri ise 20 000 saatlere varan yeni tip yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalar varken, etkinlik faktörleri 80 Im/W, ömürleri ise sadece 7 000 saat olan bu tiplerin düşünülmesi çok büyük bir yanlışlıktır.

Uluslararası Aydınlatma Komisyonu (CIE) nun 1995 yılında yayınlanan 115 nolu "Motor ve Yaya Trafiğine Açık Yolların Aydınlatılması İçin Öneriler" adli Teknik Rapor'una göre trafik kontrolü ve sinyalizasyon sistemlerinin yeterli olduğu şehir içi güzergahları, ring ve dağıtıcı yollarda aşağıda sıralanan aydınlatma kriterlerinin sağlanması yeterli olmaktadır /6/.

Ortalama yol yüzeyi parıltısı L_ort =1,0 cd/m2

Ortalama düzgünlük (E_min / E_ort) U_o ³ 0,4

Boyuna düzgünlük (E_min / E_max) U_ı ³ 0,5

Kamaşma sınırlaması T_l £ 10

Bu değerlerin sağlanması gerektiği esas alınarak herbiri 3,33 m genişlikte üç şeritli bir

yolda (toplam yol genişliği 9,99 m.) soldan tek taraflı aydınlatma düzenine göre içlerinde farklı tiplerde lambalar bulunan yari-ekranlı armatürler ile tasarım hesapları yapılmış, elde edilen sonuçlar Tablo 2'de gösterilmiştir.

Yüksek basınçlı civa buharlı lamba yerine, uygun fotometrik değerlere sahip armatürler içinde tüp çeklinde yüksek basınçlı sodyum buharlı veya alçak basınçlı sodyum buharlı lamba kullanılması ile ayni aydınlatma kriterleri yaratılırken %65 enerji tasarrufu sağlanabilmektedir. Fluoresan kaplı elips balonlu yüksek basınçlı sodyum buharlı lamba yerine ,şeffaf tüp lambaların kullanılmasıyla da %40 civarında enerji tasarrufu elde edilebileceği tablodan anlaşılmaktadır. Sözkonusu enerji tasarruflarının sadece bu tip lambalar için uygun optik özelliklere sahip iyi tasarlanmış armatürler ile elde edilebileceği akıldan çıkarılmamalıdır. Yol aydınlatmasında hiçbir zaman fotometrik değerleri bilinmeyen, doğru hesaplamaların yapılamadığı armatürler kullanılmamalıdır.

* km başına enerji tüketimi balast kayıpları dikkate alınarak hesaplanmıştır.

Tablo 2'deki karşılaştırmalarda dört tip tesisatta da, maksimum ışık ,şiddeti düşeyle 75^o lik açıda sınırlandırılmış üst yari uzaya %10'dan fazla ışık göndermeyen yarı-ekranlı armatürler kullanılmıştır. Oysa ki ışık kırlılığı açısından maksimum ışık şiddeti 65^o de sınırlanmış ve üst yari uzaya hiç ışık yollamayan tam-ekranlı armatürlerin kullanılmasının daha yararlı olacağı düşünülebilinir. Belçika'da yapılan bir araştırmanın sonuçlarına göre, tam-ekranlı armatürler ile yol yüzeyine daha yoğun ışınlar gönderildiğinden kaplamadan yansıyan ışınlar da kuvvetli olmakta, bu durum atmosferde daha fazla ışık saçılmasına neden olmaktadır. Bunun yerine, dikkatli tasarlanmış ve yerleştirilmiş yari-ekranlı armatürler ile ışık kirliliği konusunda da iyi sonuçlar alınabilmektedir /8/. Ayrıca yari-ekranlı armatürlerin kullanıldığı tesisatlarda tam-ekranlı armatürlü tesisatlara göre %20 daha az enerji tüketilmektedir. Yarı-ekranlı ve tam-ekranlı armatürlerin kullanıldığı tesisatların Tablo 2'deki aydınlatma kriterleri esas alınarak karşılaştırılması Tablo 3'de verilmektedir.

* km başına enerji tüketimi balast kayıpları dikkate alınarak hesaplanmıştır.

Hesaplamalarda alçak basınçlı sodyum buharlı lambaların alışılagelen şekilde kaçak akili transformatörler ile birlikte kullanıldıkları düşünülmüş ve 131 W 'lik lamba için balast kaybı 41 W olarak alınmıştır. Son yıllarda deşarj lambaları loşlaştırılabilir elektronik üniteler ile birlikte kullanılmaya başlamıştır. Bu tip elektronik üniteler sisteme ek bir güç kaybı eklemedikleri gibi, tesisatın sağladığı aydınlatma kriterlerinin dış aydınlık düzeyi, trafik yoğunluğu veya zamana bağlı olarak farklı değerlere ayarlanabilmesine de olanak yaratmaktadır. Alçak basınçlı sodyum buharlı lambalar böyle elektronik ünitelerle birlikte kullanıldığında km başına tüketilen enerji miktarı, yüksek basınçlı sodyum buharlı lambalı tesisata göre daha düşük olacaktır.

Yapılan hesap ve karşılaştırmalardan uygun fotometrik özelliklere sahip armatürler içinde etkin ışık kaynakları kullanılarak gerek ilk tesis gerekse işletme esnasında büyük tasarrufların sağlanabileceği anlaşılmaktadır. Çünkü önerilen çözümlerle, direkler arası mesafeler de arttırılabilmekte daha az sayıda direk ve armatür kullanılarak ayni aydınlatma kriterleri yaratılabilmektedir.

Özellikle çok büyük hataların gözlemlendiği şehir içi yol aydınlatmalarında en yeni öneriler ve bilgiler dikkate alınarak, şartnameler ve yönetmelikler yeniden düzenlenmelidir. Aydınlatma hesaplarının yapılmasına elverişli fotometrik verileri bulunmayan armatürler kesinlikle kullanılmamalıdır. Mevcut sistemler enerji tasarrufu ve ışık kirliliği açısından gözden geçirilmeli, yapılabilecek değişiklikler hemen gerçekleştirilmelidir. Yeni yapılacak tesisatlarda ise en verimli sistemler kullanılmalıdır.

Büyük yatırım masrafları ile kurulan ve ülkemizi uluslararası bazda temsil edebilecek doğru ölçüm sonuçlarının alınması amaçlanan gözlemevlerinin bulunduğu alanlar için ayrı yasa ve yönetmelikler uygulanarak sözkonusu bölgeler koruma altına alınmalıdır /9/. Bu alanlarda ışık kirliliği açısından en iyi sonuçların alındığı alçak basınçlı sodyum buharlı lambalı tesisatların kullanılması için gerekli düzenlemeler yapılmalı, reklam, dış cephe, park ve bahçe aydınlatmalarında kullanılabilecek armatür tipleri yönetmeliklerce belirlenmelidir.

KAYNAKÇA

1. "Newsletter of the International Dark-Sky Association, No.33, March 1998

2. "Revised Tuscon and Pima County Arizona Outdoor Lighting Control Ordinances, Inf. Sheet 91, April 1994

3. "Guidelines for Light Pollution, Environment Agency of Japan, March 1998

4. Aslan Z. Işık Kirliliği, TÜBİTAK Bilim ve Teknik Dergisi, No.362, s.66-69, Ocak 1998

5. Osram Aydınlatma Kataloğu, 1998/1999

6. CIE Pub.115,Recommendations for the Lighting of Roads for Motor and Pedestrian Traffic, Technical Report, 1995

7. Schréder, Ulysse - Quick Light (Bilgisayar Programı),1998

8. Bommel W., Boer J.B., Road Lighting, Philips Technical Library, p.183,1980

9. CIE Pub.01,"Guidelines for Minimizing Urban Sky Glow Near Astronomical Observatories, 1980