MERİH VİDEO - M. Rüştü Korkmaz (Yön. Kurulu Başkanı - Elektronik Yük. Müh.)
FİRMA/ÜRÜN TANITIMI
LED NEDİR?
LED ( Light Emiting Diode) , aslında diode olarak
bilinen yarıiletken malzemenin farklı bir uygulamasıdır.
P ve N tipi yarıiletken malzemeler birlikte
kullanıldıklarında, kendi özellikleri dışında farklı bir
yapı oluştururlar.
LED’lerin yaydıkları ışığın tamamını insan gözü
göremez. Görünen ışığın dalga boyu 380-740 nm
(nanometre) arasındadır ve bu aralık elektromagnetik
tayfta kızılötesi ve morötesi aralığına denk gelmektedir.
Alt ve üst sınırlara doğru görme giderek azalır, en iyi
görme 555 nm dalga boyu civarındadır.
IŞIK AKISI NEDİR?
Bir ışık kaynağının toplam ışık akısını ölçmek için o
kaynağı bir küre içine alıp küre duvarından geçen
akı toplamını bulmak gerekir. Kürenin yarı çapı r ise,
yüzey alanı 4πr2 olduğundan yüzey alanının 4p’ye
bölümü r2 genişliğinde bir alanı gösterir. Bu alanı
oluşturan katı açıya da steradyan denmektedir.
A ve B kutuplarına,doğru yönde bir batarya
bağlandığında( A kutbu +), P bölgesinden N bölgesine
doğru bir akım akar. A kutubuna (-) ve B kutubuna (+)
gerilim uygulanırsa akım akmaz (ters yön). Akımın
bir yönde akması ve diğer yönde akmaması tipik bir
diod özelliğidir ve zaten diod, tanımını da buradan
almaktadır.
LED( ışık yayan diod), normal diod gibi çalışır ancak
içinden akım geçtiğinde ortama ışık verir.
LED diod, içinden geçen akımın şiddetine bağlı olarak
ışık verir, akım artarsa ışık da artar.
LED diodun verdiği ışık değişik renklerde olabilir.
Burada önemli bir nokta, doğru yönde polarma
uygulandığında , diod seri bir dirençle (koruma
direnci) korunmalı, akımın belli bir değerin üzerine
çıkmasına izin verilmemelidir.
LED iç direnci, LED’in içinden geçen akıma bağlı olarak
değişir. Eğer koruma direnci konmaz ise LED hasar
görebilir.
Akım arttıkça direnç küçülür, küçülen direnç sayesinde
akım daha çok artar ve LED arakesiti fazla ısınacağı için
harab olur.
Bu nedenle LED’i süren besleme, akım kaynağı (akım
sabit) olarak tasarlanmalıdır.
P ve N silikon malzemelerinin birleşim yeri (arakesit)
aktif bir bölge olup, bu bölgenin alanı ve hacmi,
diodun gücü ve akacak akımın kapasitesi ile yakından
ilgilidir. P ve N bölgelerinin oluşumunda değişik
yarıiletken malzemeler kullanılmaktadır. Yarı iletken
malzeme içine nitrit, alüminyum, gallium/arsenit ve/
veya GaAsP gibi malzemelerin katkılanmasıyla değişik
renklerde ışık yayan diodlar yapılabilmektedir.
I : Işık şiddeti,
Φ : Toplam ışık akısı
A : Steradyan cinsinden alan ise;
Burada I ile ışık şiddeti, Φ ile toplam ışık akısı ve A ile
de steradyan cinsinden alan gösterilmiştir.
Her yöne eşit ışınım yapan bir kaynak için,
Işık kaynağı noktasal değilse, alan duruma göre
hesaplanır ve yerine konur. Örneğin alan yarım küre
olursa, ışık şiddeti;
olur.
AYDINLANMA NEDİR (E)
Aydınlanma (ışık akışı yoğunluğu) kaynakla değil,
aydınlanan yüzeyle ilgili bir büyüklüktür ve birim
alan üzerine dik olarak düşen ışık akısı anlamına gelir.
Birimi lüks’tür (lx)
Burada S ışığın aydınlattığı alandır; Şayet bu alan ışık
geliş yönüne dik değil ise
LED Diodların renklerine bağlı olarak farklı gerilimlerde
çalıştıklarını söyleyebiliriz.
Kırmızı /sarı 2 Volt ve beyaz / mavi 3 Volt gerilim ister.
LED, diod olduğuna göre genel olarak diodlar için var
olan kurallar LED’ler için de geçerlidir.
LED , doğru yönde polarma verildiğinde hızlı bir
şekilde ışık yayar, LED bu özelliğinden dolayı yüksek
hızda anahtarlama yapan devrelerde ışık vericisi olarak
da kullanılabilir.
Burada θ ışığın geldiği yön ile alan arasındaki açıdır.
Noktasal kaynakta ve r yarıçaplı bir küre yüzeyinde
alan 4 x π x r2 olduğundan;
102
Nisan 2014
win.indd 1
14.05.2014 15:45
Işık şiddetiyle aydınlanma arasındaki ilişki ise;
Görüldüğü gibi; ayıdınlanma, ışık kaynağına olan
uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.
LUMEN NEDİR?
(Işık akısı birimi)
1 kandela (MUM) şiddetindeki bir ışık kaynağının 1
metre uzaklıkta ve 1 m² yüzeye dik olarak gönderdiği
ışık miktarına (akısı) LUMEN denir. Lumen ve ona
bağlı olarak LUX ( 1 m²’lik yüzeyde 1 LUX aydınlatma
meydana getirecek ışık akısı miktarı) aydınlatma
tekniğinde önemli parametreler sayılmaktadır.
GÜÇ NEDİR?
Genel olarak, saniyede yapılan iş miktarına güç
denmektedir ve birimlendirilmesi cgs/ MKS sistemine
göre yapılmaktadır.
Işık kaynağının , elektrik şebekesinden çektiği veya
harcadığı güç W ile ifade edilirse , bu gücün ışık
olarak bize yansıması( ışık olarak bize dönmesi) çok
önemlidir.
Tüm ışık kaynakları için (ışık rengi, ömür, CRI, sağlık,
pratiklik gibi kavramlar hariç) LUMEN /W değeri
öncelikle dikkate alınan bir ölçü olmaktadır.
Örnek: Işık kaynağı 100 W ve kaynağın verdiği ışık
5000 Lümen olarak ölçülmüş ise; LUMEN/W= 50 olur
ki bu değer özellikle LED’ler için çok azdır. LED’ler için
Lm/W değeri enaz 60 ve yukarısında olmalıdır.
Günümüz teknolojik olanaklarına göre
Lm/W= 85-95 uygun sayılabilecek değerlerdir. Aslında
Lm/W değerinin 150-170 olduğunu savunan üreticiler
de vardır.
CRI NEDİR?
CRI (Color Rendering Index) harfleri şu anlama
gelmektedir.
Güneş ışığının referans alınması durumunda, ışık
kaynağının verdiği ışık, ne ölçüde güneş ışığının
özelliklerini taşımaktadır.
Güneş ışığı için CRI = 100 alınırsa ve ışık kaynağının
CRI değeri 69 ise, kaynağımız ancak yüzde 69
oranında güneş ışığının değerlerini koruyabilmektedir.
Bu değerin 75 ve daha yukarda olması arzu
edilmektedir.
Ancak CRI değeri özellikle 5000° K altındaki ışık renleri
için iyi bir değerlendirme faktörü sayılmamaktadır.
IŞIK RENGİ
Işık rengi Kelvin derecesi ile anılmaktadır.Kelvin
derecesi K harfi ile belirtilmektedir.
Metallerin ısıtılması sonucu ışık yaymaya başlarlar.
Isıtılan metallerden, 2000 K ile 10000 K arasında çok
farklı ışık renkleri elde edilebilmektedir. Metal önce
kızarır, ısısı arttıkça renk giderek beyaza doğru ve
6500 K’den sonra da mavileşmeye başlar.
6500K ve yukardaki renkler soğuk (cold) ve daha
aşağıdaki renkler ise sıcak (warm) ışık rengi olarak
kabul edilmektedir.
5500 K-6000 K bu aralıktaki ışık renkleri gün ışığı,
5500 K renk ise saf beyaz olarak anılmaktadır.
Işık rengi ölçülebilmektedir.
LED TİPLERİ?
A- Verdikleri ışık cinsi bakımından, iki ayrı LED tipinden
söz edilebilir.
-Işığı insan gözü ile görünebilen LED’ler.
-İnsan gözü ile ışığı göünemeyen LED’ler (kızıl ötesi
ışık veren led’ler).
Dalga boyunun istenen değerde olmasını sağlamak
için, yarıiletken malzeme içine konan katmanlarla
oynanarak (cins ve miktar) istenen ışık bölgesi ve
rengi yakalanır.
B- Plastik veya metal kılıflı LED’ler.
LED kullanım amacına ve gücüne göre farklı kılıflarda
üretilmektedir.
C- DIP Dual in-line package LED
D- Aynı kılıf içinde farklı rekte LEDler ( 3IN1).
E- COB LED( Chip on board)
F- MCOB LED ( Çoklu COB, multiple Chip on board)
Ayrıca dış görünümüne göre de farklı isimlerde LED
saymak mümkündür. (SMD, mantar, yuvarlak, oval,
power LED gibi)
LED NASIL BESLENMELİ?
LED’in tipine ve özellikle gücüne (akımına) göre
uygun akımla sürülmesi gerekir.
Öncelikle LED’ler DC (direct current) ile çalışırlar.
LED’lerden yüksek verim alabilmek için doğru darbeli
akımla sürülmeleri önerilmektedir. Diyodun delinme
gerilimi ve tüm diğer elektriksek karakteristiği dikkate
alınarak hareket edilmelidir.
Uygulanacak puls şeklindeki akım veya gerilimin;
genliği, sıklığı ve süresi önemlidir. Puls sıklığı insan
gözünü etkilemeyecek şekilde yüksek tutulmalı
ama puls genliği ve süresi veya hizmet çevrimi-duty
cycle-diyodun karakteristiğinin izin verdiği değerleri
aşmamalıdır.
LED diyodlar seri bağlanarak bir dizin oluşturulabilir ve
ortaya çıkan yapıya uygun gerilim uygulanır.
LED’ler paralel de bağlanabilir (paralel kollara koruma
direnci koymak gerekir, zira LED’ler eşit yapıda olamaz
ve direnç konmaz ise kol zarar görebilir).
Genel olarak LED’ler akım veya gerilim kaynağı ile
sürülebilirler. Ancak akım kaynağı ile sürmek daha
uygundur. Zira LED, içinden geçen akıma bağlı olarak
ısınır, akım sabit ve maximum LED akımının altında
tutulursa LED hasar görmez.
103
Nisan 2014
win.indd 2
14.05.2014 15:45
Burada dikkat edilmesi gereken; sadece LED üzerinden
geçen akımın sabit tutulması değil, LED’in üzerinde ısı
birikmesine de izin vermemek gerekir.
LED üzerindeki ısı uygun soğutucu ile alınmaz ise, LED
ömrü kısa olur, hatta bozulma riski de vardır.
RENK: LED lambalarda renk çeşitliliği fazladır, istenen
renk ve tonda renk elde etmek mümkündür.
NEDEN LED?
Işık alanında LED büyük bir olaydır, büyük bir
sıçramadır ve ışık endüstrisinde LED, ışığın çağ
atlamasına neden olmuştur.
BAKIM: LED bakım istemez.
Şok’lara karşı dayanıklıdır.
LED her yerde kullanılıyor.
Otellerde, sağlık sektöründe, dış mekanlarda, dış
cephe aydınlatmasında, otoban aydınlatmasında,
park ve bahçelerde, dekorasyonda, ofislerde , evlerde,
eğlence yerlerinde, endüstride, atölyelerde, toplantı
salonlarında, cep telefonlarında, sinyalizasyonda,
aydınlatma sektöründe tüm uygulamalarda
kullanılabilir.
ÖMÜR: LED ömrü 50 bin - 100 bin saat olabilmektedir.
VERİM: Aydınlatma elemanının harcadığı elektrik
gücü ile verdiği ışık değerlendirilir. LED verimi uzak ara
büyüktür. Watt başına LED ortalama 100 Lümen ışık
verebiliyor (150 lümene kadar çıkabilmekte). Halbuki
klasik lambalar watt başına 20-30 lümen ışık üretebilmektedir.
LED, veriminin yüksek olması sayesinde önemli ölçüde
enerji tasarrufu sağlar.
Watt başına ortalama 100 lümen ışık veren bir
LED lamba, klasik lambalara göre 3-4 defa ( klasik
lambanın watt başına verdiği ışık 20-30 lümen) daha
fazla ışık vermektedir , bunun anlamı şudur:
LED lambanın verdiği ışığı alabilmek için, klasik lamba
kullanılırsa 3-4 kat elektrik harcamak gerekecektir.
Veya LED lamba ile, elektriğe ödenecek aydınlatma
gideri 100 TL yerine 20 TL olacaktır.
DOĞAL IŞIK: LED ler güneş ışığına yakın zenginlikte
ışık yayarlar.
KULLANIM ALANI: LED hemen her yerde kullanılabilecek yapıda ve özelliktedir.
Özellikle elektronik devre elemanı olarak yaygın
kullanılmaktadır.
Enerjilendikten sonra hızlı cevabı ( quick response)
nedeniyle LED’ler, digital teknolojide de kullanım alanı
bulmuşlardır.
KARŞILAŞTIRIM:
-Akkor flamanlı lamba ile:
Genel olarak akkor flamanlı ampuller, ilk kullanılan ışık
kaynaklarıdır.
Bu lambalar Watt başına 20-30 lumen ışık
verebildikleri için verimleri düşüktür.
LED lambalar 75-150 lumen/w ışık verdiklerine göre,
LED lambaların verdiği ışığı akkor flamanlı lambadan
alabilmek için, en az 3 kez daha çok enerji harcamamız
gerekecektir.
Diğer bir deyişle LED lambaların aydınlatmada
kullanılmasıyla, örneğin 100 TL yerine 20-25 TL gibi
bir miktar elektrik parası ödenecektir.
-Diğer aydınlatma elemanları ile:
Diğer aydınlatma elemanları , akkor flamanlı lambalara
göre daha avantajlı olmakla birlikte, LED lambalarla
elde edilen verime göre geride kalıyorlar. Örneğin
LED’ler, floresan lambalardan bile %40-50 daha
verimlidir.
Sadece cıva buharlı lambalarda verim yüksektir ancak,
bunların kullanılma alanlarının sınırlı olması yanında
başka negatiflikleri de vardır.
AĞIR METALLER: LED lambalar ağır metaller içermedikleri için çevre dostudur.
UV/EMD: LED lambalar ultraviyole ve elektromagnetik dalga yaymazlar.
ISI ENERJİSİ: LED daha az ısınır. Ortamdaki ısı farklılıkları, LED ışık miktarını (ışık verimliliği sabit kalıyor)
etkilemez. Örneğin floresan lambalarda ortam soğuk
olduğunda, ışık verimi düşmektedir.
LED’lerde ısı enerjisi kaybı çok azdır. Kapalı alanlarda
ortamdaki ısının yükselmesine sebep olmaz. Özellikle
vitrin aydınlatmalarında LED çok kullanılır (vitrindeki
malzemenin ısıdan etkilenmesine neden olmaz)
KULLANIM HIZI: LED, enerji verildiğinde hemen ışık
yaymaya başlar (start sırasında ısı kaybı olmaz ve hızlı
cevap verir,
200 ns içinde).
104
Nisan 2014
win.indd 3
14.05.2014 15:45
Download

LED NEDİR? - Elektrik Dergisi