5 m Rulo Beyaz Mavi Led(60 Led/metre)

LED nedir?
 
Çok uzun zaman önce insanlar, yalnız gün ışığından (gündüz ışığından) istifade edebilmişler.
Ateşin keşfi ile birlikte gündüzlerin dışında yapay ışıkla aydınlatmayı da öğrendiler.
Daha sonra yapay ışık olarak meşaleler ve yağ lambaları ile aydınlandılar.Yağ lambası,
meşale ve mum 19. yy ortalarına kadar gözde ışık kaynakları oldu.

1870'lerde Edison'un flamanlı lambayı geliştirmesiyle aydınlatmada yeni bir çığır açılmış oldu.
20. yüzyıda fluoresan lambalar, deşarj esaslı lambalar hayatımıza girdi. Geçtiğimiz asrın sonunda
katı halde ve yarı iletken yapıda LED lambalar aydınlatmada yapay ışık kaynağı olarak yerini almaya
başlıyacağının sinyalini verdi.

Yapay ışık üretimi

Temel olarak elektrik enerjisini ışığa çevirmek için 3 yöntem kullanılır. Isıtma yöntemi, düşük ve
yüksek basınçlı metal buharlı ortamda deşarj yöntemi ve uyarılma ile ışık verme (luminescence) yöntemleri.

Isıtma yöntemi: Bir flaman yapısı üzrinden elektrik akımı geçirilerek flamanın ısınması sağlanır ve
akkor hale gelen flamanın yaydığı görülebilir ışık kullanımımıza sunulur. Örnek, akkor lambalar ve
halojen lambalar.
Gaz deşarjı: Havası boşaltılmış ve metal buharı ilave edilmiş bir tüp içerisinde iki elektrot vasıtasıyla
bir gerilim uygulanarak, metal buharı üzerinden geçen akımın meydana getirdiği ark'ın yaydığı görülebilir
ışık aydınlatmada kullanılır. Örnek, civa buharlı lambalar, metal halide lambalar, sodyum buharlı lambalar.
Uyarma ile ışıma yöntemi (Luminescence) : Alçak basınçlı civa buharlı lambalarda elde edilen gözle görülemeyen
UV ışık ile bir fosfor tabakası uyarılarak görülebilen ışığa çevrilir. Örnek, fluoresan lambalar,
kompact fluoresan lambalar.
Elektrik enerjisini doğrudan ışığa çeviren bir yöntem olarak katı bir yapı içersinde elekronların uyarımı
ile görülebilen ışık elde edilebilinir (electroluminescense). Örnek, LED lambalar.
Işık yayan diyotlar
 

LED'lerin özellikleri ve sağladığı faydalar

Tek renk ışık kaynağı (dar bantlı): Işık istenilen dalga boyunda olduğu için renk filtresi,
prizma gibi renk ayrıştırıcılara ihtiyaç yoktur.
Örneğin kırmızı trafik lambasında 617 nm dalga boyunda kırmızı LED lerde üretilen ışığın tamamı kullanılır.
Oysa akkor lambalarda üretilen ışığın mavi ve yeşil bileşenleri bastırılarak sadece kırmızı bileşeni kullanılır.
75 W akkor lamba yerine 8-10W LED dizini kulanılarak %80 enerji tasarrufu sağlanır.
Çok küçük ışık kaynağı (birkaç mm 2 ): Küçük ebatlı armatürler geliştirilir, ışık kolayca yönlendirilebilir.
Tasarımcılara geniş ve kolay kullanım imkanları.
Hızlıdır, 200 ns içinde ışık vermeye başlar.
Uzun Ömür : Kullanım kondisyonuna bağlı olarak 100.000 saate kadar.
Yüksek ışık verimliliği (verimlilik giderek artıyor, örneğin laboratuvar ortamında kırmızı renkte
108 lümen/Watt'a ulaşılmış durumda).
Düşük ısı üretimi: Akkor lambalarda flaman ısısı 2700 o C, halojen lambalarda 3100 o C, deşarjlı lambalarda
tüp ısısı 800-1100 o C ye ulaşırken LED'lerde yonga ısısı 110 o C'yi geçmez.
Tanımlanmış ışık açıları.
Görülebilir renk tayfındaki hemen hemen bütün renkler elde edilebilir.
Dimerlenebilir (0 – 100 %).
Şok ve titreşimlere dayanıklı: Cam, flaman gibi kırılgan elemanlar ihtiva etmez.
Beyaz LED için farklı renk sıcaklıkları: 3200, 4700, 5400,6500 Kelvin.
Çevrecidir; yapısında civa gibi ağır metallar ve halojen gazları yoktur.
LED'lerin elektriksel özellikleri

Öncelikle bilinmesi gereken özellik LED'ler doğru akımla çalışırlar. Elektrik devrelerinde LED'ler normal
diyotlar gibi davranırlar. Farklı olan yanı normal diyotlarda 0,7 Volt civarında olan birleşme gerilimi
yerine, renklerine göre 1,6 V ile 4 V aralığında değişmektedir. Genellikle kırmızı ve sarı LED'ler 1,9 – 2,6 V,
yeşil mavi ve beyaz LED'ler 2,5 V – 4 V arasında gerilimle çalışırlar. Devreye bağlanırken polaritelerine
dikkat etmek gereklidir. Ters gerilime tahammülleri azdır ve 5 – 10 V gibi ters gerilimle tahrip olabilirler.
LED akımları yapılarına göre değişmekle birlikte 10 mA ile 700 mA aralığında LED üretimleri mevcuttur.
LED empedansları üzerinden geçen akımın büyüklüğüne bağlı olarak doğrusal olmayan bir eğri ile değişkenlik
gösterirler.

LED'ler genellikle seri bağlanıp bir dizin oluşturularak 10, 12, 24, 48V doğru akım veren elektronik
güç kaynakları ile beslenirler.
Birçok uygulamada LED'in verdiği ışığın şiddetinin mümkün olduğu kadar yüksek olması istenir.
LED'lerden elde edilen ışık şiddeti, içinden geçen akımla orantılı olduğundan akım arttırıldıkça
ışık şiddeti de artacaktır. Bu durumda LED'in iç direncinden dolayı üretilen ısı artacak ve normal
hizmet ömründen önce tahrip olacaktır. Ayrıca ısının artması ışık verimliliğini de olumsuz yönde etkileyecektir.
Buradan çıkan sonuç, ısı LED'in en büyük düşmanıdır.
LED'lerin ömürleri

Teorik olarak yapılan hesaplamalar ve deneyler LED'lerden 100.000 saat üzerinde bir süre istifade
edebiliceğimizi ortaya çıkarmaktadır. Elektriksel, ısıl kondisyon (soğutma), çevresel etkiler, kullanılan
çevre elemanları, kılıfın materyel yapısı vb. etkenler göz önüne alındığında 50.000 saat ve üzeri
hizmet ömrü olduğu kabul edilebilir.

LED'lerin ışık verimliliği

Lambaların verdiği ışığın, harcadığı elektrik enerjisine oranı ışık etkinliği h ' dır, birimi ise lumen/Watt'dır.

Biraz rakamlarla konuşmak istersek;

Akkor lambalarda ışıksal verim 12 – 15 lm/W

Halojen lambalarda 18 – 22 lm/W

Kompakt fluoresan lambalarda 60 lm/W

Fluoresan lambalarda 55 – 104 lm/W

LED'lerde durum biraz farklıdır, LED rengine göre ışık etkinliği farklılık gösterir. Örnek; kırmızı en yüksek verimliliğe sahiptir 45 lm/W, sarı 35 lm/W, yeşil 18 lm/W, mavi 8 lm/W civarındadır. Aydınlatmada beyaz ışık önemli olduğuna göre beyaz LED için verimlilik, üretici firmalara göre değişmekle birlikte 18 – 25 lm/W arasında değişmektedir.

Bu verilerle şunu söyleyebiliriz ki bugün (mayıs 2005) LED'ler akkor ve halojen lambalara alternatif olabilmekte ancak fluoresan ve kompakt fluoresan lambalarla verimlilik açısından rekabet edebilecek seviyede değildir. Diğer taraftan ışık verimliliğinde çok hızlı gelişmeler olmaktadır. 2008 - 2010 yıllarında beyaz LED'te verimliliğin 50 – 70 lm/W değerlerine ulaşması beklenmektedir. LED üretici bir firmanın deklare ettiğine göre, laboratuvar ortamında kırmızı ışıkta 108 lm/W değeri yakalanmıştır.

LED ışık değerleri konusunda dikkat edilmesi gereken bir konuda ışık açılarıdır. LED'ler yönlendirilmiş ışık oldukları için ışık değerleri, cd (candela) veya mcd cinsinden verilmektedir. Işık açıları düşük tutularak yüksek candela değerleri telaffuz edilmektedir. LED seçiminde değerlendirme yapılırken bu konu dikkate alınmalıdır.

Optik önemlidir
Önemli noktalardan biri de ışığın açısının değiştirilmesi, yönlendirilmesi, bir ışık kılavuzu ile dağıtılması, kısaca LED ile ürettiğimiz ışığın kullanılmasıdır. Bu konuda en çok ihtiyacımız olacak mercek sistemleridir. Efektif ve faydalı ürünler tasarlamayı düşünüyorsanız, fizik kitaplarınızı, notlarınızı çıkarıp optik kunularını tekrar incelemelisiniz.

Renklerin dünyası
Yukarıda da anlattığımız gibi LED'ler tek renk ışık kaynağıdır. Dekoratif aydınlatma yaparken tek rekli kullanabileceğimiz gibi, renkli LED ışıklarını karıştırarak bir ressam gibi değişik ara renkleri elde edebiliriz. Bunun için yapmamız gereken üç ana renkten (kırmızı, yeşil, mavi) oluşan LED dizinlerini dimerlemektir. Hatta bazı üretici firmalar üç ayrı renk yongayı aynı kılıf içerisine yerleştirerek RGB uygulamaları için hazır LED'ler ve LED modülleri üretmektedir. LED'leri dimerlemek için darbe genişlik modülasyonunu (PWM) kullanmak en iyi verimi sağlıyacaktır. Teorik olarak her rengi 255 kademe dimerlenirse 16 milyon renk elde edilebilir. Ancak insan gözü kişiden kişiye değişmekle birlikte 600 – 640 rengi ayrıt edip algılayabilmektedir.

LED'lerin renk dalgaboyu ile ilgili bilgiler üretici firmanın kataloglarında verilmektedir. LED dizinleri oluşturulurken kullanılan LED'lerin dalga boyları aynı veya birbirine yakın olmalıdır. 5 – 10 nm lik farklar özellikle yeşil ve sarı renklerde göz tarafından algılanır. Renklerin önemli olduğu projelerde, renk dalgaboyu toleransı düşük LED'ler kullanılmalıdır.

Renk ile ilgili olarak bir başka konu da LED dizinleri önüne renkli lenslerin kullanılmasıdır. Burada LED dalga boyu ile renkli lensin dalga boyu aynı olmalıdır. Aksi halde farklılık ışık kaybına sebep olacaktır.

LED'lerin gelişimi (tarihçesi)

Bugün LED'ler aşağıdaki uygulamalarda sıkça kullanılmakta.

•  Bir otomobilde 300 den fazla LED kullanılmakta (konsol, radyo, CD çalar, navigasyon sistemi, göstergeler ve butonlar içinde).

•  Cep telefonları gösterge ve tuş aydınlatması için 12 adet LED kullanılmakta (fotoğraf çeken modellerde flaş olarak).

•  100.000 LED'ten fazlası büyük ölçekli göstergelerde kullanılmakta. Örneğin futbol sahaları, dış mekan görüntü cihazları, büyük trafik bilgilendirme göstergeleri.

•  Dekoratif aydınlatmalarda ışık kaynağı olarak.

•  Reklam panolarında neon lambalara altenatif olarak.

Yarın Aydınlatma dahil o kadar çok geniş alanda kullanlacak ki, bunları sayarak kullanım alanlarını sınırlamayalım. Sonuç olarak LED ışık tasarımcısının vazgeçemeyeceği bir konudur. Büyüleyen ışığı, verimliliği, faydaları ile ışıkla uğraşan herkesin ilgi odağıdır. Işığın geleceği LED ile kesişmiştir. Bize düşen konuya uzak kalmayıp gelişmeleri takip etmektir.

Neden LED Tercih Ederiz?

• Geleneksel floresan lambasına karşın ortalama 1/10 güç tüketimi.
• 50.000 saat 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.
• 119 yıl öncesinde elektrik ampulünün icadından bu yana, bu aydınlatma ilk büyük devrimdir.
• 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.
                   
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'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'lerde 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'le dikkatli bakılırsa
LED çipi gözle görülebilir.
Örneğin kırmızı renk(660nm) için GaAlAs, sarı renk (595nm) için InGaAIP, yeşil renk (565nm)için GaP, mavi renk (430nm)
için GaN kullanılır. Bilindiği gibi gün ışığı tüm renklerin karışımıdır.
Bu karışım ise beyaz ışığı oluşturmaktadır.

Diğer ışık kaynaklarında örneğin kırmızı ışık elde edilmek isteniyorsa, beyaz ışığın önüne yerleştirilen
kırmızı bir katman dışarıya sadece kırmızı ışığın geçmesini sağlıyor, diğer ışınlar içerde kalıyordu.
İşte diotların aydınlatmada en önemli katkısı sadece bir renk üretmesi, fazladan renkler ortaya çıkarmamasıdır.
Bir LED kırmızı yeşil mavi gibi tek renk ışık yaymaktadır.
Bu avantaj, konu beyaz ışık olduğunda dezavantaja dönüşmekte. Tüm ışık türleri beyaz ışığı oluşturduğu
için tek dalga boyundan beyaz ışık üretmek mümkün değildir. Bu sorunu çözmek için iki yöntem uygulanmaktadır.
- Kırmızı, mavi ve yeşil renkli üç led çipini aynı kılıf içinde çalıştırarak renklerin birleşiminden beyaz
ışık üretmek.
- Mavi led yongasından(çipinden) çıkan ışığın bir fosfor tabakasını uyararak beyaz ışık yayılması.

Ledlerin Özellikleri ve Faydaları
- Işık istenilen dalgaboyunda olduğu için renkleri ayrıştırmak içi filtre veya prizma gerektirmezler.
- Işığın tamamı kullanılır. Diğer lambalarda bazı renkler filtrelenmektedir.
- Enerji tasarrufu sağlar. 75 Watt lamba yerine 10W Led yeterlidir.
- Çok hızlı tepki verirler(200ms)
- Uzum ömürlüdür.
- Küçük oldukları için tasarımsal özellikleri çoktur.
- Düşük ısı üreterek enerjinin ısı olarak kaybını önler. (110°C Bu değer akkor flamanlı ampüllerde 2700 °C'ye
kadar çıkmaktadır.
- Işık şiddeti kolayca ayarlanabilir.
- Plastik kılıf sayesinde darbelere harşı dayanıklıdır.
- Yapısında diğer lambalarda bulunan civa gibi çevreye zararlı ağır metaller bulunmaz
Ledlerin Tarihçesi
- 1962'de ilk led üretildi. Sinyal ve göstergelerde kullanılmaya başlandı.
- 1972'de Siemens Semiconductor Division tarafından ilk radyal kılıflı Led üretildi.
- 1985/1992 arasında kırmızı Lede ek olarak mavi, sarı ve yeşil ledler de yapıldı.
- 1994'te LEDler trafik ışıklarında kullanılmaya başlandı.
- 1995/... Otomobillerde ve benzer olarak titreşimli alanlarda hasar görmedikleri için kullanılmaya başlandı.
- 2007'de Türk biliminsanları beyaz ışık eldesinde nanokristalleri kullandı.

Ledlerin Kullanım alanları

- Otomobillerde gösterge panellerinde ve fren lambalarında
- Trafik sinyalizasyon lambalarında
- Elektronik aletlerdeki uyarı veya bilgi ışıklarında
- Cep telefonu vb. zemin aydınlatmasında
- Kumandalarda (görünür ışık yaymazlar)
- Dekoratif aydınlatmalarda
- Reklam tabelalrında kayan yazı vb. alanlarda
- Bazı elektronik saatlerde
- Yeni yeni sokak aydınlatmalarında
 
LED İle Aydınlatma Avantajları:

-16 milyon renk ( 3 ana rengi mix ederek)

-Çok zengin animasyonlara imkan vermesi.

-0 ila %100 arası linear dimm imkanı.

-Çok düşük enerji tüketimi (Konvansiyonel kaynakların yaklaşık %10'u).

-100.000 saate varan ömür.

-Islak-kuru her tür ortamda çalışabilmesi.

-Düşük Voltaj Sebebiyle Elektriksel şok tehlikesi olmaması.

-Sağlığa aykırı kimyasal içermemesi.

-Çok yüksek mekaniksel dayanım, çok hafif yapı.

-Sıfır Bakım.

Bu gibi yüksek avantajlar LED diode malzemenin iç-dış, ıslak-kuru her türlü ortamda avantajlı
bir şekilde kullanılmasını mümkün kılmaktadır.