Işık kaynakları lambalar led ve aydınlatma hakkında

Işık kaynakları lambalar led ve aydınlatma hakkında oldukca detaylı Türkçe içerikli bir kaynak. Lamba çeşitleri çalışmaları teknik özellikleri ve detaylı olarak LED, led kullanımı, çeşitleri ve daha bir çok bilgi bulunuyor.

LED TEKNOLOJİSİ (Işık Yayan Diyotlar)

Diyotların Temel Yapısı Ve Tanımı
Işık Yayan Diyotlar
P ve N Tipi Maddeler Birleştirilerek Diyodun Oluşturulması
Polarmasız P-N Birleşimi
Ledler ( Işık Yayan Diyot, Light Emiting Diodes)
Ledlerin tarihsel gelişim süreci
Led İçin Elektriki Bağıntılar
Akım – Işık Şiddeti Bağlantısı

Çok Renkli Ledler: Uygulamada iki ya da üç ledin bir gövde içinde birleştirilmesiyle oluşturulmuş, iki hatta üç renk yayan ledler de kullanılmaktadır. Şekil 14 a’daki ledden üç farklı renk elde edilebilir. Anot 1 ve anot 2’ye DC üretecin artı (+) ucunu, ortak katoda ise DC üretecin eksi (-) ucunu bağlarsak, gövde içinde bulunan iki ledin çalışması sonucu karma bir renk (üçüncü renk) oluşur. Anot 1 ile ortak katoda DC uygulandığında L1 ışık yayar. Anot 2 ile ortak katoda DC uygulandığında ise L2 ışık yayar.

Enfraruj (İnfrared) Led Diyotlar: P ve N tipi iki yarı iletkenin birleşiminden oluşmuştur. İnfraruj led, normal ledin birleşim yüzeyine galyum arsenid maddesi katılmamış halidir. Yarı iletkenlere çeşitli maddeler eklenerek insan gözünün göremeyeceği frekanslarda (kızıl ötesi) ışıkk yayan led elde edilmiştir. Dış görünüm olarak led diyotlara benzeyen enfraruj diyotlar en çok, uzaktan kumanda (tv, video, müzik seti, otomatik çalıştırılan endüstriyel makinalar vb.) sistemlerinde kullanılırlar

Ledlerle Beyaz Işığın Elde Edilmesi: 1993 yılında Japon Shuji Nakamura, galyum nitrürüne dayanan mavi bir LED buldu. Bu mavi LED beyaz ışığın önünü açtı. Beyaz ışık, teoride sayısız dalga uzunluğunu bir araya toplarken, gözümüz kolaylıkla aldanıp biri kırmızı, biri yeşil biri de mavi olmak üzere üç dalga uzunluğunu bir araya getirip beyaz ışık görmüş gibi oluyor.

İşte beyaz LED’ ler de bu yanılsamadan yararlanıyor. Bu da dört şekilde gerçekleşiyor. İlk önce üç LED (kırmızı, yeşil ve mavi) aynı kutuda toplanıyor: Ancak diyodların tümü aynı randımana sahip olmadıklarından global randıman bu durumdan etkileniyor. Bir diğer olasılık ise şu; mavi diyoda, diyodun ışığı altında amber renginde yanan fosfor bazlı küçük bir pastil iliştiriliyor. Bu diyod maviyle birleştiğinde beyaz bir ışık üretiyor. Bir diğer hadde morötesi LED’e dayanıyor; floresan bir bileşen bu ışımayı görünür beyaz ışığa dönüştürüyor. Organik LED’ler ise akım geçtiğinde beyaz ışık üreten organik öğeleri barındıran aktif bir katmana sahipler.

Ledlerin Çalışma Sınırları. Verimliliğine karşın LED çözümünün de bir takım sınırlamaları mevcuttur. Bunların arasında elektrostatik boşalmalara karşı duyarlılık, 1.7 ile 3.6 V arasında (renge bağlı olarak) besleme gerilimi zorunluluğu ve kutuplu olma özellikleri sayılabilir. Bunlara ek olarak normalde beyaz ışık kaynağı kullanılır, renkler dalga boyu ayarları ile sağlanır ve çalışma sıcaklığı -25°C ile 85°C arasında kalmalıdır.

Kırmızı LED yaklaşık 1,8V-15mA
Sarı LED yaklaşık 2V-15mA
Yeşil LED yaklaşık 2,2V-15mA
Mavi ve Beyaz LED yaklaşık 3V-30mA ‘de çalışır.

Led’ lerin AC Çalışması: Led ‘ler, AC ile çalışan devrelerdeki ikaz lambalarının bile yerini alabilmektedirler. AC sinyalin bir saykılında iletimde olan Led, ikinci saykılında ters yönde polarlanır ve off durumuna geçer. Bu durumda Led üzerinde oluşan ters yöndeki gerilimin Led ‘in ters dayanma geriliminden fazla olması halinde Led tahrip olacağından gerekli önlemler alınmalıdır. Bunun için Led ‘e paralel olarak ters yönde normal bir diyot bağlanması kafidir. Şekil 15.a ‘da bu bağlantı şekli gösterilmiştir. Negatif yarım saykılında bu diyot iletime geçerek üzerinde oluşacak 0,7 Voltluk iletim gerilimi, Led ‘in emniyetle kullanılmasını sağlayacaktır.

Led’ lerin Devre Bağlantıları: Led ‘ler, düşük gerilimli kaynaklarda kullanılacakları zaman maksimum akım sınırlarına yakın değerlerde kullanılmamalıdırlar. Çünkü böyle durumlarda seri direncin değeri küçük olacağından kaynak gerilimindeki en ufak bir değişim, yüksek akım geçmesine sebep olarak Led ‘i tahrip edebilir.

LED’lerin Seri Bağlanması : Aynı anda birden fazla LED den ışık almak istiyorsa seri bağlanması uygundur. Tek devrede çok LED çalıştırlınca için güç kaynağının ömrü uzayacaktır.

AYDINLATMA

Bir ortamı ve içerisindeki nesneleri istenilen ölçütlerde görsel algılamaya uygun kılacak şekilde tasarlanmış ışık uygulamaları aydınlatma olarak tanımlanır. Bir hacmin tamamında belirli kriterler kapsamında talepleri karşılamak amacıyla yapılan aydınlatma genel aydınlatmadır.

Mekanlarda genel aydınlatmanın yanı sıra çeşitli vurgu, yönlendirme veya farklı aydınlık seviyesine ihtiyaç duyulan kısmi bölgelerin ışıklandırılması ise bölgesel aydınlatma olarak tanımlanır. Bölgesel aydınlatma kimi zaman genel aydınlatmanın yetersiz kaldığı noktalarda gerekli aydınlık seviyesini sağlamak amacıyla yapılırken; kimi zaman da bir nesne üzerine vurgu yapmak ya da estetik görüş katmak amacıyla kullanılır.

Bir ortamın aydınlatılması için; en ekonomik ışık kaynaklarının kullanılmasından da öte bir çözüm düşünülmeli ve işletme-yatırım maliyetlerinin yanısıra istenilen görsel konfor kriterini yerine getirecek en uygun çözüm bulunmalıdır. Aydınlatma tasarımında göz önünde bulundurulması gereken konfor ölçütleri ise; aydınlatmanın niteliği, aydınlatmanın niceliği, ışıklılık ve yüzey özellikleri olarak sıralanabilir.

Genel ve Bölgesel (Lokal) Aydınlatma: Bir hacmin tamamının genel kullanım amacına yönelik bir aydınlık seviyesiyle aydınlatılmasıdır. Lokal aydınlatma ise bir hacim içerisinde belirli bir bölümün farklı amaçlara yönelik olarak genel aydınlatma seviyesinden daha farklı ve belirgin bir şekilde aydınlatılmasıdır.

Genel aydınlatma: Işık kaynağından çıkan ışık akısının çalışma düzlemine ne şekilde ulaştığına bağlı olarak 5 farklı şekilde yapılır.

Dolaysız Aydınlatma
Yarı Dolaysız Aydınlatma
Yayınık Aydınlatma
Yarı Dolaylı aydınlatma
Dolaylı aydınlatma

AYDINLATMADA KULLANILAN IŞIK KAYNAKLARI

Akkor Flamanlı Lambalar: Akkor lambalar en eski elektrikli ışık kaynaklarından olup; günümüzde de ucuz olmaları ve montajlarının kolay olması nedeniyle yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Akkor lambalar; tungsten telden yapılmış flaman üzerinden akım akıtılarak, telin akkor derecede kızartılması sonucu ışık üretirler.

Akkor Halojen Lambalar: Halojen lambalar geleneksel akkor lambalara göre daha yüksek ışıksal verime ve insan tarafından iyi algılanabilen daha beyaz bir ışığa sahiptir.

Floresan Lambalar: Esas olarak alçak basınçlı civa buharlı lamba sınıfına giren floresan lambalar günümüzde akkor lambaların 3-5 misli ışıksal verimleriyle ve gelişmiş renk seçenekleiyle en popüler ışık kaynaklarındandır. Floresan lambalar beraberinde bir balast ve starter devresiyle çalıştırılabildiği gibi bazı modelleri starter devresine ihtiyaç duymadan da çalışabilir. Kompakt floresan olarak bilinen modeller ise çalışması için erekli olan yardımcı elemanları bünyesinde barındırdığı için şebekeye doğrudan bağlanabilir.

QL İndiksiyon Lambaları: QL indiksiyon lambaları, indiksiyon bobininin civa buharında deşarj olşumunu tetiklemesi sonucu ışık üretir. Lamba içerisinde geleneksel elektrot veya flaman yapısı olmadığuı için lamba ömrü diğer modellere kıyasla daha uzundur. QL lambaların 60000 saatlik çalışma ömürleri vardır ve çoğu durumda lambalar 100000 saat ışık üretebilirler. İndiksiyon lambaları uzun ömürlü ve bakım giderleri de düşüktür.

Yüksek Basınçlı Sodyum Buharlı Lambalar: Yüksek basınçlı sodyum buharlı lambaların dış ampul kaplamaları ısısal şoklara dayanıklı olacak şekilde polikristalin alminyum oksitten yapılır. Lambanın camı ovoid ya da saydam tüp şeklindedir. Ovoid yapıdaki lambaların ışıklılıklarını düşürmek için lambanın iç çeperi toz ile kaplanır.

Yüksek Basınçlı Civa Buharlı Lambalar: Işığı, dolaylı ya da dolaysız olarak en çok cıva buharının ışınımı ile oluşmuş olan yanma durumundaki kısmi buhar basıncı 100000 paskal üzerinde bulunan lamba türü yüksek basınçlı civa buharlı lambalar olarak tanımlanır.

Metalik Halojenürlü Lambalar: Işığın büyük bölümü , bir metal buharı ve halojenür ayrışması ürünleri karışımının ışınımından oluşan yüksek yeğinlikli boşalmalı lamba türü metalik halojenürlü lamba türü olarak adlandırılır.

Fiber Optik Kablolarla Aydınlatma: Aydınlatmanın estetik yönü ve güvenilir olması gerekliliğinin gündeme gelmesinden sonra çeşitli aydınlatma çözümleri ortaya çıkmıştır. Başlı başına bir ışık kaynağı olamasa da aydınlatma sektöründe yerini almıştır. Bunlardan biri de fiber optik kabloların aydınlatma alanına sunduğu sayısız çözümlerdir.

LED’lerin Seri Bağlanması

Aynı anda birden fazla LED den ışık almak istiyorsa seri bağlanması uygundur. Tek devrede çok LED çalıştırlınca için güç kaynağının ömrü uzayacaktır.

Devrede seri bağlı bütün LED lerin üzerinde aynı akım şiddeti vardır. Bu gibi bir durumda, seri bağlı LED lerin hepsinin aynı cins olması önerilir. Güç kaynağı, devredeki bütün LED ler için yeterli voltajı verecek nitelikte olmalıdır. (Yani her LED için 2V, Mavi ve Beyazlar için 4V ve kullanılacak direnç için de en az 2V.) Böyle bir devre için hesap yapmanız gerekirse, devredeki bütün LED lerin voltajlarını toplayıp VL olarak kullanılmalıdır.

Diyelim ki, devrede bir Kırmızı, bir Sarı ve bir Yeşil LED seri bağlantısı olsun. Bu durumda,

• 3X2V + 2V = 8V
• 9V kaynak uygun olacaktır.
• VL = 2V + 2V + 2V = 6V (Üç LED’in voltaj toplamı).
• Besleme voltajı VS 9V olacaksa ve akım şiddeti I 15mA = 0.015A olmalı ise,
• Direnç R = (VS – VL) / I = (9 – 6) / 0.015 = 3 / 0.015 = 200Ω ,

Bu durum karşısında R = 220Ω (veya en yakın fakat bir üst değerdeki direnç değerini seçmeli ve kullanılmalıdır.)

Emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler.

yukarıda özetler verildi;