Bir Işık Yayan Diyot (LED-Light Emitting Diode) en son buluşlardan biri olmakla birlikte günümüzde de yaygın olarak kullanılmaktadır. Cep telefonunuzdan büyük reklam panolarına, bu sihirli ampullerin geniş kullanım alanına neredeyse her yerde tanık olabilirsiniz.  Günümüzde popülariteleri ve uygulamaları, sahip oldukları bazı olağanüstü özellikler nedeniyle hızla artmaktadır. Özellikle, LED'lerin boyutu çok küçüktür ve çok az güç tüketirler.  LED'lerle ilgili görkemli, güzel, göz kamaştırıcı renkler oldukça pitoresk olabilir, ancak gerçekten bu etkilerin içlerinde nasıl oluştuğunu veya LED ampullerin nasıl çalıştığını gerçekten biliyor musunuz?

Adından da anlaşılacağı gibi, LED (Işık Yayan Diyot) temel olarak “aktif” yarı iletken elektronik bileşenlerin altına giren küçük bir ışık yayan cihazdır. Normal genel amaçlı diyot ile karşılaştırılabilir. Tek büyük fark farklı renklerde ışık yayma kabiliyetidir. Doğru polaritede bir voltaj kaynağına bağlandığında bir LED'in iki terminali (anot ve katot), içinde kullanılan yarı iletken maddeye göre farklı renklerde ışıklar üretebilir.

LED Çalışma prensibi:

Bir ışık yayan diyot, iki uçlu yarı iletken bir ışık kaynağıdır. Aktive edildiğinde ışık yayan bir p-n bağlantı diyodudur. Elektrotlara uygun bir voltaj uygulandığında, elektronlar, cihazın içindeki elektron delikleriyle yeniden birleşerek enerjiyi fotonlar şeklinde serbest bırakırlar.  Bu etki elektrolüminesans olarak adlandırılır ve ışığın rengi (fotonun enerjisine karşılık gelir) yarı iletkenin enerji bandı boşluğu ile belirlenir.

LED'lerde kullanılan malzeme temel olarak alüminyum-galyum-arsenittir (AlGaAs).  Orijinal haliyle, bu maddenin atomları güçlü bir şekilde bağlanmıştır.  Serbest elektronlar olmadan elektrik iletimi burada imkansız hale gelir.

Katkılama olarak bilinen bir madde ilave edilerek, malzemenin dengesini etkili bir şekilde bozan ekstra atomlar eklenir.

Ek atomlar biçimindeki bu maddeler ya sisteme serbest elektronlar (N-tipi) sağlayabilirler ya da atomik yörüngede "delikler" yaratan mevcut elektronların bazılarını atomlardan (P-Tipi) alabilirler.  Her iki şekilde de malzeme daha iletken hale getirilir.  Böylece, N-tipi malzeme içindeki bir elektrik akımının etkisinde, elektronlar anottan (pozitif) katoda (negatif) ve P-tipi malzemenin tersi yönde hareket edebilir.  Yarı iletken özellik nedeniyle, akım ilgili durumlarda asla ters yönlerde hareket etmez.

Yukarıdaki açıklamadan, bir kaynaktan (bu durumda LED) yayılan ışığın yoğunluğunun, atomik yörüngeler arasında atlayan elektronlar tarafından serbest bırakılan enerjiye bağlı olarak yayılan fotonların enerji seviyesine bağlı olacağı açıktır.

Bir elektronun düşük yörüngeden daha yüksek yörüngeye geçmesini sağlamak için enerji seviyesinin kaldırılması gerektiğini biliyoruz. Tersine, eğer elektronlar yukarıdan aşağı yörüngelere düşecek şekilde yapılırsa, işlem sırasında mantıksal olarak enerji serbest bırakılmalıdır.

LED'lerde, yukarıdaki fenomen iyi kullanılır. P-tipi doping'e cevaben, LED'lerdeki elektronlar yüksek orbitallerden aşağıya düşerek hareket ederek fotonları, yani ışık şeklinde enerji açığa çıkarırlar. Bu orbitaller birbirinden uzaklaştıkça yayılan ışığın yoğunluğu artar.

İşlemde yer alan farklı dalga boyları, LED'lerden üretilen farklı renkleri belirler.  Bu nedenle, cihazın yaydığı ışık kullanılan yarı iletken malzemenin tipine bağlıdır.

Kızılötesi ışık, yarı iletken olarak Gallium Arsenid (GaAs) kullanılarak üretilir.  Yarı iletken olarak Gallium-Arsenid-Fosfor (GaAsP) kullanılarak kırmızı veya sarı ışık üretilir.  Gallium-Fosfor (GaP) yarı iletken olarak kullanılarak kırmızı veya yeşil ışık üretilir.

LED'lerin Avantajları:

• LED'i çalıştırmak için çok düşük voltaj ve akım yeterlidir. (Gerilim aralığı - 1 ila 2 volt.  Akım - 5 ila 20 miliamper)
• Toplam güç çıkışı 150 miliwatttan az olacaktır.
• Tepki süresi çok daha kısadır - sadece yaklaşık 10 nanosaniye.
• Cihazın herhangi bir ısınma veya ısınma süresine ihtiyacı yoktur.
• Minyatür boyuttadır ve dolayısıyla hafiftir.
• Sağlam bir konstrüksiyona sahiptir, bu nedenle şok ve titreşimlere dayanabilir.
• Bir LED'in 20 yıldan daha uzun bir ömrü vardır.

Dezavantajları:

• Hafif bir voltaj veya akım cihaza aşırı zarar verebilir.
• Cihazın, lazerle karşılaştırıldığında çok daha geniş bir bant genişliğine sahip olduğu bilinmektedir.
• Sıcaklık, radyant çıkış gücüne ve dalga boyuna bağlıdır.

LED Işıklar Ne İçin Kullanılır?

1.  Evinizde LED Işıklar

 LED ışıklar, değiştirilmesi gerekmeden yıllarca kullanılabilir. Günde ortalama üç saat yanan tipik bir LED ışık 22 yıllık bir ömre sahiptir. Vurgu aydınlatması, pist aydınlatması, lamba ve dış mekan spor aydınlatmaları dahil neredeyse tüm lambalarınız için bir LED ışığı mevcuttur.

 2. Tabelalar, Teşhirler ve Sergiler

LED ışıklar, çok daha fazla verimli ve uzun ömürlü olduklarını kanıtladıkları için sergi ve tabela yapımcılarının çözümü haline gelmişlerdir.  LED aydınlatmayı, arka ışık kanalı harflerinde olsa bile, tabelalarda kullanmanın çeşitli yolları vardır.

 3. İşiniz için

İş uygulamaları için LED aydınlatma, ev uygulamalarında olduğu kadar geniş kullanım alanına sahiptir. Çünkü bu tür aydınlatmaları ofislerinizde kullanmanın sonsuz sayıda yolu vardır. İşletmeler, geleneksel aydınlatma armatürlerini LED ışıklara dönüştürerek elektrik faturalarında ciddi tasarruf yapabilirler.

 LED’lerin İmhası

CLF'lerin aksine, LED ışıkların imhası kolaydır. Kullanılan LED ışıklar geri dönüştürülebilir. Geri dönüşüm, çevre sağlığı için harika bir fikirdir.  Birçoğu LED ışıkları tercih eder, çünkü her CLF ampulünde yaklaşık dört miligram civa bulunur. Bir CFL ampulü kırılırsa, bölgenin derhal temizlenmesi gerekir.