LED ( Light Emitting Diode ) Nedir ?
LED, İngilizce’de Light Emitting Diode kelimelerinin kısaltılmış halidir ve “Işık Yayan Diyot” anlamına gelir. LED’ler elektrik enerjisini ışığa dönüştüren yarı iletken devre elemanlarıdır.
LED’ de 2 bacak bulunur .Uzun bacak +(anot) ve kısa bacak –(katot) dur .
Not: LED‘in uzun bacağı, Arduino kart üzerindeki dijital sinyal pinine, kısa bacak ise yine kart üzerindeki GND pinine bağlanmalıdır. Ancak dikkat etmemiz gereken Arduino pinlere 5V enerji gönderir, LED ler ise ortalama 3V ile çalışmaktadır. İşte aradaki 2V kadar enerjiyi 220 ohm direnç ile dengeliyoruz.
LED’lerin tarihçesi
- 1962 İlk ticari LED üretildi, ilk üretilen kırmızı LED‘ler sinyal ve göstergelerde kullanıldı.
- 1972 de ilk radyal kılıflı LED üretildi.
- 80-90 lı yıllar LED‘ler için bir dönüm nokrası oldu. Bu dönemde kırmızı LED‘in yanısıra sarı, yeşil, mavi ve beyaz LED‘ler de üretildi ve verimlilikleri arttırıldı.
- 1994 trafik lambalarında kullanılmaya başlandı..
- 2000 den sonra sarsıntılardan zarar görmemesinden dolayı araçlarda kullanılmaya başlandı.
- 2010 itibariyle evlerde aydınlatma amaçlı kullanılmaya başlandı.
LED’lerin kullanm alanları
- Cep telefonu tuşlarında
- El fenerlerinde
- Bahçe ve ev aydınatmalarında
- bilgisayarlarda
- Ekran yapımında (LED ekranlar)
- Otomobillerin aydınlatma sistemlerinde
- Kısacası aydınlatma dendiğinde aklınıza gelebilecek her yerde
Işığın rengini belirleyen kullanılan kimyasalların bileşimidir
LED’lerin ortama yaydığı ışığın frekansı, spektrumun görünür ışık bölgesine denk düşer. Bununla birlikte gözle görülemeyen frekansta ışık yayan kızılötesi (infrared,IR) veya morötesi (ultraviole,UV) LED’ler de vardır.
LED’in en önemli kısmı yarı iletken malzemeden oluşan ve ışık yayan LED çipidir. LED çipi noktasal bir ışık kaynağıdır ve kılıf içine yerleştirilmiş yansıtıcı eleman sayesinde ışığın belirli bir yöne doğru yayılması sağlanır. Şeffaf kılıflı bir LED’e dikkatli bakılırsa LED çipi gözle görülebilir.
LED’e doğru polarma tatbik edildiğinde P maddesindeki oyuklarla N maddesindeki elektronlar birleşim yüzeyinde nötrleşir. Bu birleşme sırasında meydana gelen enerji ışık enerjisidir.
LED’lerin yaydığı ışık, LED çipi içerisindeki yarı iletken katkı maddeleri ile ilgilidir. LED’in hangi renkte ışık yayması isteniyorsa galyum, arsenit, alüminyum, fosfat, indiyum, nitrit gibi kimyasal malzemelerden uygun oranda yarı iletken malzemeye katkı yapılır
– GaAs (Galliyum Arsenid): Kırmızı ötesi (görülmeyen ışık)
– GaAsP (Galliyum Arsenid Fosfat): Kırmızıdan – yeşile kadar (görülür)
– GaP (Galliyum Fosfat): Kırmızı (görülür)
– GaP (Nitrojenli): Yeşil ve sarı (görülür)
Böylece LED çipinin istenen dalga boyunda ışıma yapması sağlanır.
LED imal eden firmalar kataloglarında LED’in yaydığı ışığın dalga boyunu vermektedir. LED çipinde kullanılan katkı maddesine bağlı olarak aynı renkli LED’lerin dalga boyu farklı olabilmektedir.
Örneğin AlGaInP katkılı LED 640nm dalga boyundadır .
EVATEG’in yeni LED teknolojisi (alıntı)
Fosfor kaplı LED’lerin ve RGB’lerin lümen limitlerini %53 oranında arttırıyor.
Geleneksel LED paketleri, çip üzerinde silikon fosfor karışımından oluşurken, kırılma indeksi uyumsuzluğu, yerel ısı transferi ve aynı zamanda yerel fosfor ısıtma sorunları nedeniyle bazı önemli optik kayıplara neden olabiliyor.
EVATEG’in yeni fikri sayesinde gelişen teknolojide ise; cam kubbenin altında uzaktaki kaplamayla çipten uzak bir şekilde fosfat uygulanarak; ışığın ekstraksiyonu gelişiyor ve optotermal sıvı soğutma teknolojileri ile bağlantı noktalarının sıcaklığı düşüyor.
Bu sistem ile; hava ile doldurulmuş, tam silikonla kürlenmiş ve optotermal akışkan ile ayrı ayrı doldurulan taban (geleneksel LED paketleri) arasında karşılaştırma yapıldığında sistemin, lümen çıktısı anlamında; sırasıyla %23,%40 ve %53 gibi artışlar gösteriyor.
Bu yenilikçi fikir geleneksel yaklaşımlara kıyasla aşağıdaki avantajları da beraberinde getiriyor:
- LED lambaların ışık motorlarının lokal sıcaklıktaki düzensizliklerini azaltmak için etkin bir soğutma sağlar.
- Karmaşık aydınlatma sistem tasarımlarını basitleştirir.
- Çip ve soğutucu arasındaki ısı direncini azaltır ve yüksek lümen çıkışı sağlar.
- Aydınlatma sistemleri için gelişmiş IoT özellikleri adına anahtar bir etkinleştirici teknoloji sunar.
- Lümen çıkışını ve ömrünü yükseltirken fosforun ve çipin etkili soğutma özelliği sayesinde bağlantı noktalarının ısısını azaltır.
- Isıyı düşürerek fosforda yüksek dönüşüm etkinliği sağlar.
- Isı aşımları nedeniyle meydana gelen renk kaymalarını ortadan kaldırır.
- Optimum kayıpları azaltarak daha iyi bir kırılma indeksi uyumu sağlar.
Ledlerin Çalışma Sınırları
Verimliliğine karşın LED çözümünün de bir takım sınırlamaları mevcuttur. Bunların arasında elektrostatik boşalmalara karşı duyarlılık, 1.7 ile 3.6 V arasında (renge bağlı olarak) besleme gerilimi zorunluluğu ve kutuplu olma özellikleri sayılabilir. Bunlara ek olarak normalde beyaz ışık kaynağı kullanılır, renkler dalga boyu ayarları ile sağlanır ve çalışma sıcaklığı -25°C ile 85°C arasında kalmalıdır.
Kırmızı LED yaklaşık 1,8V-15mA
Sarı LED yaklaşık 2V-15mA
Yeşil LED yaklaşık 2,2V-15mA
Mavi ve Beyaz LED yaklaşık 3V-30mA ‘de çalışır.
Aşağıdaki tablo, 5 mm çapında yuvarlak LED’ler hakkında teknik bilgiler vermektedir. Bu teknik bilgiler arasında önemli olanlar, koyu işaretli üç sütunda kilerdir.
IF max. Azami (maksimum) akım.
VF typ. Direnç hesabında kullanılacak VL Voltajı.
Beyaz ve mavi için yaklaşık 4V, diğerleri için yaklaşık 2V
VF max. Azami Voltaj
VR max. Azami ters Voltaj. (LED’i doğru bağladığınıza göre önemi yok.)
Aydınlatma Şiddeti Uygun akım altında LED’in aydınlatma gücü, (mcd = milicandela.)
Görünüm Açısı 60° ile 30° arasında değişen açı değerleri.
Dalga Boyu Yayılan ışığın azami dalga boyu, yani LED’in rengini belirleyen değer. nm = nanometre.
LED Çeşitleri
LED’lerin kullanım alanlarına, boyutlarına, kılıflarına ve tabi ki oluşturdukları ışık rengine göre birçok çeşidi bulunmaktadır. Bunlardan en bilineni elektronik devrelerde sıkça kullanılan 5mm LED’dir
Bu tip LED’lerin kırmızı, beyaz, yeşil, mavi ve sarı gibi renk çeşitleri bulunmaktadır. Ayrıca televizyon uzaktan kumandalarında kullanılan çoğu kızılötesi (IR, infrared) LED de bu kategoriye girmektedir.
Infrared (Kızılötesi LED)
İnsan gözü kızılötesi ışığı algılayamasa da, çoğu kamera sensörü bu ışığı algılayabilmektedir. Bu sebeple kızılötesi LED’ler gece görüş özelliğine sahip kameralarda tercih edilmektedir.
Uzaktan Kumanda ucunda bulunan kızılötesi LED’in belirli bir sinyal üretecek şekilde yanıp sönmesi ile televizyon, klima, müzik seti gibi elektrikli cihazları kumanda edebiliriz.(Detaylı bilgi )
RGB LED
Kırmızı (Red), yeşil (Green) ve mavi (Blue) renklerde ışık yayabilen 3 farklı LED’in tek bir pakette birleştirilmiş halidir. Bu üç rengi farklı oranlarda karıştırarak insan gözünün algılayabildiği tüm renkleri oluşturabilmemiz mümkündür. (Detaylı bilgi )
Şerit LED
Çoğunlukla esnek PCB üzerine SMD tipi LED’ler ile birlikte 12V gerilimde çalışmasına uygun akım limitleyici dirençlere sahiptir. Bu sayede basit bir 12V trafo, araba aküsü, LiPo batarya gibi güç kaynakları ile kolay bir şekilde çalıştırılabilirler.(Detaylı bilgi )
Power LED
Yüksek güce sahip (0.5W ve üstü) LED’lerdir. Power LED’ler aydınlatma amaçlı uygulamalarda tercih edilir.(Detaylı bilgi )
SMD LED
SMD LED’lerde “çip” olarak tabir edilen aktif ışık saçan bölgeler bulunur. Genellikle piyasadaki şerit LED’lerde tek çipli ve 3 çipli LED’ler tercih edilir.(Detaylı bilgi )
COB LED
Chip-on-Board birden çok LED çekirdeğinin tek bir plakada birleştirilmesi ile üretilmiş LED’leri temsil etmektedir.(Detaylı bilgi )
DOB LED
LED üreticileri modüllere güç kaynaklarını da (sürücü) ilave ederek yeni ürünün adını (Driver on Board) DOB olarak tanımladılar. Yani bir DOB LED’te, LED veya LED çipleri (yongaları) ve sürücü devrelerini ihtiva ediyor olmalı. Bu sayede aydınlatmacılar kolayca bu hazır ürünleri armatürlerinde kullanabilir hale geldiler.(Detaylı bilgi )
Neden LED Tercih Edilmelidir
* Fiziksel darbelere ve şoka dayanıklıdırlar.
* Güvenilirdirler.
* Uzun ömürlüdürler (100.000 saate kadar ömürleri vardır).
* Düşük güç tüketimlerinden dolayı Solar Enerji ile çalışan(Güneş) devrelerde ve mobil uygulamalarda alternatifsizdirler.
* Yüksek verimli aydınlatma sağlarlar.
* Çok düşük sıcaklık ve düşük ışık kirliliğine sahiptirler.
* Elektromagnetik Interference ve parazit (HUM) oluşturmazlar.
* Hem Indoor (iç mekan), hem de Outdoor(dış mekan) kullanılabilirler.
* Nem ve suya dayanıklıdırlar.
* Uzun vadede daha ucuz enerji tüketim maliyetleri vardır.
* Tek veya bir çok renk bir arada kullanılabilirler.
* Yüksek parlaklık ve yüksek kontrasta sahiptirler.
* Düşük Güç Tüketimi ve düşük ısı yayılımına sahiptirler.
* Kolay kurulma özelliklerine sahiptirler.
* nS(nano saniye)seviyesinde reaksiyon verme süreleri vardır ve bu hızları akkor flamanlı v.b. ışık kaynakları ile kıyaslanamaz üstünlüktedir.
* Cıva, kurşun v.b. Ağır metaller içermez, Çevre dostudur.
* Geleneksel flouresant lambasına karşın ortalama 1/10 güç tüketimi yaparlar.
* Bakıma ihtiyaç duymazlar.
* Küçük boyutlu ve hafiftir.
* Plug-N-Play (Tak ve çalıştır) kolaylığına sahiptirler.
* Mono-kromatik(tek dalga boyu ve tek renkli) ışık kaynağıdırlar. Bu yüzden trafik uygulamalarında benzersizdirler.
* LED’ler, filamanları olmadıkları için, sıradan elektrikli aydınlatma ampullerinden daha dayanıklıdırlar.
* Yeşil, sarı ve kırmızı gece görüşünde ve sisli hava şartlarında trafik uygulamaları açısından, beyaz genel kullanım ve aydınlatma amaçları için iyi bir çözümdür.
* Başlı başına bir bilim dalı haline gelmiş ve sürekli gelişmekte olan bir teknolojidir.
* LED’ler çeşitli aparatlarla birlikte kullanılıp verimliliği ve görselliği artırılabilmektedir.
