Temel elektronik serimizin bu bölümünde sizlerle günümüzün aydınlatma teknolojisi olan LED’i ele alıyoruz.

LED Nedir?

LED, Light Emitting Diode (Türkçesi ışık yayan diyot) sözcüklerinin baş harflerinden oluşan bir kısaltmadır. İsminden de anlaşılacağı üzere LED, bir diyottur. Bildiğimiz üzere diyot, akımın yalnızca bir yönden geçmesini sağlayan iki bacaklı yarı-iletken bir devre elemanıdır.

5mm led
Standart tipte bir LED.

LED Nasıl Çalışır?

LED’in de diğer diyotlar gibi yapısında p-tipi ve n-tipi olmak üzere iki farklı çeşit yarı-iletken madde bulunur. P-tipi yarı-iletkende pozitif yük taşıyıcılar, n-tipi yarı-iletkende ise negatif yük taşıyıcılar bulunur. Bu sayede, diyot üzerinden yalnızca anottan katot yönünde elektrik akımı geçişi mümkündür.

led yarı-iletkenler
LED’in yapısındaki yarı-iletkenler.

LED’de ise yine aynı durum geçerlidir. Standart diyotlardan farklı olmak üzere LED’lerde, p ve n tipi yarı-iletkenlerin birleştiği noktadaki elektron alış-verişi, ışık oluşmasına sebep olur. Bu olaya elektroluminesans adı verilmektedir.

LED’in Tarihçesi (*)

Elektrolüminesans fenomeni, ilk olarak 1907 yılında İngiliz mühendis Henry Joseph Round tarafından kristal dedektör ile deney yaptığı sırada keşfedilmiştir. Silisyum karbür kristalleri ile uğraşmakta olan Round, kristalin belirli bölgelerine gerilim uyguladığında parıltılar gözlemlemiştir.

silisyum karbür kristali
Silisyum karbür kristsali.
silisyum karbür led
Silisyum karbür kristalinin belirli bölgelerine gerilim uygulayarak parlamasını sağlayabiliriz.

İlk LED, kayıtlara 1927 yılında Rus mucit Oleg Losev tarafından geçirilmiştir. Bu buluşu Sovyet, İngiliz ve Alman bilimsel yayınlarda yer alsa da, bu buluşun takip eden yıllarda herhangi bir uygulaması kullanılmamıştır. Ekim 1962’de ise Texas Instruments firması SNX-100 isimli ilk ticari LED’i üretmiştir.

SNX100 led
SNX100, 890nm dalgaboyunda yani kızılötesi ışık yaymaktaydı.

LED Teknolojisi

LED’ler ilk olarak elektronik cihazların güç ve durum göstergelerinde kullanılabilecek kadar ışık yayabilmekteydi. Günümüzde ise teknolojinin gelişmesi sayesinde iç ve dış mekan aydınlatma çözümleri, otomobil farları, reklam panoları, televizyon ve LCD ekran aydınlatmaları gibi birçok alanda LED kullanılmaktadır.

led trafik tabelası
LED trafik tabelası.

LCD ekranlar yapılarından dolayı kendi ışıklarını oluşturamazlar. Bu sebeple LCD panellerin arkasında bir aydınlatma sistemi bulunur. Panel aydınlatması olarak önceden CCFL isimli soğuk katot aydınlatma kullanılmaktaydı. Fakat bu tip aydınlatma çözümleri, tıpkı floresan ampuller gibi çizgisel yapıda olduklarından, ekranın homojen bir şekilde aydınlatmasını tam olarak sağlayamamaktaydı. Ayrıca bu tip ayınlatmalar LED’lere kıyasla daha çok güç tüketmekteydi.

Bu tip panel aydınlatmalarında ise D-LED (direct LED) ve E-LED (edge, kenar LED) olmak üzere iki farklı çözüm mevcuttur. D-LED’de panelin tamamının altında LED’ler dizilmiş olarak bulunurken, E-LED çözümünde ise CCFL’ye benzer şekilde bir çubuk yalnızca kenarlarından aydınlatılarak ışıklanması sağlanmıştır ve panel bu ışıkla aydınlatılır.

E-LED
E-LED
D-LED
D-LED

Detaylı olarak farkını görmek isterseniz LG firmasının ürün tanıtımı için kullanıdığı bu videoyu izleyebilirsiniz:

Günümüzde özellikle cep telefonu kameralarında kullanılan flaşlar iki adet LED’den oluşmaktadır. İki adet kullanılmasının sebebi ise en doğru renk tonunu vermesi içindir. Bu sisteme dual LED ismi verilir.

cep telefonu led flaş
Cep telefonlarında sıklıkla çift LED’den oluşan flaş görmekteyiz.

LED Çeşitleri

LED’lerin kullanım alanlarına, boyutlarına, kılıflarına ve tabi ki oluşturdukları ışık rengine göre birçok çeşidi bulunmaktadır. Bunlardan en bilineni elektronik devrelerimizde sıkça kullandığımız 5mm LED’lerdir.

5mm led
5mm farklı renklerde LED’ler.

Bu tip LED’lerin kırmızı, beyaz, yeşil, mavi ve sarı gibi renk çeşitleri bulunmaktadır. Ayrıca televizyon uzaktan kumandalarında kullanılan çoğu kızılötesi (IR, infrared) LED de bu kategoriye girmektedir.

  • Infrared (kızılötesi LED) Nedir?

kızılötesi ır led
Kızılötesi (IR) LED

LED’lerin tarihçesi kısmından hatırlayacak olursanız, ilk üretilen LED’ler kızılötesi dalgaboyunda ışık yaymaktaydı. Bu dalgaboyunu gözümüzle göremeyiz, fakat kızılötesi ışığın oldukça faydalı uygulama alanları bulunmaktadır.

İnsan gözü kızılötesi ışığı algılayamasa da, çoğu kamera sensörü bu ışığı algılayabilmektedir. Bu sebeple kızılötesi LED’ler gece görüş özelliğine sahip kameralarda tercih edilmektedir.

gece görüşlü güvenlik kamerası
Gece görüş özelliğine sahip güvenlik kameraları etrafındaki LED’ler kızılötesi ışık yaymaktadır.

Kızılötesi LED’ler ile karşılaştığımız bir başka elektronik alet ise televizyon uzaktan kumandalarıdır. Kumanda ucunda bulunan kızılötesi LED’in belirli bir sinyal üretecek şekilde yanıp sönmesi (mors kodu gibi düşünebilirsiniz) sayesinde televizyon, klima, müzik seti gibi elektrikli cihazlarımızı kumanda edebilmemiz mümkündür.

kızılötesi uzaktan kumanda
Uzaktan kumandanın kızılötesi ışığını bir kamera ile görebilmemiz mümkündür.
  • RGB LED Nedir?

RGB LED’ler, kırmızı (Red), yeşil (Green) ve mavi (Blue) renklerde ışık yayabilen 3 farklı LED’in tek bir pakette birleştirilmiş halidir. Bu üç rengi farklı oranlarda karıştırarak insan gözünün algılayabildiği tüm renkleri oluşturabilmemiz mümkündür.

5mm rgb led
RBG LED’lerin genellikle ortak anot veya katot ve her bir 3 LED için ayrı anot/katot bacağı olur.

3 farklı LED’i ayrı ayrı kontrol ederek istediğiniz rengi RGB LED’ler ile elde edebilirsiniz. Bunun yanı sıra, dijital haberleşme protokolüne sahip RGB LED’ler de bulunmaktadır.

WS2812 neopixel LED
Çoğunlukla WS2812 entegresine sahip olan bu LED’ler için güç bağlantıları ve mikroişlemcinizden bir adet haberleşme pinini bağlamanız yeterlidir.
  • Şerit LED Nedir?

Şerit LED’ler çoğunlukla esnek PCB üzerine SMD tipi LED’ler ile birlikte 12V gerilimde çalışmasına uygun akım limitleyici dirençlere sahiptir. Bu sayede basit bir 12V trafo, araba aküsü, LiPo batarya gibi güç kaynakları ile kolay bir şekilde çalıştırılabilirler.

şerit led
Farklı renklerde şerit LED’ler.

Şerit LED’ler tek renkli olabileceği gibi, RGB ve adreslenebilir tipte olabilir. Bu tamamen şeritte kullanılan LED tipi ile alakalıdır. Örnek verecek olursak, standart RGB LED’lerden oluşan bir şerit LED’in rengini ayarlayabilmemiz mümkündür, fakat şeridin tamamının rengi aynı olacaktır. Buna karşın WS2812 çipli adreslenebilir LED’lerden oluşmuş bir şerit üzerindeki her bir LED’in rengini ve parlaklığını ayrı ayrı kontrol edebiliriz.

WS2812 adreslenebilir çipli LED’lerden oluşan şerit LED.

Çoğu şerit LED farklı uzunluklarda kesilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Tek yapmamız gereken, şerit üzerinde makas ile işaretli noktadan dikkatlice makas, maket bıçağı ya da yan keski gibi bir kesici alet ile kesmektir.

kesilebilir şerit led
Şerit LED’leri makas ile işaretli kısımlarından kesebiliriz.
  • Power LED Nedir?

Yüksek güce sahip (0.5W ve üstü) LED’lere power LED ismi verilmektedir. Bu tip LED’ler elektronik devrelerdeki güç ve durum göstergesi gibi işlerden çok, aydınlatma amaçlı uygulamalarda tercih edilir. Aydınlatmada kullanıldıkları için ışığı odaklamak çoğu için lense sahiptir. Ayrıca bu tip LED’ler yüksek güç tükettikleri için ısınır, bu sebepten dolayı çoğu power LED kendisine ait bir soğutma çözümüne sahiptir.

1w power led
1W gücünde bir power LED.
power led soğutucu
Power LED’lerin lehimlenerek kullanabileceği soğutucu ve güç dağıtıcı alüminyum kart.
  • SMD LED Nedir?

SMD LED’ler, breadboard ve delikli pertinaks kartlarımızda sıkça kullandığımız 5mm LED’lerden farklı olarak devre kartlarının yüzeyine lehimlenerek kullanılan LED’lerdir. Kullanım amaçlarına ve büyüklüklerine göre çok farklı çeşitte SMD LED mevcuttur.

smd led çeşitleri
Sıkça kullanılan SMD LED çeşitleri.

SMD LED’lerde “çip” olarak tabir edilen aktif ışık saçan bölgeler bulunur. Genellikle piyasadaki şerit LED’lerde tek çipli ve 3 çipli LED’ler tercih edilir.

tek çipli ve üç çipli led
Solda üç çipli, sağda ise tek çipli LED örneği görmekteyiz.
  • COB LED Nedir?

Chip-on-Board kelimelerinin baş harflerinden oluşan bu kısaltma, birden çok LED çekirdeğinin tek bir plakada birleştirilmesi ile üretilmiş LED’leri temsil etmektedir.

cob led
COB LED’ler üretim maliyetlerini düşürmek ve termal verimlilik amacıyla üretilirler.

 

 

 

2 Yorumlar

CEVAP VER