Trendin Arka Yüzü: “Light Emitting Diodes” serisi. Bölüm 5: “İki Eski Dost”

Bölüm 5: “İki Eski Dost”

Metin: Manas Deniz, LAB.1 

LED ışık kaynaklarının içerdikleri yüksek miktarlardaki kısa dalga boylarının insanlar, hatta hayvanlar üzerindeki muhtemel etkilerinden bahsettik. Ancak LED teknolojilerinin beraberinde getirdikleri tek komplikasyon içerdikleri mavi ışık değil.

LED ışık kaynaklarının çok çeşitli kullanım avantajları ve tasarım esneklikleri sunduğu bir gerçek. Lakin günümüz teknolojilerinden de aşina olduğumuz, ne kadar teknolojik avantaj o kadar yan etki denklemi burada da geçerliliğini koruyor. Özellikle de LED lambaların sahip olduğu tasarım esnekliği ve enerji verimliliği becerileri, her ne kadar hem tasarımcıları hem de kullanıcıları bundan sadece on yıl öncesine kadar hayal dahi edemeyecekleri aydınlatma yöntemleriyle buluşturmuş olsa da öyle iki yan etki var ki, sinsice sağlığımızı, görsel konforumuzu ve görev yetilerimizi manipüle etmekte kısa dalga boylarından aşağı kalmıyorlar.

Bu iki eski dostumuzu(!) “kamaşma” (ing. glare) ve “titreme” (ing. flicker) olarak adlandırmak mümkün. “Flicker” ve “glare” -en doğru tanımı yapabilmek adına ingilizce karşılıklarını kullanmayı uygun görüyorum- birbirleriyle o kadar ilintili olarak karşımıza çıkıyorlar ki, adeta birinden kurtulmaya çalışsak karşımıza hemen diğeri çıkıveriyor. Bu yukarı tükürsen bıyık aşağı tükürsen sakal durumu mavi ışık komplikasyonları kadar içinden çıkılmaz olmasa da, bu sorunların üstesinden gelebilmek adına bilinçli bir aydınlatma tasarımcısının hazırlayacağı doğru ve konforlu bir aydınlatma tasarımı çalışması zaruri hale geliyor.

Her ne kadar artık her gün farketmeden maruz kaldığımız bu iki yan etkiyle, “flicker” ve “glare” ile yeni tanışmış sayılmasak da, ufak bir tanım yapacak olursak konuya “glare” yani kamaşma ile başlamak birbirleriyle ilgili bu iki kavramı daha iyi anlamak adına akılcı olacaktır.

“Glare” aslında, aşırı parlak ve/veya yanlış yöneltilmiş ışık kaynağının gözümüzü kamaştırması durumu olarak basitçe tanımlanabilir. Bu durum güneşe baktığımızda da gerçekleşebilirken, geceleyin uyanıp baktığımız telefon ekranlarımız yüzünden de gerçekleşebiliyor. Yani gözümüze yansıyan ışık düzeylerindeki (bkz. luminance) yüksek miktarlardaki kontrast farkları insan gözünde yaşanan kamaşmanın, ışık kaynağı farketmeksizin başlıca sebebi olarak açıklanabilir. Bu durumu ise insan üzerindeki etkisini kategorize ederek, iki başlık altında incelemek mümkün; Engelleyici kamaşma (ing. disability glare) ve rahatsız edici kamışma (ing. discomfort glare). Engelleyici kamaşma insan sağlığı üzerinde direkt olarak belirgin bir etkide bulunmasa da geçici görme zayıflığı, çevremizi tanımlayamama gibi görsel engellere sebebiyet vererek gözümüze yönelttiği yüksek ışık miktarıyla bizim görev yetimizi sınırlandırabiliyor ve gün içerisinde gözümüze yönlendirilen yüksek parlaklıktaki ışıklar, çalışmamızı ve günlük işlerimizi sürdürmemizi engelleyebiliyor. Yinede doğru yönlendirme ve korumayla (bkz. luminaire shielding) görsel konforumuzu sağlamak mümkün. 

“Glare” yani kamaşma, zannettiğiniz kadar basit ve önemsiz bir durum olmayabiliyor. Bu aşamada rahatsız edici kamaşma (discomfort glare), engelleyici kamaşmaya (disability glare) kıyasla daha sinsi ve etkili hareket edebiliyor. Fiziksel olarak ani farklılık oluşturmayan rahatsız edici kamaşma, uzun saatler boyunca gözümüzün içerisine yönlendirilen parlak ışık sonucunda meydana geliyor ve göz ve baş ağrısı, göz kuruluğu hatta boyun ve sırt ağrılarına dahi sebebiyet verebiliyor. Tüm bunlar yaşanırken farketmeden görsel olarak konforsuz bir ortamda yaşamak ve çalışmak zorunda kaldığımızı da unutmayalım.

Peki bu göz kamaşması durumuna herhangi bir ışık kaynağı da sebebiyet verebilecek iken neden LED ışık kaynakları ne diye yine günah keçisi ilan edilsin? Bunun haklı bir soru olduğunu kabul ediyor ancak bazı açıklamalar getirmek istiyorum. Elbette ki yanlış yönlendirilmiş her güçlü ışık kaynağıyla görsel konforumuzu manipüle etmek mümkün. Ancak bu talihsizliğin yaşanma olasılığı LED ışık kaynaklarında çok daha fazla. Nedeni ise LED ışık kaynaklarının küçük ebatlarına kıyasla sahip oldukları yüksek miktarlardaki ışık akıları ve diğer ışık kaynaklarına nazaran yönlendirilmiş (ing. directional) olmaları. Bildiğimiz üzere LED lambalar oldukça esnek kullanım seçenekleri vadediyorlar. Bunun başlıca nedeni ise boyutlarının küçüklüğü. Lakin bu küçük ışık kaynakları oldukça parlak olabiliyorlar. Bir adet LED çipine bakmak dahi gözümüzü rahatsız edebilirken her gün onlarca LED çipinden oluşmuş son teknoloji lambaların altında oturmaya çalışıyoruz. LED ışık kaynaklarının çoğunlukla difüzör (ing. diffuser) benzeri ışığın yayılmasını sağlayan elementlerle kullanılmasının büyük bir sebebi de aslında bu. Yine ne difüzörler ne de bal peteği (ing. honeycomb) adı verilen kamaşma önleyiciler her zaman soruna tam olarak ortadan kaldırmıyor. Bu yüzden de LED ışık kaynağı içeren her aydınlatma ürününün, tek tek yerleşim noktalarının, insan aktivitelerinin analiziyle beraber yapılacak değerlendirmelerinin ve göz konforumuzu destekleyici aksesuarının kullanımının özel olarak çalışılması konusunda aydınlatma tasarımcılarına ve üretici firmalara büyük görev düşüyor. Tüketici tarafında ise ürün kataloglarını incelerken, “UGR” başlığı altında belirtilen, Unified Glare Rating, yani Birleştirilmiş Parlama veya Kamaşma Derecesi olarak adlandırılan değeri göz önünde bulundurmalarında fayda olduğunu belirtmek gerekiyor. Yani ne kadar az UGR, o kadar konforlu ışık. 

Aklınızdan kamaşmayı önlemek ya da en azından tolere edilebilir miktarlara indirgemek adına LED ışık kaynaklarının parlaklıklarını kısma (ing. dimming) fikri illaki geçmiştir. Bu çözümün belirli bir seviyeye kadar işe yarayabileceğini kabul etmek gerekiyor. Ancak çoğu zaman kamaşmayı engellemek adına tercih edilecek başlıca çözümlerden biri olamıyor. Lakin LED ışık kaynaklarının parlaklıklarını kısmaya kalkınca bu sefer karşımıza “flicker” yani ışık kaynağının titremesi yani parlaklılığının hızlı hızlı değişmesi sorunu ortaya çıkıyor. Flicker konusunda nam salmış flüoresan lambalar kadar olmasalar da LED ışık kaynakları da özellikle dimming teknolojileri kullanılmaya başlandığında kullanıcıları ve tasarımcıları rahatsız edici seviyelerde malum soruna maruz bırakabiliyorlar. Bu durumun başlıca açıklaması ise yine LED lambaların avantajlarından birinin altında yatıyor. 

Bildiğimiz üzere LED ışık kaynakları enkandesan, halojen ve flüoresan lambalara kıyasla çok daha düşük parlak düzeylerine “dim” edilebiliyor, böylece yine tasarımda esneklik vadedilmiş oluyor. Lakin bu durumu mümkün kılan “dimming” yöntemi aslında tam olarak da flicker durumunun başlıca sebeplerinden biri. Biz bu yönteme PWM, yani Pulse Width Modulation diyoruz. Bu yöntemle LED ışık kaynağının sahip olduğu standart parlaklık düzeyinin %10’una ve altına dahi inmek mümkün oluyor ancak akabinde farkettirmeden ışık kaynağında titremeye sebebiyet vermeye başlıyor. Çünkü PMW adını verdiğimiz bu yöntemin ışığı kısma prensibi aslında ışığın hızlı hızlı yakılıp kapatılması mantığına dayanıyor. Gözümüzün algılayamayacağı hızlarda yakılıp açılan ışık, gözümüze parlaklığını yitirmiş gibi görünüyor. Sistem, parlaklığın ne kadar azalmasını istersek ışık kaynağını o kadar uzun süre kapalı tutup, ters oranda daha az açık tutuyor. Örneğin asıl parlaklığından yüzde 25 oranda daha kısık yanmasını istediğimiz bir ışık kaynağını saniyenin yüzde 25’inde kapatıp, yüzde 75’inde açık tutuyor. Böylece parlaklık kısılmış, belki kamaşma sorunu nispeten azaltılmış ancak bu sefer de flicker sorunuyla karşılaşılmış oluyor. 

LED lambaların enkandesan, halojen ve flüoresan lambalardan farklı olarak flicker sorununa davetiye çıkaran güçlü bir yanları daha var, yanlarında taşıdıkları sürücüler (ing. driver). Sürücüleri, alternatif akım kullanan LED lambalara doğru akımın ve gerilimin iletilmesi için kullanımı zorunlu olan elektronik aparatlar olarak tanımlamak mümkün. Bu yüzden de lambayla doğru eşleşmeyen veya kalitesiz sürücü kullanımı, akımın düzgün biçimde regüle edilememesine dolayısıyla flicker sorununun tetiklenmesine sebebiyet verebiliyor. Yine de, kaliteli ve flicker-free sürücüler kullanarak bu sorunu ortadan kaldırmak ya da en azından minimize etmek mümkün. Tabi bu tercihlerin, maliyetli oldukları da bir gerçek. Bu durumda kalan çoğu kullanıcı cebinde taşıdığıyla, vücüdünda taşıdıkları arasında bir seçim yapmak zorunda kalıyor.

Flicker, yani ışık kaynağının titremesi durumu iki kategori altında incelenebiliyor. Birincisi gözle görülebilen (ing. Visible Flicker) diğeri ise gözle görülemeyen (ing. Invisible Flicker) titreme olarak adlandırılıyor. Normal koşullarda insan gözü 50 Hz ‘nin altında flicker durumunu görebilirken bazı insanlar 100 Hz ‘ye kadar çıkan hızlardaki titremeleri görebiliyorlar. 

Peki ne yapıyor bu flicker? İnsanların fiziksel komforunu bozmakta, kamaşma sorunundan aşağı kalmıyor. İster gözle görülebilecek kadar yavaş, isterse gözle görülemeyecek kadar hızlı olsun uzun süreler boyunca titreme yapan ışıklara maruz kalmak, görsel huzursuzluğa ve rahatsızlığa, göz yorgunluğuna, görme yetisinde azalmaya, baş ağrısına hatta sara nöbetlerine dahi sebebiyet verebiliyor. Yapılan araştırmalar, gözle görülemeyen titreme durumlarının bu etkilere daha fazla ve daha hızlı neden olduklarına işaret ediyor. 

Anlaşılan o ki, LED ışık kaynaklarının yarattığı bu teknik ve sinsi komplikasyonların üstesinden gelmek bilinçli kullanıcı, kalifiye aydınlatma tasarımcısı ve kapsamlı düşünülmüş bir aydınlatma tasarımı yaklaşımı üçgeninin gerekliliğini yeniden gözler önüne seriyor. Öyle ki, ne olursa olsun şu ana kadar karamsar bir tavır sermiş gibi görünsek de, durum o kadar da kötü olmayabilir. Lakin bu zamana kadar verimlilik tartışmalarına, ışık kirliliğine, mavi ışığa, glare ve flicker sorunlarına ürettiğimiz çözümlerin çoğu, ya tamamen göz boyama stratejilerinin bir meyvesi olmaktan öteye gidemiyor ya da yalnızca kısıtlı ve sığ cevaplar vermek zorunda kalıyor. Yazı dizimin kapanış bölümünde, sorunlara üretilen mevcut yöntemlerden ve sunulması gereken sağlıklı ve bilinçli yaklaşımların psikolojik ve fiziksel yönlerinden bahsedeceğim. Kim bilir, belki bu sefer Truva Savaşı’nı Spartalılar kazanır da şehir düşmez, ya da Alex DeLarge için zorla izletildiği filmler dışında başka bir tedavi yöntemi bulunur. Kim bilir, belki bu sefer senaryoyu belirleyen Apollon veya Stanley Kubrick değil, biz, yani tüm insan ırkı oluruz.

Referanslar:

1- https://www.aydinlatma.org/flicker.html 
2- https://www.aydinlatma.org/kamasma.html
3- https://www.whitehorse.vic.gov.au/light-glare 
4- https://wiki.aalto.fi/display/AEEproject/Illumination+and+colour+control+in+Flicker+free+LED+lighting 
5- http://anthonymillerdesign.net/blog/led-flicker-and-video 
6- https://www.dudegrows.com/led-dimming/