LED Nedir?

0 1194

LED, ingilizce’de Light Emitting Diode kelimelerinin kısaltılmış halidir ve “Işık Yayan Diyot” anlamına gelir. LED’ler elektrik enerjisini ışığa dönüştüren yarı iletken diyot temelli bir elektronik devre elemanlarıdır. LED’lerin genel görünüşü aşağıdaki gibidir.

led çeşitleri

1920’lerde Rusya’da icat edildi ve 1962 yılında Amerika’da pratik olarak uygulanabilen elektronik bir bileşen haline getirildi. Oleg Vladimirovich Losev adlı bir radyo teknisyeni, radyo alıcılarında kullanılan diyotların ışık yaydığını fark etti ve 1927 yılında bir Rus gazetesinde LED hakkında buluşlarını yayımladı.

Oleg-Vladimirovich-Losev

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 ışık yayma mekanizmasının iyi anlaşılması için kuantum fiziği, kimya, elektronik ve optik alanlarında bilgi sahibi olunması gereklidir.

Başlangıçta yalnızca zayıf kuvvetli kırmızı ışık verebiliyorlardı ama çağdaş LEDler Görünür ışık, Morötesi, Kızılötesi gibi çeşitli dalga boylarında, yüksek parlaklıkta ışık verebiliyor. Düşük enerji tüketimi, uzun ömrü, sağlamlığı, küçük boyutu ve hızlı açılıp kapanabilmesi gibi geleneksel ışık kaynaklarına göre bir dizi avantajı vardır.

          led özellikleriled1a

           LED’lerin direnci dinamiktir. Yani bu direnç üzerinden geçen akıma göre değişir. Bu yüzden LED’i bir akım kaynağına doğrudan bağlarsak kısa devre olur. Bu yüzden devreye seri bir direnç bağlamak gerekir.

Özellikleri

  1. LEDler yarı iletken malzemelerdir.
  2. Ana maddeleri silikondur.
  3. Üzerinden akım geçtiğinde foton açığa çıkararak ışık verirler.
  4. Farklı açılarda ışık verecek şekilde üretilmektedirler.
  5. LEDlerin gerilim-akım grafikleri üsteldir. Uygun çalışma noktasındayken LEDin üzerindeki küçük bir gerilim değişimi büyük bir akım değişimine neden olur. Yüksek akım nedeniyle bozulmaması için ledlere seri bir akım sınırlama direnci bağlanır. Böylece hassas olmayan gerilim aralıklarında ledin bozulması engellenir.
  6. LEDler tıpkı bir Zener diyot gibi üzerinde sabit bir gerilim düşürür.

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 (GaAIAs, GaAs, GaAsP, GaP, InGaAIP, SiC, GaN). Böylece LED çipinin istenen dalga boyunda ışıma yapması sağlanır. Örneğin kırmızı renk (660nm) için GaAlAs, sarı renk (595nm) için InGaAIP, yeşil renk (565nm) için GaP, mavi renk (430nm) için GaN kullanılır.

led gan katmanları

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 InGaAlP katkılı LED 640nm dalga boyunda; GaAlAs katkılı LED 660nm dalga boyunda; GaP katkılı LED ise 700nm dalga boyunda kırmızı ışık yayar.

LED lerin çalışma gerilimleri ve çektikleri akımlar renklerine göre farklılıklar gösterir. Yani farklı renklerdeki LED ler için aynı çalışma gerilimi altında farklı ön dirençler gerekir.

Renklere göre çalışma gerilimleri ve çekilen Akım değerleri ise aşağıdaki gibidir.
Kırmızı LED : ~1,8V-15mA
Sarı LED : ~2V-15mA
Yeşil LED : ~2,2V-15mA
Mavi LED : ~3V-30mA
Beyaz LED : ~3V-30mA

led_rainbow_by_steeph_k-d6jb8az

Eğer trafik ışığı gibi düşünülürse bu değerler akılda daha rahat kalabilir. Ledler seri ve paralel olarak bağlanabilirler. Fakat her bağlantı türünde direnç kullanma zorunluluğu vardır (LED dirençlerinin dinamik olması). Bu direnç değerinin hesaplanmasında kullanılacak formül şu şekildedir

R=U-Uled / Iled

Burada R kullanılacak direncin ohm birimiyle değeridir. U besleme gerilimini, Uled LED in cinsine göre çalışma voltajını, Iled ise LED in üzerinden geçirmek istediğiniz akımı mA olarak gösterir. Ayrıca aşağıdaki Linkten Değerleri yazarak otomatik olarak ön direnç hesaplaması yapabilirsiniz….

örneğin bir adet kırmızı LED için ön direncini hesaplayalım. 5V gerilim kaynağıyla besleyelim diyelim. Kırmızıyı ve 5V kaynağı en yaygın olarak kullanıldığı için seçiyorum. Burada bilmemiz gereken kullanıcağımız direncin ne kadar akım / gerilim çektiği ve gerilim kaynağımızın değeri.

Kirschhoff un ilk kanunundan gidicek olursak gerilim kaynağından çekilen güç ile harcanan güç birbirine eşit olmalı. Kaynağımız olan 5V , 1,8V LED gerilimi + eklenecek direncin çekeceği gerilime eşit olmalı,yani direnc üzerinde 5V-1,8V tan 3,2V gerilimi direnç üzerinde yoketmeliyiz. gerekli akımı (15mA) ve Gerilimi (3,2V) bildiğimize göre Ohm kanunundan (V=IxR) direnci çekebiliriz.

5V=1.8V (led gerilimi) +(kaybedilmesi gereken gerilim)

5V-1,8V =3,2V (kaybedilmesi gereken gerilim)

V=IxR

3,2V=15ma*R

R=3,2V/15ma

R=0,213 mohm =213 ohm

213 ohmluk direnç olmadığına göre ona en yakın olan 220 ohmluk seri direnç ile kırmızı LED te full parlaklığı sorunsuzca alabiliriz. her zaman hesapladığınız direnç değerinin bi üstündeki en yakın değeri seçin altında bi değer alırsanız LEDiniz uzun veya kısa vadede giderek parlaklığı azalarak sönecek ve yanacaktır. Kullandığınız Ledin datasheetinde tüm verileri yer almaktadır. Eğer kullanacağınız LEDin özelliklerini bilmiyorsanız direnç hesaplamalarında genel olarak 2V ve 20mA değerini alarak kullanabilirsiniz.

Bağlantı Şekilleri

Bir LEDin bağlanması      

Bir LEDin Arduino ya bağlantısı

Seri birkaç LEDin bağlanması

Paralel birkaç LEDin bağlanması

Son yıllarda LED lerde mavi ışığın kullanılabilmesi ile RGB aydınlatma mümkün olmuş ve birçok sektörde uygulama alanı bulmuştur. RGB leri ileriki derslerimizde işlicez. LED lerin enerji sarfiyatlarındaki düşüklüğünün başlıca sebebleri arasında omik bir yük olması ve ısı kayıplarının az olması gösterilebilir. Ayrıca ömürleri oldukça uzun olan bu diyotlar diğer ampuller gibi flaman taşımadıklarından dolayı hemen her koşulda sorunsuz kullanılabilirler. Bugün artık aydınlatma değerleriyle ve kullanım alanlarının çok yaygın bir düzeye ulaşması nedeniyle genel aydınlatma için maliyetleri makul bir düzeye inmiş ve endüstriyel sosyal ve ekonomik anlamda hemen hemen her alanda LED tasarımlar yerini almaya başlamıştır.

led tipleri

Neden LED i Tercih Ederiz?
• Geleneksel floresan lambasına karşın ortalama 1/6-10 güç tüketimi.
• 60.000 saat minimum ömrü vardır.
• Şoka dayanıklıdır.
• Cıva içermez, güvenilirdir.
• Enerji tasarrufu sağlar ve bakıma ihtiyaç duymaz.
• Göz alıcıdır ve maksimum emniyet düşünülmüştür.
• Çok düşük sıcaklık ve düşük ışık kirliliğine sahiptir.
• Elektromanyetik çatışma yoktur.
• Hem iç mekanda, hem de dış mekanda suya dayanıklıdır.
• Tek ve çok renk elde edilebilir.
• Diyot oldukları için, dijital dünyayla daha kolay uyum sağlarlar.
• Yüksek yoğunluk, yüksek kontrast, hatta parlaklık verir.
• Eşsiz ve tutarlı renkler sağlayan tek Işık Rengi ışık kaynağıdır.
• Düşük Güç Tüketimi ve ısı dağıtma özelliklerine sahiptir.
• Kapsamlı voltajla çalışır.
• Çevre dostudur.
• Hafiftir.
• LED ampulleri, elektrikli aydınlatma ampullerinden daha dayanıklı, uzun süreli ve enerji verimlidir.
• LED’ler, filamanları olmadıkları için, sıradan bir elektrik ampulü kırılırken, onlar bu koşullar altında zarar görmezler.
• Yeşil ve kırmızı gece görüşünü korumak için harikadır, beyaz genel kullanım amaçları için iyi bir çözümdür, mavi genellikle dekoratif amaçlar için kullanılır.
• Neredeyse LED’i yenilemeye ihtiyaç duymadan portatif uygulamalar için, pillere daha az para harcanır.
• LED’ler doğal bir ışık yaratır.
• LED’lerin yumuşak parıltısı kaba gölgeyi, yansımayı ve göz kamaştırıcı parıltıyı azaltır.
• Bütünüyle şoka ve titreşime dirençli olurlarken, ortada ne paramparça olacak bir cam ne de kırılacak bir filaman vardır.
• Genel bir kural olarak, LED’ler, patlayıcı sıvıların ve gazların yanında yada başarısız aydınlatmacıların kazalara neden olabilecekleri yerlerde kullanılmak için en iyi çözümdür.
• LED’ler geleceğin ışığıdır.

 

KAYNAK; [electrotech.tv]

Senin bu konuya yorumun ne olacak?

Gerekli *

HAKKIMIZDA

facebook twitter youtube flickr ENOTLAR TV LOGOSU_Artboard 13 - ENOTLAR TV LOGO

Arşivler

KAREKOD-umuz

Lower-Third-(Enotlar)