Led ismi, ingilizce Light Emitting Diode (Işık Yayan Diyot) kelimelerinin baş harflerinden oluşmaktadır.
Bu ışıklı diyotlar, kullanışlı ve pratik olmalarının yanı sıra oldukça ucuz olmaları nedeniyle indikatör (gösterge) olarak diğer tip lambaların yerini almışlardır. Piyasada çok değişik şekil, ebad, renk ve fiyatta LED bulunduğundan herhangi bir devrede ne tip bir led kullanılabileceği, genellikle bir soru işareti oluşturmaktadır. Burada LED 'ler ile ilgili bazı aydınlatıcı bilgi verilmeye çalışılmıştır. Böylece LED seçiminde kolaylık sağlayacağını umuyoruz.
Işık yayan diyotlar, ilk olarak 1954 yılında bulunmuştur. Galyum Fosfat (GaP) ile yapılmış bir diyotun, iletim yönünde akım geçirildiğinde kırmızı bir ışık yaydığı farkedilmiştir. Böylece bir yarıiletken ışık kaynağı keşfedimiştir, ancak yarıiletkenlerdeki ışık yayımının fiziği pek anlaşılamadığı ve seri üretim için yeterli teknolojik düzeye erişilemediği için led 'ler yakın zamana kadar pek popüler olamamışlardır. Bu sorunların aşılmasıdan sonra ledler inanılmaz bir şekilde kendilerine çok geniş bir uygulama alanı bulmuşlardır.
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.
Günümüzde kullanılan Led 'ler arasında en popüleri, kırmızı olanıdır. Bu tip led 'ler GaAs0,6P0,4 formülü ile yapılmaktadır. Yani As : P oranı 6 : 4 'tür. Kırmızı Led 'ler yapımı en kolay, dolayısıyla en ucuz, bunun yanında da verimi en yüksek olanlarıdır. Yeşil Led 'ler ise verimi en düşük LED çeşididir. Ancak bu dezavantajı insan gözünün yeşile kırmızıdan daha hassas olması nedeniyle ortadan kalkmaktadır.
Herhangi bir uygulama için renk seçimi yaparken bazı hususlara dikkat edilmelidir. Kırmızı, genellikle ikaz devreleri için tercih edilmelidir. Ancak sarı, turuncu ve yeşil Led 'ler, diğer bazı amaçlar için daha estetik olabilmektedir.
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. Yeşil bir Led 'den kırmızı Led 'lerdeki kadar ışık elde edebilmek için iki katına yakın LED akımına gereksinim duyulmaktadır. Ancak şebekeden beslenen cihazlar için bu bir sakınca teşkil etmemektedir.
led ler hakkında daha geniş bilgi diyod konusunda da verildi
Led Kılıfları
lk Led 'lerin fiyatlarının yüksek olmalarının bir nedeni de pahalı metal kılıflar kullanılmasıydı. Bu tip Led 'ler, halâ bazı eskeri ve profesyonel cihazlarda kullanılmaktadır. Modern Led 'ler, daha basit ve ucuz olan epoxy-resin kılıflar ile yapılmaktadır. Bu tip Led 'ler Şekil 1 '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 2 'de gösterilmiştir
Görüleceği gibi yayılan ışık, 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 2 (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 açılardan görülebilir.
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.
Özel Kılıflar
En çok kullanılan Led 'ler dairesel kesitli kılıfı olanlardır. Bunun sebebi, panel montajı için açılması en kolay deliklerin dairesel delikler olmasıdır. Ancak panel lambaları olarak kullanılmalarının yanında VU-metre vb. gibi kullanımlar için çeşitli tipte kılıflar yapılmasına gerek duyulmuş ve bu amaca uygun Led 'ler piyasaya sürülmüştür. Şekil 2 'de kesiti dikdörtgen, tepesi yuvarlatılmış bir Led görülmektedir.
Değişik bir Led tipide, Şekil 3 'de sunulmuştur. Bu tip Led 'ler dikdörtgenler prizması şeklinde olup bilhassa ekranların geri aydınlatması amacıyla kullanılmaktadır. Diğer popüler olmaya başlayan bir Led türü de grup halinde imal edilenlerdir
Led 'lerin Elektriksel Özellikleri
Elektriksel olarak Led 'ler, bilinen normal diyotlar gibi davranırlar. Led 'ler, bir p-n ekleminden meydana geldiklerine göre bunda şaşılacak bir durum yoktur. Ancak normal diyotlardan farklı olarak iletim esnasında üzeinde oluşan gerilim, silisyum diyotlara nazaran daha fazladır. Bu gerilim sabit olmayıp Led çeşidine göre değişmektedir. Kırmızı Led 'ler için 1.6 Volt olan iletim gerilimi, yeşil Led 'lerde 2,4 Volta kadar çıkmaktadır. Bilindiği gibi bu gerilim silisyum diyotlarda 0,65 - 0,70 Volt arasındadır.
Normal diyotlarda olduğu gibi Led 'lerin de iletim dirençleri oldukça düşüktür. Bundan dolayı iletim gerilimleri aşıldıktan sonra çekecekleri akım çok hızlı bir biçimde artar. Bu durum, Led 'ler ile beraber seri olarak akım sınırlayıcı dirençler kullanılması zorunlu kılar. DC çalışma şartları altında gerekli seri direnç değeri, aşağıdaki formülden hesaplanır.
R = US.Uf / I
US : Besleme gerilimi
Uf : Led iletim gerilimi
I : Led akımı
Eğer kullanılacak Led ile ilgili bilgiler mevcut değil ise, genel olarak Led 'lerin 40 mA 'lik iletim akımlarında çalıştıkları bilinmelidir. Aslında bir çok Led çeşidi, bu değerden daha fazlasına dayanabilmektedir. İletim gerilimlerini 2 Volt olarak kabul etmekte pratik bir yöntemdir.
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 5 'de Led polaritelerinin belirtilme yöntemleri görülmektedir.
Elektriksel olarak Led 'ler, bilinen normal diyotlar gibi davranırlar. Led 'ler, bir p-n ekleminden meydana geldiklerine göre bunda şaşılacak bir durum yoktur. Ancak normal diyotlardan farklı olarak iletim esnasında üzeinde oluşan gerilim, silisyum diyotlara nazaran daha fazladır. Bu gerilim sabit olmayıp Led çeşidine göre değişmektedir. Kırmızı Led 'ler için 1.6 Volt olan iletim gerilimi, yeşil Led 'lerde 2,4 Volta kadar çıkmaktadır. Bilindiği gibi bu gerilim silisyum diyotlarda 0,65 - 0,70 Volt arasındadır.
Normal diyotlarda olduğu gibi Led 'lerin de iletim dirençleri oldukça düşüktür. Bundan dolayı iletim gerilimleri aşıldıktan sonra çekecekleri akım çok hızlı bir biçimde artar. Bu durum, Led 'ler ile beraber seri olarak akım sınırlayıcı dirençler kullanılması zorunlu kılar. DC çalışma şartları altında gerekli seri direnç değeri, aşağıdaki formülden hesaplanır.
R = US.Uf / I
US : Besleme gerilimi
Uf : Led iletim gerilimi
I : Led akımı
Eğer kullanılacak Led ile ilgili bilgiler mevcut değil ise, genel olarak Led 'lerin 40 mA 'lik iletim akımlarında çalıştıkları bilinmelidir. Aslında bir çok Led çeşidi, bu değerden daha fazlasına dayanabilmektedir. İletim gerilimlerini 2 Volt olarak kabul etmekte pratik bir yöntemdir.
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 5 'de Led polaritelerinin belirtilme yöntemleri görülmektedir.
Led 'lerin AC Çalışmaları
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 6.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 6.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
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 6.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 6.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
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder