1 LED TEKNOLOJİSİ (Işık Yayan Diyotlar)  *1.1 Diyotların Temel Yapısı Ve Tanımı

P ve N tipi iki yarı iletkenin birleştirilmesinden oluşan maddeye “diyot (diod, diot, diyod)” denir.
Diyotlar temelde iki gruba ayrılırlar:
I- Doğrultmaç (redresör, rectefier) diyotları.
II- Sinyal diyotları
Doğrultmaç diyotları güç kaynaklarında AC akımları DC’ye dönüştürmekte kullanılırlar. Bunlar, yüksek akımları taşıyabilirler ve yüksek ters tepe gerilimlerine dayanabilirler. Ancak, genelde 50-60 Hz gibi düşük frekanslı devrelerde kullanılırlar. Sinyal diyotları ise lojik (sayısal) devre elemanı ya da radyo frekans (RF) devrelerinde demodülatör (sinyal ayırıcı) olarak kullanılırlar. Başka bir deyişle sinyal diyotları, yüksek frekanslarda çalışmaya duyarlı olmalarının yanı sıra, düşük gerilim ve akımlarda da çalışabilmektedirler. Doğrultmaç ve sinyal diyotları silisyum ve germanyumdan yapılabilmektedir. Germanyumdan yapılan diyotlardan akım geçirildiğinde üzerlerinde yaklaşık 0,2 Volt’luk bir gerilim düşümü olurken, silisyumdan yapılmış diyotlarda bu değer 0,6 ila 0,7 Volt dolayındadır. İşte bu fark nedeniyle germanyum maddesi daha çok sinyal diyotu yapımında kullanılmaktadır.

1.1.1 P ve N Tipi Maddeler Birleştirilerek Diyodun Oluşturulması

1.1.1.1 Polarmasız P-N Birleşimi

P ve N tipi yarı iletken madde kimyasal yolla birleştirildiğinde “PN birleşimli kristal diyot” elde edilir. Şekil 8 ‘de P-N tipi maddelerin birleştirilmesiyle oluşan diyotun yapısı verilmiştir. P ve N tipi iki madde birleþtirildiği zaman birleşim yüzeyinin yakınında bulunan elektron ve oyuklar birbirleriyle birleşmeye başlarlar. Birleşmeler sonucunda yüzey civarında nötr (yüksüz) atomlar oluşur. P-N maddelerinin birbirine yakın olan kısımlarında oluşan elektron oyuk birleşimleri Şekil 8 ‘de taralı olarak gösterilen “gerilim setti” bölgesini ortaya çıkarır. Taralı bölge PN maddelerinde bulunan tüm elektron ve oyukların birbiriyle birleşmesini önler. Elektron ve oyukların yer değiştirmesini engelleyen bölgeye gerilim setti (depletion layer) denir. Settin kalınlığı 1 mikron kadar olup, 0.2 – 0.7 Volt’ luk bir gerilim uygulandığı zaman yıkılır (aşılır). P-N birleþiminde P maddesinin sağ bölümü elektron kazandığı için eksi (-) yüklü olur. N maddesinin sol bölümü ise oyuk kazandığı için artı (+) yüklü duruma geçer. İki yüzey arasındaki bu küçük potansiyel fark (gerilim), oyuk ve elektronların daha fazla yer değiştirmesini önler. Oluşan gerilim setti dışardan uygulanan gerilimle yok edilebilir. İşte, P ve N tipi maddelerin birleştirilmesiyle elde edilen devre elemanlarına diyot denir.
Günümüzde, katkılama oranları değiştirilerek P-N temeli üzerine kurulu bir çok çeşitte diyot yapılmaktadır.

1.1.1.2 Polarmalı PN Birleşimi

Polarmasız P-N birleşiminin orta yerinde karşılıklı yük dengesi olduğundan akım geçmez. P-N birleşimine doğru yönde (forward) ve ters yönde (reverse) gerilim uygulandığında bazı elektriksel olaylar ortaya çıkar.

1.1.1.2.1 P-N Birleşimine Doğru Yönde Akım Uygulama (Doğru Polarizasyon)

Şekil 9 da görüldüğü gibi UCC üretecinin artı (+) ucundan gelen yükler (oyuklar) P tipi maddenin artı (+) yüklerini birleşim yüzeyine doğru iter. Üretecin eksi (-) ucundan gelen elektronlar ise N tipi maddenin eksi (-) yüklerini birleşim yüzeyine iter. Artı (+) ve eksi (-) yükler birbirini çekeceğinden elektronlar oyuklara doğru hareket ederler. Yani elektronlar, P tipi maddeye geçerler. Pilin artı (+) ucu P tipi maddeye geçmiş olan eksi (-) yüklü elektronları kendine çeker. Bu şekilde P-N birleþşiminde elektron akışı başlar. N tipi maddede bulunan her elektron yerinden çıktığı zaman buralarda oyuklar oluşur. Oyuklar artı (+) yüklü kabul edildiğinden, pilin eksi (-) ucu tarafından çekilirler. Görüldüğü üzere elektron akışı eksi (-) uçtan artı (+) uca doğru olmaktadır.
Ancak, eskiden, akımın artıdan eksiye doğru gittiği sdüşünülerek (konvansiyonel, klasik yaklaşımm) tüm teorik anlatımlar buna göre yapılmıştır. Günümüzde de klasik yaklaşım benimsenmektedir.

1.1.1.2.2 P-N Birleşimine Ters Yönde Akım Uygulama (Ters Polarizasyon)

Şekil 10 da görüldüğü gibi Ucc adı verilen üretecin eksi (-) ucu P tipi maddenin oyuklarını çeker. Üretecin artı (+) ucu ise N tipi maddenin elektronlarını kendine çeker. Birleşme yüzeyinde elektron ve oyuk kalmaz. Yani birleşim bölgesi artı (+) ile eksi (-) yük bakımından fakirleşir. Bu yaklaşıma göre ters polarizasyonda diyot akım geçirmez. Ancak kullanılan maddelerin tam saflıta olmaması edeniyle “çok az bir sızıntı akımı geçer. Mikro Amper (mA) düzeyinde olan bu akım yok sayılır (ihmal edilir). Ters polarize edilen diyotlara uygulanan gerilim yükseltilirse eleman delinebilir (bozulur).
Diyotun delinmesi olayına “çığ etkisi” adı verilir. Çığ etkisinin oluşumu kısaca şöyle açıklanabilir. P tipi yarı iletkenin iletim bandındaki bir azınlık elektronu üreteçten yeterli enerjiyi alınca, diyotun pozitif ucuna doğru gider. Bu elektron, hareket edince bir atoma çarpar ve yeterli enerjiyi sağlayarak bir valans elektronun yörüngesinden çıkıp iletim bandına geçmesini sağlar. Böylece iletim bandındaki elektron sayısı iki olur. Yörüngelerinden çıkan bu elektronlar, valans elektronlara çarparak herbir elektronu iletim bandına çıkarırlar. Böylece iletim bandında dört elektron olur. Bunlar, dört valans elektronunu daha iletim bandına sokarlar. Ters polarma geriliminin yüksekliğine göre harekete geçen elektron sayısı hızla artarak ters yönde geçen akımın artmasına neden olur. Diyotların bir çoğu ters polarmanın aşırı arttırılması durumunda bozulacağından bu noktada (dayanma gerilimine yakın yerde) çalıştırılmazlar.

1.2 Ledler ( Işık Yayan Diyot, Light Emiting Diodes)

Işık yayan flamansız lambalara led denir. Bu elemanlar çeşitli boyutlarda (1-1,9-2-2,1-3-5-10 mm vb.) üretilirler. 2-20 mA gibi çok az bir akımla çalıştıklarından ve sarsıntılara dayanıklı olduklarından her türlü kullanımda karşımıza çıkabilir. Işık, bir yarı iletkende, P tipi madde içine enjekte edilen bir elektronun oyukla birleşmesi ya da N tipi madde içine enjekte edilen bir oyuğun elektronla birleşmesi sonucunda oluşur. Bu olaydaki temel esas, elektronların enerji kaybının, ışıma olarak ortaya çıkmasıdır. . Çalışma prensipleri LED yongası üzerinden akım aktığında doğrudan foton (ışık) üreten bir yarı-iletken teknolojisine dayanır.
LED’ler aktif katmanın metaryel yapısına bağlı olarak görülebilir ışık tayfının belirli bir bölümünde ışık yayarlar. Başka bir deyişle tek renk ışık üretilir ve aktif katmanda kullanılan materyel LED ışığının rengini belirler.Yüksek seviyede ışık veren renkli LED’lerde aktif katman olarak farklı materyeller kullanılır (GaAs, Gap, GaN, AlInGaP ve InGaN). LED’lerle beyaz ışık üretmek iki yöntemle mümkündür. Bunlardan birincisi; kırmızı, yeşil ve mavi üç adet LED yongasını bir kılıf içersinde kullanarak beyaz ışığı elde etmektir. İkinci yöntem ise mavi LED yongasında üretilen ışığın bir fosfor tabakasını uyararak beyaz ışık üretilmesidir.
Led diyotların yapısında kullanılan galyum arsenik (GaAs), galyum arsenik fosfat (GaAsP), galyum fosfat (GaP), çinko, nitrojen vb. gibi maddelere göre ortaya çıkan ışığın rengi de farklı olmaktadır. Yani, yarı iletken içine yerleştirilen elementler ledin yaydığı ışığın rengini belirlemektedir. Yeşil renk veren ledlerin içinde nitrojen bulunmaktadır. Nitrojen miktarı arttırıldıça sarı olmaktadır. Kırmızı renk elde etmek için ise çinko ve oksijen kullanılmaktadır.
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.Yüksek DC gerilimlere bağlanacak ledlere Şekil 10 da görüldüğü gibi seri olarak ön direnç bağlanır. Lede bağlanması gereken ön direncin değeri;
Rön = (Besleme gerilimi-Led gerilimi)/Led akımı (Ω)

R = US-Uf / I
• US : Besleme gerilimi
• Uf : Led iletim gerilimi
• I : Led akımı

1.2.1 Ledlerin tarihsel gelişim süreci

İlk led ‘ler TO-18 transistör kılıfı içerisinde ve uçları şeffaf plastik mercek şeklindeydi. Mevcut ışık rengi sadece kırmızıydı ve verim, yani uygulanan güce karşı elde edilen ışık miktarı son derece yetersizdi. Zamanla yarıiletkenlerde yayılan ışık ile ilgili teorik bilgiler geliştikçe GaP diyotlarından yayılan kırmızı ışığa, bu yarıiletken madde içerisinde bulunan çinko ve oksijen atomlarının sayesinde oluştuğu anlaşılmıştır. Daha saf GaP maddesiyle yapılan Led ‘lerin, bu sefer yeşil bir ışık yaydıkları gözlenmiştir. Daha sonra ise çok çeşitli yarıiletken maddeler denenmiş ve kullanılmıştır. Günümüzde ise en çok kullanılan madde ise Galyum Arsenit Fosfat (GaAsP) ‘tır. Bu maddenin avantajı, arsenik ve fosfat oranlarını değiştirmek suretiyle infraruj (infra-red) ile yeşil arasında pek çok renk elde edilebilmesidir.
1962’ de ilk ticari LED üretildi, ilk üretilen kırmızı LED’ler sinyal ve göstergelerde kullanıldı. 1972 Siemens Semiconductor Division tarafından (Bugün Osram Optosemiconductor olarak faliyetini sürdürüyor) ilk radyal kılıf LED üretildi. 80 lerin sonu 90 ların başı İki büyük aşama kaydedildi;
Kırmızı LED’e ilave olarak sarı, yeşil, mavi ve beyaz LED’ler geliştirildi. Işık verimlilikleri arttırıldı. 1994 Önce kırmızı ve sarı ardından yeşil renkler trafik ışıklarında kullanılmaya başlandı. VW başta olmak üzere otomobil endüstrisinde kullanılmaya başlandı.Araçlarda 3. fren lambası olarak kullanılmaya başlandı. Yeni milenyum ile birlikte Titreşimlerden etkilenmeme özelliğinden dolayı araç tasarımcıları gösterge aydınlatması, stop lambası, fren lambaları, sinyal lambaları olarak LED dizinlerini kullandılar. Birkaç firma far lambası prototipleri geliştirdi.
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’ den 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. Ve bugün dahil o kadar çok geniş alanda kullanılmaktadır.
Sonuç olarak LED ışık tasarımcısının vazgeçemeyeceği bir konudur. Büyüleyen ışığı, verimliliği, faydaları ile ışıkla uğraşan herkesin ilgi odağıdır. Işığın geleceği LED ile kesişmiştir.

1.2.2 Led İçin Elektriki Bağıntılar
1.2.2.1 Akım – Işık Şiddeti Bağlantısı

LED diyodunun ısık siddeti, içinden geçen akım ile dogru orantılı olarak artar.Ancakbu artış; Şekil 11 ‘de görüldügü gibi akımın belirli bir degerine kadar dogrusaldır. Daha sonra bükülür. Eğer diyoda verilen akım, eşik degeri adı verilen doğrusallıgın bozuldugu noktayı aşarsa diyot aşırı ısınarak bozulur. Bu nedenle diyotlar kullanılırken, firmalarınca verilen karakteristik eğrilerine uygun olarak çalıstırılmalıdır.

1.2.2.2 Güç – Zaman İlişkisi

Işık yayan diyotların gücü zamanla orantılı olarak düser. Bu güç normal gücünün yarısına düştüğünde diyot artık ömrünü tamamlamıştır. Bir LED diyodun ortalama ömrü 100.000 saattir. Şekil 12’de , LED diyodun yayım gücünün, normal sartlarda (IF=100mA, T ortam=25°C iken,) zamana göre değişim eğrisi verilmiştir. Bu tip değerlendirmede, gücün düşme miktarı direk güç değeri olarak değil de, normal güce oranı olarak alınmaktadır.

1.2.2.3 Sıcaklık-Işık Şiddeti Bağıntısı

Diyot ısındıkça, akım sabit kaldığı halde, verdiği ışık şiddeti Şekil 3.21(d) ‘de görüldüğü gibi küçülür. Bu düşme diyodun cinsine göre şöyle değişir;
• GaAs diyotta düşme : Her derece için %0,7
• AaAsP diyotta düşme : Her derece için %0,8
• GaP diyotta düşme : Her derece için %0,3
Normal çalışma şartlarında bu düşmeler o kadar önemli değildir. Ağır çalışma şartlarında ise soğutucu kullanılır veya bazı yan önlemler alınır.

1.2.2.4 Işık Yayan Diyotun Verimi

Isık yayan diyodun verimi; yayılan ışık enerjisinin, diyoda verilen elektrik enerjisine oranıyla bulunur. Diyoda verilen elektrik enerjisinin hepsi ışık enerjisine dönüşmemektedir. Yani harekete geçirilen elektronların hepsi bir pozitif atom ile birleşmemekte, sağa sola çarparak enerjisini ısı enerjisi halinde kaybetmektedir.
LED rengine göre ışık etkinliği farklılık gösterir. Örneğin; 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.
Led seçiminde verim önemli bir faktördür. Yeşil ve sarı Led ‘lerin verimleri, kırmızı Led ‘lere nazaran daha düşüktür. Ancak pille çalışan küçük cihazlar dışında bu durum bir problem teşkil etmemekte, verim düşüklüğü biraz daha fazla güç tatbikiyle ortadan kalkmaktadır.

1.3 Optik

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.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.

1.4 Çok Renkli Ledler

Uygulamada iki ya da üç ledin bir gövde içinde birleştirilmesiyle oluşturulmuş, iki hatta üç renk yayan ledler de kullanılmaktadır. Şekil 14 a’daki ledden üç farklı renk elde edilebilir. Anot 1 ve anot 2’ye DC üretecin artı (+) ucunu, ortak katoda ise DC üretecin eksi (-) ucunu bağlarsak, gövde içinde bulunan iki ledin çalışması sonucu karma bir renk (üçüncü renk) oluşur. Anot 1 ile ortak katoda DC uygulandığında L1 ışık yayar. Anot 2 ile ortak katoda DC uygulandığında ise L2 ışık yayar.
Aşağıdaki şema, bu tür bir LED’in bağlantı yöntemini göstermektedir. Üç bacağın farklı boyda olduğuna dikkat edelim. Orta bacak, her iki renk için (-) (katot) görevi yapar. Dış bacaklar ise her iki renk için ayrı ayrı (+) (anot) bağlantısıdır. Bu ayakları kullanarak üç renkli ışık yakıp söndürebilirsiniz.
İki renkli LED’ ler, üç renklilere göre daha az kullanışlıdır. Renklerin her biri tek olarak yanar. (Biri yanınca diğeri söner.)

1.5 Enfraruj (İnfrared) Led Diyotlar

P ve N tipi iki yarı iletkenin birleşiminden oluşmuştur. İnfraruj led, normal ledin birleşim yüzeyine galyum arsenid maddesi katılmamış halidir. Yarı iletkenlere çeşitli maddeler eklenerek insan gözünün göremeyeceği frekanslarda (kızıl ötesi) ışıkk yayan led elde edilmiştir. Dış görünüm olarak led diyotlara benzeyen enfraruj diyotlar en çok, uzaktan kumanda (tv, video, müzik seti, otomatik çalıştırılan endüstriyel makinalar vb.) sistemlerinde kullanılırlar.

1.6 Ledlerle Beyaz Işığın Elde Edilmesi

1993 yılında Japon Shuji Nakamura, galyum nitrürüne dayanan mavi bir LED buldu. Bu mavi LED beyaz ışığın önünü açtı. Beyaz ışık, teoride sayısız dalga uzunluğunu bir araya toplarken, gözümüz kolaylıkla aldanıp biri kırmızı, biri yeşil biri de mavi olmak üzere üç dalga uzunluğunu bir araya getirip beyaz ışık görmüş gibi oluyor.
İşte beyaz LED’ler de bu yanılsamadan yararlanıyor. Bu da dört şekilde gerçekleşiyor. İlk önce üç LED (kırmızı, yeşil ve mavi) aynı kutuda toplanıyor: Ancak diyodların tümü aynı randımana sahip olmadıklarından global randıman bu durumdan etkileniyor. Bir diğer olasılık ise şu; mavi diyoda, diyodun ışığı altında amber renginde yanan fosfor bazlı küçük bir pastil iliştiriliyor. Bu diyod maviyle birleştiğinde beyaz bir ışık üretiyor. Bir diğer hadde morötesi LED’e dayanıyor; floresan bir bileşen bu ışımayı görünür beyaz ışığa dönüştürüyor. Organik LED’ler ise akım geçtiğinde beyaz ışık üreten organik öğeleri barındıran aktif bir katmana sahipler.

1.7 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.

1.8 Led’lerin AC Çalışması

Led ‘ler, AC ile çalışan devrelerdeki ikaz lambalarının bile yerini alabilmektedirler. AC sinyalin bir saykılında iletimde olan Led, ikinci saykılında ters yönde polarlanır ve off durumuna geçer. Bu durumda Led üzerinde oluşan ters yöndeki gerilimin Led ‘in ters dayanma geriliminden fazla olması halinde Led tahrip olacağından gerekli önlemler alınmalıdır. Bunun için Led ‘e paralel olarak ters yönde normal bir diyot bağlanması kafidir. Şekil 15.a ‘da bu bağlantı şekli gösterilmiştir. Negatif yarım saykılında bu diyot iletime geçerek üzerinde oluşacak 0,7 Voltluk iletim gerilimi, Led ‘in emniyetle kullanılmasını sağlayacaktır.
Led ‘leri korumak için kullanılan diğer bir yöntemde, Led ile seri olarak ters dayanma gerilimi kaynak geriliminden daha büyük olan bir diyot bağlamaktır. Bu durmda Şekil 15.b ‘de gösterilmektedir.
İlk metodun avantajı, Led üzerine 0,7 Volttan daha fazla ters gerilim düşememesi nedeniyle Led ‘in aşırı ters gerilimden dolayı bir tehlikeye maruz kalmasının söz konusu olmamasıdır. Ancak seri direncin iki misli güç harcaması gerekmektedir.
Her iki durumda da, Led sadece bir saykıl boyunca iletimde kalacağı için averaj Led akımı, hesaplanan direnç değeriyle bulunanın yarısı kadar olacaktır. Bu durumu gözönüne alarak gerekli direnç değeri, aşağıdaki formülden hesaplanabilir.

R = URMS – Uf / 2I
URMS : AC şebeke gerilimi
Uf : Diyot iletim gerilimi
I : İstenen averaj akım değeri

1.9 Led’lerin Devre Bağlantıları

Led ‘ler, düşük gerilimli kaynaklarda kullanılacakları zaman maksimum akım sınırlarına yakın değerlerde kullanılmamalıdırlar. Çünkü böyle durumlarda seri direncin değeri küçük olacağından kaynak gerilimindeki en ufak bir değişim, yüksek akım geçmesine sebep olarak Led ‘i tahrip edebilir.
Led ‘leri devreya bağlarken polaritelerine dikkat edilmelidir. Bunların ters dayanma gerilimleri 4-5 Volt gibi küçük bir değer olduğundan ters bağlanmalırı halinde yanmaları işten bile değildir. Bu yüzden polariteleri bilinmeyen Led ‘lerin bacaklarının tespit edilmeleri esnasında dikkatli olunmalıdır. Bu iş için yöntemlerden biriside, 150 ohm ‘luk seri bir dirençle beraber 3 Voltluk bir kaynak kullanılmasıdır.
Led ‘lerin polariteleri genellikle iki türlü belirtilmektedir. Birinci olarak katot, anoda nazaran daha kısa yapılmaktadır. İkinci olarak ise Led ‘in kılıfının katot tarafı düz olarak imal edilmektedir. Bu yöntem, sadece dairesel kesitli Led ‘ler için geçerlidir. Şekil 16 ‘da Led polaritelerinin belirtilme yöntemleri görülmektedir.
Şeffaf muhafazanın içini görmek mümkünse; katot tarafının daha büyük olduğu görülecektir.

1.9.1 LED’lerin Seri Bağlanması

Aynı anda birden fazla LED den ışık almak istiyorsa seri bağlanması uygundur. Tek devrede çok LED çalıştırlınca için güç kaynağının ömrü uzayacaktır.
Devrede seri bağlı bütün LED lerin üzerinde aynı akım şiddeti vardır. Bu gibi bir durumda, seri bağlı LED lerin hepsinin aynı cins olması önerilir. Güç kaynağı, devredeki bütün LED ler için yeterli voltajı verecek nitelikte olmalıdır. (Yani her LED için 2V, Mavi ve Beyazlar için 4V ve kullanılacak direnç için de en az 2V.) Böyle bir devre için hesap yapmanız gerekirse, devredeki bütün LED lerin voltajlarını toplayıp VL olarak kullanılmalıdır.
Diyelim ki, devrede bir Kırmızı, bir Sarı ve bir Yeşil LED seri bağlantısı olsun. Bu durumda,
• 3X2V + 2V = 8V
• 9V kaynak uygun olacaktır.
• VL = 2V + 2V + 2V = 6V (Üç LED’in voltaj toplamı).
• Besleme voltajı VS 9V olacaksa ve akım şiddeti I 15mA = 0.015A olmalı ise,
• Direnç R = (VS – VL) / I = (9 – 6) / 0.015 = 3 / 0.015 = 200 ,
Bu durum karşısında R = 220 (veya en yakın fakat bir üst değerdeki direnç değerini seçmeli ve kullanılmalıdır.)

1.9.2 Ledlerin Paralel Bağlantısı

Birden fazla LED’i tek direnç kullanarak paralel bağlamak hiç önerilmez.
Devrede kullanılan LED ler arasında küçük de olsa nitelik farkları varsa, devreden geçen akımın paylaşılması sırasında en küçük Voltajlı LED yanar. Bütün özellikleri tam olarak aynı (özdeş) LED lerin, tek direnç kullanılarak paralel bağlanmasının sakıncası eğer bir led yanarsa diğer ledler yanmaz fakat ışık vermezler.
Ledlerin paralel bağlanmasının sağlıklı yolu her birine ayrı ayrı seri direç bağlayarak yapılacak olan paralel bağlantıdır.

1.10 LED’lerin Teknik Özelliklerini Çizelgede Bulup Anlamak

Üretici katalogları, LED’ler veya benzeri elektronik parçalar için verilen teknik rakamlar ve bilgilerle doludur. Bu bilgilerden yararlanabilmek için, kullanılmakta olan kısaltmaları bilmek ve anlamak gerekecektir.
Örnğin aşağıdaki tablo, 5 mm çapında yuvarlak LED’ ler hakkında teknik bilgiler vermektedir.
Type Colour IF
max. VF
typ. VF
max. VR
max. Luminous
intensity Viewing
angle Wave length
Standard Red 30mA 1.7V 2.1V 5V 5mcd @ 10mA 60° 660nm
Standard Bright red 30mA 2.0V 2.5V 5V 80mcd @ 10mA 60° 625nm
Standard Yellow 30mA 2.1V 2.5V 5V 32mcd @ 10mA 60° 590nm
Standard Green 25mA 2.2V 2.5V 5V 32mcd @ 10mA 60° 565nm
High intensity Blue 30mA 4.5V 5.5V 5V 60mcd @ 20mA 50° 430nm
Super bright Red 30mA 1.85V 2.5V 5V 500mcd @ 20mA 60° 660nm
Low current Red 30mA 1.7V 2.0V 5V 5mcd @ 2mA 60° 625nm

(1cd= 1lm / m2 )

• IF max. : Azami (maksimum) akım.
• VF typ. : Direnç hesabında kullanılacak VL Voltajı. Beyaz ve mavi için yaklaşık 4V, diğerleri için yaklaşık 2V
• VF max. : Max. gerilim
• VR max. : Azami ters Voltaj. (LED doğru bağlanınca önemi yok)
• Görünüm Açısı : 60° ile 30° arasında değişen açı değerleri.
• Dalga Boyu : Yayılan ışığın azami dalga boyu, yani LED’in rengini belirleyen değer. ( nm =nanometre)
• Aydınlatma Şiddeti : Uygun akım altında LED’ in aydınlatma gücü, (mcd = milicandela)

1.11 Led Kılıfları Ve Önemi

İlk LED ‘lerin fiyatlarının yüksek olmalarının bir nedeni de pahalı metal kılıflar kullanılmasıydı. Bu tip LED ‘ler, halâ bazı askeri ve profesyonel cihazlarda kullanılmaktadır. Modern LED ‘ler, daha basit ve ucuz olan epoxy-resin kılıflar ile yapılmaktadır. Bu tip LED’ ler Şekil 18′ de görülmektedir.
Diyot eklemleri birer nokta ışık kaynağı olmakla beraber bir LED ‘in ışık yayma diyagramı, kılıfın cinsine göre değişmektedir. Örneğin LED ‘in kılıfı şeffaf ise, LED bir nokta ışık kaynağı şeklinde ışık yaymaktadır. Bununla ilgili radyasyon diyagramı Şekil 19’ da gösterilmiştir.
Görüleceği gibi yayılan ışık, Şekil 19(a) da dar bir açı ile yayılmaktadır. Eğer kılıf buzlu (mat) ve renkli ise, o zaman LED ‘den yayılan ışık çok daha geniş bir alana yayılmaktadır(Şekil 19 b). Sabit bir ışık miktarı için şeffaf bir LED ‘in parlaklığı, ekseni yönünde bakıldığında renkli bir Led ‘e göre daha fazladır. Ancak bakış yönü eksenden kaydırıldıkça şeffaf LED ‘lerde parlaklığın çok çabuk olarak düştüğü görülür. Buna mukabil renkli ve mat LED ‘lerin ışığı çok daha geniş açılardangörülebilir.
Bir LED ‘in kılıfının renkli olması, ışığının rengini değiştiremez. Işığın rengini belirleyen, sadece yarıiletken maddenin cinsidir. Eğer renkli kılıf kullanılacaksa, bu ışığın rengi ile aynı olmalıdır. Aksi halde ışık miktarı önemli ölçüde zayıflamaya uğrar.
En çok kullanılan Led ‘ler dairesel kesitli kılıfı olanlardır. Bunun sebebi, panel montajı için açılması en kolay deliklerin dairesel delikler olmasıdır. Kullanım amaçlarına yönelik değişik tiplerde ledler de mevcuttur.

1.12 LED’ lerin Ömürleri

İlk LED’lerde diyot eklemini kirleten bakır moleküllerinden dolayı, birkaç yüz saatlik çalışmadan sonra LED’lerin parlaklığı azalıyordu. Ancak modern LED’lerde ömür 100 000 saat civarına çıkarılmıştır. LED’lerin ömürleri verdikleri ışığın %50 oranında düşmesi için geçen süre olarak tanımlanmaktadır.
LED’lerin daha uzun ömürlü olabilmeleri için bu hususlara dikkat etmek gerekmektedir :
• Bacaklar kılıftan itibaren 2mm’ den daha yakın kıvrılmamalıdır.
• Kılıfın çatlamamasına dikkat edilmelidir. Çatlaklardan sızan rutubet, LED’in ömrünü büyük ölçüde azaltır.
• Lehim yapılırken bacakların 125 °C den daha fazla ısıtılmaması gerektiğinden bacaklar soğutma amacıyla metal maşa veya krokodillerle tutturulmalıdır.
• LED’ler aşırı sıcaklarda çalıştırılmamalıdır. 75°C de çalıştırılan bir LED 25 °C dekine nazaran yarı yarıya daha az ışık verebilmekte, ömrü de aynı nispette azalmaktadır. Bu yüzden LED’ler, devrenin sıcak bölgelerinden uzak tutulmalı ve maksimum akım sınırlarına yakınçalıştırılmamalıdır.
Sonuç olarak hesaplar ve deneyler LED’lerden en az 100.000 saat istifade edilebileceğini göstermektedir. Isıl kondisyon (soğutma), çevresel etkiler, kullanılan çevre elemanları, kılıfın materyal yapısı vb. etkiler göz önüne alındığında 50.000 saat ve üzeri hizmet ömrü olduğu kabul edilir.

1.13 LED ve Klasik Aydınlatma Aygıtlarının Karşılaştırılması
1.13.1 Klasik Akkor Flamanla Karşılaştırma

Devinimsiz gaz içine yerleştirilen, genellikle tungstenden üretilen metalik bir ince telden oluşan ve elektrik akımıyla yanan piyasadaki ampullerin gerçi üretim maliyeti düşük, ama randımanları son derece az. Akkor flamanlı lambalarda verim azdır. Sebebi ise elektrik enerjisinin tamamının ışık olarak açığa çıkmamasıdır, ısı da açığa çıkar ve kayıplar artar.
Bir diğer sorun ise şu: ampulün içindeki tel kendisini kesmekle tehdit eden şoklara ve titreşimlere karşı duyarlı, ömrü ise her yakmada meydana gelen termik şokun etkisiyle kısalmaktadır. Tungsten flamanın, yüksek sıcaklığından dolayı, zamanla buharlaşması lambanın ömrünü 500 ile 5.000 saat arasında kısıtlamaktadır. Ayrıca akkor flaman bir vakum ortamı içerisinde bulunduğundan darbe yada titreşime dayanıklılığı da çok düşüktür. Akkor lambalarda ışıksal verim 12 – 15 lm/W tır.
Işık yayan diyotların gövdeleri epoxy-resin, ışık çıkan kısmı optik mercek, diğer kısımları metal olarak ta yapılır. Bütünüyle şoka ve titreşime dirençli olurlarken, ortada ne paramparça olacak bir cam ne de kırılacak bir filaman vardır. Uzun ömürlüdür. (ortalama 105 saat). Kimyasal yapıları nedeniyleüzerlerinden bir akım geçtiğinde photon açığa çıkararak ışık verirler. Isınma problemleri yoktur. Flamanlı lambalara göre çok daha az enerji kullanırlar.

1.13.2 Floresan Lamba İle Karşılaştırma

Floresan lambalar çok az ısındıklarından tüketilen elektrik enerjisinin büyük bir kısmının ışığa dönüşmektedir. Ancak flüoresan tüp, görünür ışığı oluşturacak plazmayı meydana getirecek yüksek gerilimi harekete geçirmek için büyük bir devreye (Bobinaj, starter…) gerek duyar.
Tüpün içine yerleştirilen bu devrenin üretim maliyeti ise, normal bir ampulünkinin beş, on katı. Öte yandan, floresan lambalar bir kaç kez yanıp söndürülmeye dayanıklı değildirler; üstelik tam olarak aydınlanmaları içinse yaklaşık 30 sn.lik bir süreye ihtiyaç var. Ayrıca soğuk havalarda da randımanları birdenbire düşüyor. Ortalamaö mürleri ise 7500 saat bu değerde açma kapama sıklığıyla azalmaktadır. Işık verimi floresan lambalarda 55 – 104 lm/W tır.
Ledlerin ışık verme süreleri ns ler mertebesindedir. Ateşleme için ek bir donanıma gerek yoktur. Ledler üzerinden akım geçtiğinde foton açığa çıkararak ışık verir. Işık verimi ise ledin rengine göre değişmekte ve 18-30 lm/W değerlerindedir. Beyaz LED’ de verimliliğin 50 – 70 lm/W değerlerine ulaşması beklenmektedir. Geleneksel flouresan lambalara göre ortalama güç tüketimi 1/10 civarındadır.
Ledlerin ilk kurulum maliyetleri yüksek olmasına rağmen elektrik enerjisi tüketimi ve aydınlatmada kullanılan kablo kesitlerinin daha ince olması gibi avantajları uzun vadede bize yansıyacak ekonomik bir çözüm sunar. Ayrıca ledlerdeki renk çeşitliliği, ledlerin boyutları ve sayısız uygulama alanları her ortamda amaca uygun aydınlatma çözümlerini de beraberinde getirir.

1.14 Ledlerin Kullanım Alanları

• Dış cephe aydınlatması
• Reklam sektörü (neon un yerini aldı)
• Mobilya sektörü(renk vurgulama, gölgelerin ortadan kaldırılması…)
• Solar sistemiyle birlikte bahçe aydınlatması(led üzerinde düşen gerilim 1.5-3.5 V olduğu için avantajlı)
• Hastaneler (sağlık açısından önemli, ışık güvenilir, sessiz…)
• İş merkezleri, otelleri, evler, vitrinler(çeşitli efektlerle etkileyici görünümler)

bu yazıyı bir dokumandan aldım ama kaynağı bulamadım. dokumanın içindeki kaynakları yazmakla yetiniyorum.
Kaynaklar
http://www.antrak.org.tr/gazete
http://cc.1asphost.com/
http://commons.wikimedia.org/wiki/LED
http://www.elektronikce.com/
http://www.eren-solar.com
http://www.firat.edu.tr/end-elektronik/analog_devre_elemanlari.htm
http://www.forumtrportal.com
http://www.led.com.tr
http://www.ledlightforyou.com/
http://www.megasan.com.tr
http://www.pelsan.com.tr
http://www.silisyum.net/htm/diyotlar/diyotlar.htm
http://www.silisyum.net/htm/optoelektronik/led_kiliflari.htm
http://www.superbrightleds.com/led_info.htm
http://tr.wikipedia.org/wiki/Diyod
http://www2.whidbey.net/opto/LEDFAQ/The%20LED%20FAQ%20Pages.html
Tridonic.Atco 2004-2005 Türkçe Katalog
Fiberli Katalog