LED (ışık yayan diyot) nedir?

Değerli meslektaşlarımız merhaba,

LED, İngilizce Light Emitting Diode ifadesinin kısaltmasıdır; Türkçede ışık yayan diyot olarak adlandırılır. Uygun yönde akım geçirildiğinde ışık üreten bir yarı iletken diyottur. Gösterge lambalarından aydınlatmaya, optik algılamadan ekran arka aydınlatmasına kadar birçok alanda kullanılır.

Işık, yarı iletkenin aktif bölgesindeki elektron ve deliklerin rekombinasyonu sırasında oluşur. Bu olaya elektrolüminesans denir. Doğrudan yayılan ışığın rengi kullanılan yarı iletkenin özellikleriyle ilişkilidir. LED'in yalnızca dış kılıfının rengine bakılarak yaydığı ışık kesin olarak belirlenemez.

Anot ve katot: LED hangi yönde bağlanır?

Anot — A ve katot — K, LED'in iki temel ucudur. Normal ileri çalışmada anot, katoda göre daha pozitif tutulur. Geleneksel akım anottan katoda akar. Tek yongalı sıradan bir LED ters bağlandığında normalde ışık üretmez; fakat ters gerilim sınırının aşılması parçaya zarar verebilir.

Bazı bacaklı LED'lerde uzun bacak anot, kısa bacak katot olabilir; gövdedeki düz kenar da katodu gösterebilir. Ancak kesilmiş bacaklar, farklı paketler ve çok uçlu LED'ler için bu işaretler tek başına yeterli değildir. Özellikle SMD, RGB ve çok yongalı modellerde üreticinin bacak çizimi esas alınmalıdır.

İleri gerilim ve ışık rengi

İleri gerilim — VF, belirli bir ileri akımda LED üzerinde oluşan gerilim düşümüdür. Renk, malzeme, sıcaklık ve akıma göre değişir; bütün LED'ler için tek bir değer yoktur. Veri sayfasındaki VF değeri, hangi akım ve sıcaklık koşulunda ölçüldüğüyle birlikte okunmalıdır.

Beyaz LED'lerin yaygın bir türü, mavi ışık üreten bir yonga ve ışığın bir bölümünü başka dalga boylarına dönüştüren fosfor içerir. RGB LED ise kırmızı, yeşil ve mavi kanalları ayrı ayrı kontrol ederek farklı renkler oluşturur. Ortak anot ve ortak katot modellerin bağlantıları farklıdır.

LED neden direnç veya akım sürücüsü ister?

LED'in akımı, gerilimdeki küçük değişikliklerle belirgin biçimde artabilir. Bu yüzden çıplak bir LED, akım sınırlaması olmadan gerilim kaynağına bağlanmamalıdır. Küçük göstergelerde seri direnç, daha yüksek güçlü uygulamalarda ise uygun bir sabit akım sürücüsü kullanılabilir.

Ohm yasası ile yaklaşık direnç hesabı R = (Vbesleme − VF) / IF şeklindedir. 5 V besleme, 2 V kabul edilen LED ileri gerilimi ve 10 mA hedef akım için R = 300 Ω bulunur. 330 Ω seçildiğinde akım yaklaşık 9,1 mA, dirençteki kayıp yaklaşık 0,027 W olur. Bunlar örnek hesap değerleridir; toleranslar, sıcaklık ve LED'in izin verilen akımı ayrıca kontrol edilir.

12 V LED, 24 V LED ve sürücü devresi

“12 V LED” veya “24 V LED” ifadesi çoğu zaman iç direnç, seri bağlı LED'ler veya sürücü içeren bir ürünün besleme değeridir. Bu değer, tek bir çıplak LED yongasının ileri gerilimi değildir. Sabit gerilim için tasarlanmış bir modül ile sabit akım isteyen LED dizisi aynı biçimde beslenmez. Uygun DC gerilim veya akım değeri ürünün teknik bilgisinden belirlenir.

LED sürücüsü bir entegre devre içerebilir; topolojisine göre kapasitörler ve indüktörler kullanılabilir. Harici anahtarlama için MOSFET veya transistör de görev alabilir. Sürücü seçimi yalnızca toplam watt değerine göre yapılmaz; akım, çıkış gerilim aralığı ve karartma yöntemi de uyumlu olmalıdır.

Parlaklık nasıl ayarlanır?

LED akımı uygun sınırlar içinde değiştirilerek veya PWM — darbe genişlik modülasyonu ile parlaklık ayarlanabilir. PWM'de LED, belirlenen açık durum akımıyla açılıp kapatılır; görev oranı ortalama ışık çıkışını etkiler. Bir mikrodenetleyici PWM üretebilir, ancak gerektiğinde araya uygun sürücü konur. PWM kullanmak, açık durumdaki akım sınırını kaldırmaz.

PWM frekansı, sürücünün tepki süresi ve uygulama birlikte değerlendirilmelidir. Hızlı ışık değişimleri, gözle belirgin olmasa bile kamera görüntüsünde bantlara veya titreşim etkilerine yol açabilir. Her LED'in ve sürücünün anahtarlama davranışı aynı değildir; bütün ürünler için tek bir nanosaniye değeri verilemez.

LED ısınır mı, ömrü neye bağlıdır?

LED ısı üretir. Işık demetinin daha az ısı taşıması, LED yongasının soğuk çalıştığı anlamına gelmez. Özellikle güçlü LED'lerde ısı, kart ve soğutucu üzerinden uzaklaştırılmalıdır. Birleşim sıcaklığı, sürme akımı ve termal tasarım ışık çıkışını, renk kararlılığını ve kullanım ömrünü etkiler.

“25.000 saat” gibi bir değer bütün LED'ler için geçerli değildir. Ömür bilgisinde ölçüt ve çalışma koşulları aranmalıdır. Örneğin L70, ışık akısının başlangıç değerinin %70'ine düşmesiyle ilgili bir ölçüttür; bu noktada LED'in mutlaka tamamen söneceği anlamına gelmez. Sürücü, bağlantı ve diğer lamba bileşenleri de ürün ömrünü sınırlayabilir.

Aydınlatmada ve otomasyonda nasıl değerlendirilir?

Watt elektriksel güç tüketimini, lümen toplam görünür ışık akısını ifade eder. lm/W ışık etkinliğini karşılaştırmaya yardımcı olur. Kelvin cinsindeki renk sıcaklığı ışığın sıcak veya soğuk görünümünü; CRI ise renklerin değerlendirilmesine ilişkin başka bir özelliği anlatır. Daha yüksek watt, tek başına daha fazla veya daha kaliteli ışık demek değildir.

Bir PLC veya endüstriyel cihazdaki LED, durum göstergesi olabilir. Optik sensörlerde LED verici olarak kullanılırken fotodiyot ışığı algılayan tarafta görev alabilir. Optokuplörde ise genellikle kızılötesi LED, sinyali elektriksel olarak ayrılmış tarafa ışıkla aktarır. Bir göstergenin yanması, tek başına bütün sistemin doğru çalıştığını kanıtlamaz.