LED Teknoloji
Led Nedir ?
Led kelimesi Light Emitting Diode'un kısatması olarak kullanılmaktadır. Dilimize Işık YayanDiot olarak çevrilebilir. Yapay işık kaynaklarından en son bulunanıdır. Ampul veya fluoresanların yaydığı ışıktan bambaşka bir yöntemle ışık oluşturması ve bazı avantajlı yanları ledleri bilimin popüler konularından biri yapmıştır.
P ve N tipi yarı iletken katmanlar(Led çipi), yansıtıcı yüzey ve iletken alanlar bir ledin yapısını oluşturur.
Diğer yapay ışık kaynaklarında olduğu gibi ledlerde de ışık, elektrik enerjisi kullanılarak oluşturulur. Diyotun içerisindeki elektron ve elektron yitirip " +" yük kazanan bölge(deşik) birleşerek bir ışıma meydana gelmektedir. Bu ışımanın enerjisi deşik ve elektronlar arasındaki enerji farkı kadardır. Led çipi türü değiştikçe aradaki enerji farkı da değişmekte, bu ışığın dalga boyunun dolayısıyla renginin farklı olmasını sağlamaktadır. Bu şekilde birçok renk elde etmek mümkündür.
LEDin hangi renkte ışık yayması isteniyorsa galyum, arsenit, alüminyum, fosfat, indiyum, nitrit gibi kimyasallardan belirli ölçülerde yarı iletken malzemeye ilave edilir. (GaAIAs, GaAs, GaAsP, GaP, InGaAIP, SiC, GaN). Böylece LED çipinin istenen dalga boyunda ışıma yapması sağlanır. Örneğin kırmızı renk (660nm) için GaAlAs, sarı renk (595nm) için InGaAIP, yeşil renk (565nm) için GaP, mavi renk (430nm) için GaN kullanılır. LED'ler diğer ışık kaynaklarından farklı olarak sadece bir renk üretmektedirler. Bilindiği gibi gün ışığı tüm renklerin karışımıdır. Bu karışım ise beyaz ışığı oluşturmaktadır.
Diğer ışık kaynaklarında örneğin kırmızı ışık elde edilmek isteniyorsa, beyaz ışığın önüne yerleştirilen kırmızı bir katman dışarıya sadece kırmızı ışığın geçmesini sağlıyor, diğer ışınlar içerde kalıyordu. İşte diyotların aydınlatmada en önemli katkısı sadece bir renk üretmesi, fazladan renkler ortaya çıkarmamasıdır. Bir LED kırmızı yeşil mavi gibi tek renk ışık yaymaktadır.
Bu avantaj, konu beyaz ışık olduğunda dezavantaja dönüşmekte.
Tüm ışık türleri beyaz ışığı oluşturduğu için tek dalga boyundan beyaz ışık üretmek mümkün değildir. Bu sorunu çözmek için iki yöntem uygulanmaktadır. - Kırmızı, mavi ve yeşil renkli üç led çipini aynı kılıf içinde çalıştırarak renklerin birleşiminden beyaz ışık üretmek.
- Mavi led yongasından(çipinden) çıkan ışığın bir fosfor tabakasını uyararak beyaz ışık yayılması.
Dünyada Bir İlk
Ülkemizde de LED teknolojileri üzerinde çalışmalar yapılmakta. Bilkent Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma Merkezi'nin Yaptığı çalışmalarda beyaz ışık ekdesinde dünyada ilk defa uygulanan farklı bir teknoloji geliştirildi(2007). Eski teknolojideki fosfor tabaka modelinin bazı olumsuz yönlerinin bertaraf edileceği bu sistemde nanokristaller kullanılmakta. İlk defa uygulanan ve tüm dünyada ses getiren bu tekniğe göre nanokristallerin boyutlarını değiştirmek beyaz ışığın tonunu ve kalitesini değiştirmeyi sağlıyor.
Ledlerin Özellikleri ve Faydaları
- Işık istenilen dalgaboyunda olduğu için renkleri ayrıştırmak içi filtre veya prizma gerektirmezler.
- Işığın tamamı kullanılır. Diğer lambalarda bazı renkler filtrelenmektedir.
- Enerji tasarrufu sağlar. 75 Watt lamba yerine 10W Led yeterlidir.
- Çok hızlı tepki verirler(200ms)
- Uzum ömürlüdür. Yaklaşık 100.000 saat çalışabilirler.
- Küçük oldukları için tasarımsal özellikleri çoktur.
- Düşük ısı üreterek enerjinin ısı olarak kaybını önler. (110°C) Bu değer akkor flamanlı ampullerde 2700 °C'ye kadar çıkmaktadır.
- Işık şiddeti kolayca ayarlanabilir.
- Plastik kılıf sayesinde darbelere karşı dayanıklıdır.
- Yapısında diğer lambalarda bulunan cıva gibi çevreye zararlı ağır metaller bulunmaz.
Ledlerin Tarihçesi
- 1962'de ilk led üretildi. Sinyal ve göstergelerde kullanılmaya başlandı.
- 1985/1992 arasında kırmızı Lede ek olarak mavi, sarı ve yeşil ledler de yapıldı.
- 1994'te LEDler trafik ışıklarında kullanılmaya başlandı.
- 1995/... Otomobillerde ve benzer olarak titreşimli alanlarda hasar görmedikleri için kullanılmaya başlandı.
- 2007'de Türk bilim insanları beyaz ışık eldesinde nanokristalleri kullandı.