LED'e Giriş
Bir LED veya Işık Yayan Diyot, basit bir PN bağlantı diyotudur , daha büyük enerji bariyerli malzemeden yapılmıştır. LED bağlantısına besleme verildiğinde, elektronlar değerlik bandından iletim bandına hareket eder. Elektron enerji kaybettiğinde ve orijinal durumuna geri döndüğünde, bir foton yayılır. Yayılan bu ışık, ışığın görünür frekans aralığının frekans bandındadır.
LED
Bu basit diyot, p-n bağlantısı 1 volt kadar düşük bir voltajla önyargılı olduğunda ışık yayar. LED'lerin çoğu 1.5 volt ile 2 volt arasında çalışır, ancak yüksek parlak tipler, özellikle Beyaz, Mavi ve Pembe LED'ler maksimum parlaklık vermek için 3 volt gerektirir. LED'den geçen akım 20-30 mili amper ile sınırlandırılmalıdır, aksi takdirde cihaz yanar. Beyaz ve Mavi LED'ler 40 mili amper akıma kadar tolere edebilir.
Işık Yayan Diyot - LED
LED, akımın etkisiyle foton emisyonu özelliğine sahip Galyum bileşiğinden oluşan yarı iletken bir çipe sahiptir. Çip, besleme voltajı sağlamak için iki terminal direğine bağlanır. Tüm tertibat, terminaller dışarıya doğru çıkıntı yapacak şekilde epoksi bir kutu içinde kapsüllenmiştir. Kısa uç negatifken LED'in uzun ucu pozitiftir. Başlangıçta, LED'de kullanılan yarı iletken Galyum Arsenit Fosfat (GaAsP) iken, Galyum Alüminyum Aeresnide (GaAlAs) günümüzde yüksek parlak LED'lerde kullanılmaktadır. Mavi ve Beyaz LED'ler Indium Gallium Nitride (InGaN) kullanırken, Multicolour LED'ler farklı renkler üretmek için farklı malzeme kombinasyonları kullanır. Beyaz LED, beyaz inorganik fosforlu mavi bir çip içerir. Mavi ışık fosfora çarptığında, beyaz ışık yayılacaktır.
LED'ler, Elektrolüminesansa göre ışık yayar. LED'deki yarı iletken malzeme hem P tipi hem de N tipi bölgelere sahiptir. P bölgesi, N bölgesi elektronları serbest bırakırken, Delik adı verilen pozitif yük taşır. Foton yayan malzeme P ve N katmanları arasına sıkıştırılır. P ve N katmanları arasında bir potansiyel farkı uygulandığında, N katmanından gelen elektronlar aktif malzemeye doğru hareket eder ve deliklerle birleşir. Bu, aktif maddeden ışık şeklinde enerji açığa çıkarır. Aktif malzemenin cinsine göre farklı renkler üretilecektir.
8 tip LED ve bunlarda kullanılan malzeme
1. Alüminyum Galyum Arsenit - Kızılötesi LED
2. Alüminyum Galyum Arsenit, Galyum Arsenit Fosfit, Galyum Fosfit - Kırmızı LED
3. Alüminyum Galyum Fosfit, Galyum Nitrür - Yeşil LED
4. Alüminyum Galyum Fosfit, Galyum Arsenit Fosfit, Galyum Fosfit - Sarı LED
5. Alüminyum Galyum İndiyum Fosfit - Turuncu LED
6. İndiyum Galyum Nitrür, Silisyum Karbür, Safir, Çinko Selenit - Mavi LED
7. Galyum Nitrür bazlı Indiyum Galyum Nitrür - Beyaz LED
8. İndiyum Galyum Nitrür, Alüminyum Galyum Nitrür - Ultraviyole LED
8 LED parametresi
1. Işık Akısı - LED'den gelen enerji miktarıdır ve Lümen (lm) veya Milli lümen (mlm) cinsinden ölçülür.
2. Işık Şiddeti - Bir alanı kaplayan Işık Akısıdır ve Candela (cd) cinsinden ölçülür. LED'in parlaklığı, ışık yoğunluğuna bağlıdır.
3. Işık Verimliliği - Uygulanan gerilime göre ışığı gösterir. Birimi watt (lm w) başına lümendir.
4. İleri voltaj (Vf) - LED boyunca voltaj düşüşüdür. Kırmızı LED'de 1,8 volt ile yeşil ve Sarı LED'de 2,2 volt arasında değişir. Mavi ve Beyaz LED'lerde 3,2 volttur.
5. İleri akım (If) - LED aracılığıyla izin verilen maksimum akımdır. Sıradan LED'de 10 mA ila 20mA, Beyaz ve Mavi LED'lerde 20mA ila 40 mA arasında değişir. Yüksek parlaklığa sahip 1 watt LED'ler 100 - 350 mili amper akım gerektirir.
6. Görüş açısı - Eksen dışı açı da denir. Işık şiddetinin yarım eksen değerine düşmesidir. Bu, tam durumda tam parlaklıkla sonuçlanır. Yüksek parlaklığa sahip LED'ler dar görüş açısına sahiptir, böylece ışık bir ışına odaklanacaktır.
7. Enerji seviyesi - Işık çıkışındaki enerji seviyesi, uygulanan gerilime ve yarı iletkenin elektronlarındaki yüke bağlıdır. Enerji seviyesi E = qV'dir, burada q elektronlardaki yük ve V uygulanan voltajdır. q tipik olarak -1.6 × 1019 Joule'dir.
8. LED Watt - İleri akım ile çarpılan ileri gerilimdir. LED üzerinden aşırı akım akıyorsa, ömrü kısalacaktır. Dolayısıyla, LED üzerinden akımı sınırlamak için tipik olarak 470 ohm ila 1K arasında bir seri direnç kullanılır.
LED direnci, Vs - Vf / If formülü kullanılarak seçilebilir. Vs giriş voltajı olduğunda, Vf LED'in ileri voltajı ve If LED'in ileri akımıdır.
LED'i çalıştırmak için AC besleme ihtiyacı
Cep telefonlarında olduğu gibi düşük güç gerektiren uygulamalar için, bir LED için DC beslemesi kullanmak mümkündür. Bununla birlikte, LED kullanan Trafik Işıkları gibi büyük ölçekli uygulamalar için, DC kullanmak aslında uygun değildir. Bunun nedeni, mesafe arttıkça DC güç iletiminin daha fazla kayba katkıda bulunması ve ayrıca DC-DC dönüşümü için cihazların kullanılmasının oldukça ucuz olmasıdır. Sonuç olarak, çok sayıda LED'in yanması gibi üst düzey uygulamalar için AC beslemesinin kullanılması daha uygundur.
AC voltaj sınırlayıcı olarak kondansatör
Kapasitör, şarj olurken veya deşarj olurken devreden akım çekerek veya temin ederek uygulanan voltajdaki değişime karşı çıkma özelliğine sahiptir. Kapasitör üzerindeki akım şu şekilde verilir:
I = CdV / dt
C'nin kapasitans olduğu yerde, dV / dt voltajdaki değişikliği gösterir. I, birim zaman veya akım başına plakalar arasındaki yüktür.
Bir kapasitörden geçen akım, voltajdaki değişime karşı bir tepkidir. Bu nedenle yüksek anlık voltaj için akım sıfırdır. Başka bir deyişle voltaj, akımı 90 derece geciktirir. Kondansatörün bu özelliği, AC güç kaynağı için voltaj düşürücü olarak kullanılabilmesini sağlar. Ancak bu, kapasitans değerine ve frekansa bağlıdır. Frekans ve kapasitans ne kadar yüksekse, reaktans o kadar azdır.
LED'i sürmek için AC şebekesinin kullanımını içeren uygulama
LED veya Işık Yayan Diyotlar, sadece bir kapasitör ve bir direnç kombinasyonu kullanılarak doğrudan AC şebeke beslemesi üzerinden çalıştırılabilir. 220V AC ana beslemesi, bir transformatör kullanılarak düşük voltajlı AC'ye dönüştürülür. Kondansatör, direnç olarak akım sınırlayıcı olduğunda voltaj sınırlayıcı olarak kullanılır. LED'leri yüksek voltajdan korumak için yüksek PIV (1000V) diyotlar kullanılır.
Normalde beyaz bir led üzerindeki voltaj düşüşü yaklaşık 1,5V'dur. LED'ler iki seri-paralel kombinasyon halinde bağlanır. Her kombinasyonda 12 LED kullanılıyorsa, LED kombinasyonundaki voltaj düşüşü yaklaşık 30V'dur. Direnç bir akım sınırlayıcı görevi görür ve yaklaşık 30V'luk bir voltaj düşüşü sağlar. Bu nedenle, bir kapasitör ve direnç kombinasyonu ile bir dizi LED'i sürmek mümkündür. Direncin değeri, kullanılan LED sayısına bağlıdır. LED derecesi 15mA olduğu için, her bir LED'den geçen akım 15mA olacak ve iki LED kombinasyonundan geçen toplam akım 30mA olacak ve 1k direnç boyunca 30V'luk bir voltaj düşüşüne neden olacaktır.
Bu konuyla ilgili veya elektrik ve elektronik proje konseptiyle ilgili daha fazla sorunuz olursa, aşağıdaki yorumlar bölümünü bırakın umarım elektrikle çalışan LED kavramı hakkında bir fikriniz vardır.
