LED Nedir? Nasıl Çalışır? Ne İşe Yarar? Özellikleri ve Çeşitleri
LED Nedir?
Yarı iletkenleri kullanarak elektrik enerjisini ışığa çeviren teknoloji; Katı Hal Aydınlatma (Solid State Lighting) olarak isimlendirilmektedir. Katı hal aydınlatma LED (İngilizce, Light Emitting Diode’un baş harflerinden oluşmuştur.) ve Organik LED’i (OLED, İngilizce Organic Light Emitting Diode’un baş harflerinden oluşmuştur.) içine alan bir teknolojidir. LED, Işık yayan diyot yarı-iletken bir ışık kaynağıdır. Gerilim uygulanarak elektronları harekete geçirilen LED ışın yaymaya başlar. Bu etki elektroluminans ya da elektroışınım olarak adlandırılır.
Elektroışınım olayı 1907 yılında İngiliz araştırmacı H.J. Round tarafından keşfedilmiştir. Günümüz LED’lerinin atası sayılan ilk LED ise 1962 de General Electric Firmasında çalışan Nick Holonyak Jr. tarafından yapıldı. İlk ticari amaçlı LED’ler sadece düşük yoğunluklu kırmızı renkli bir ışık kaynağı olarak akkor ve neon gösterge lambalarının yerine kullanılmaya başlandı. Önce laboratuvar ve test ekipmanı gibi pahalı cihazlarda daha sonra TV, radyo, hesap makinesi gibi görsel alanlarda kullanıldı.
Önerilen Yazı: OLED Nedir? Ne İşe Yarar? Nasıl Çalışır?
LED’lerin ışık çıkış değeri malzeme teknolojisindeki gelişmeye bağlı olarak gelişti. Yüksek güçlü beyaz ışıklı LED’in araştırılması ve geliştirilmesi LED’lerin aydınlatma alanında da kullanılmasını mümkün kıldı. Günümüzdeki LED’ler morötesi ve kızılötesi dalga boyları arasında kalan görülebilir bölge boyunca uzanan yüksek parıltılı renklerde olabilmektedir. Işığın rengini belirleyen ise kullanılan kimyasalların bileşimidir.
LED ve OLED Arasındaki Farklar
Ledler inorganik (karbon tabanlı olmayan) ve OLED organik (karbon tabanlı) ürünlerdir. Organik LED (OLED), Ledlerin aksine küçük nokta kaynaklardır ve üretim teknolojileri farklıdır. Genelde ekran uygulamalarında kullanılmaktadır. Örneklerini günümüzde PDA ve cep telefonları ekranlarında görmekteyiz. Organik LED’ler (OLED) ışık parlaklıkları çok düşük olması, renksel problemlerinin olması, üretim maliyetlerinin yüksek olması uzun ömürlü olmamaları nedeniyle genel aydınlatmada tercih edilmemektedir. Fakat önümüzdeki beş yıl içinde yukarıda saydığım dezavantajlar giderilerek ışık parlaklıklarının 100 lm/w seviyelerine ulaşacağı söylenmektedir.
LED’ler aktif katmanın materyal yapısına bağlı olarak, görülebilir ışık tayfının belirli bir bölümünde ışık yayarlar. Başka bir deyişle tek renk ışık üretilir ve aktif katmanda kullanılan materyal LED ışığının rengini belirler. Yüksek seviyede ışık veren renkli LED’lerde aktif katman olarak farklı materyaller kullanılır.Renkli LEDler bu şekilde üretilirken, beyaz ışığı üretmek zor ve zahmetlidir. Beyaz ışığın üretilmesi için iki yol mevcuttur. Kullanılan ilk yöntem bir led kılıfının içerisine kırmızı, yeşil ve mavi LED yongalarını yerleştirmektir.
LED’lerin Avantajları
Enerjinin ve verimli kullanılmasının çok önemli olduğu günümüzde ledlerin enerji verimliliği kadar başka önemli özellikleri de vardır. Bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir.
• Tek renk (dar bantlı) ışık kaynaklarıdırılar. Görülebilir renk tayfındaki hemen hemen tüm renkler elde edilebilir. Işık istenilen dalga boyunda olduğu için renk filtresi, prizma gibi renk ayrıştırıcılara ihtiyaç yoktur.
• Küçük boyutlarından dolayı dekoratif ve minik armatürler geliştirilebilir.
• 200 ns içinde ışık verebilecek kadar hızlıdır.
• Bilinen tüm aydınlatma ürünleriyle karşılaştırıldıklarında yüksek ışık verimliliği görülmektedir. (Labaratuvar ortamında CW renkte 160lm/w)
• Tanımlanmış ışık açıları vardır, haricinde lens ile birlikte daraltılabilir.
• Ledlerin parlaklığı artırılıp azaltılabilmektedir.
• Şok ve titreşimlere dayanıklıdır. Cam ve flaman gibi kırılgan elemanlar ihtiva etmez.
• Yapısında ağır metaller yoktur. Kurşun ve civa içermez.
• Isı dağılımı ve zararlı ışın (radyasyon) yoktur.
• Enerji tasarrufu sağlar ve bakıma ihtiyaç duymaz.
Önerilen Yazı: Akkor Ampul Nedir? Özellikleri ve Çeşitleri Nelerdir?
LED’lerin Dezavantajları
• Aynı renksel geriverim değerine sahip flüoresan lambalar daha verimlidir.
• Yüksek kurulum maliyeti: LED’lerin lümen başına fiyatları geleneksel kaynaklardan daha pahalıdır. Ek olarak sürücü devresi, güç kaynakları gibi destek sistemleri yine geleneksel sistemlerde kullanılanlardan daha pahalı olduğundan ilk maliyet olarak daha yüksektir.
• Sıcaklığa bağımlılık: LED performansı işletme yerindeki ortam sıcaklığına büyük oranda bağımlıdır. Ortam sıcaklığının yüksek olması LED grubunun ısısının artmasına dolayısıyla LED’in arızalanmasına yol açmaktadır.
•Gerilim hassasiyeti: LED’ler eşik değeri denilen bir gerilim ve akım değerinde beslenmelidir. Bu değer seri dirençler ve akım regülatörlü güç kaynakları ile sağlanabilir.
• Işık kalitesi: Soğuk beyaz LED’lerin çoğu güneş ya da akkor telli lambada olduğundan oldukça farklı bir siyah cisim radyasyonundadır. 460 nm ve 500 nm dalga boylarında nesneler güneş altında ya da akkor telli lamba ışığı altında göründüğünden farklı görünürler. Kırmızı renkli yüzeyler fosfor esaslı soğuk-beyaz LED lamba ışığı altında kötü bir renksel geriverim gösterirler.
• Elektriksel Polarlama: Akkor telli lambalardan farklı olarak LED’ler yalnızca doğru elektriksel polar da çalışırlar.
LED Çeşitleri Nelerdir?
• Çakan (flashing) LED’ler standart LED’lerdir. Ancak saniyede bir yanıp sönmesini sağlayan multivibratör devresi ile birlikte düzenlendiklerinden çakan LED’ler olarak adlandırılırlar. Genellikle tek renk olmalarına karşın iki renkte çakan ya da RGB renk karışımı ile düzenlenmiş tipleri de vardır.
• İki renkli (Bi-color) LED’ler bir durum için iki farklı LED kullanılarak yapılır. Aynı kaynaktan beslenen iki paralel bağlantı vardır. Akım bir hattan akarken bir renk, diğer hattan akarken diğer renk yayılır. İki renk uygun bir frekansta yayılacak olursa üçüncü bir renk ortaya çıkar. Örneğin yeşil/kırmızı iki LED uygun bir frekans düzenlemesiyle sarı rengi ortaya çıkarırır.
• Üç renkli LED’ler yine iki LED grubundan oluşur. Ancak bu defa LED’ler aynı anda ayrı ayrı kontrol etmeyi sağlayan iki hat üzerinden beslenir.
• RGB LED’ler çok farklı renklerin elde edilebildiği LED’lerdir. Işığın rengini değiştirmek için kırmızı (Red), yeşil (Green) ve mavi (Blue) renkli LED’lerin birlikte kullanıldığını 3 ana rengin diğer ara renklerin elde edilmesinde de kullanıldığını söylemiştik. Diğer yöntem ise tek bir kılıf içersinde 3 adet LED çipi barındıran RGB LED kullanmaktır. 3 adet LED içeren RGB LED’lerin 4 adet bacağı vardır. LED’lerin bağlantı şekli ortak anot ve ya ortak katotlu olabilir.
