Light Emitting Diode kelimelerinin baş harflerinden oluşan LED, ışık yayan bir diyottur. Işık vermesi dışında diyot ile aynı karakteristik özellikleri gösterir.
Diyotta olduğu gibi led de P ve N tipi iki yarı iletken katmanın birleşiminden oluşur. Bu iki katman arasına eklenen katkı maddesi katmanlar arası elektron geçişi sırasında ışık oluşmasını sağlar. Kullanılan katkı maddesi aynı zamanda ledin verdiği ışığın rengini de belirler.
Anot ve Katot olmak üzere ledin iki ucu bulunur. Anot ucu P tipi yarı iletken katmana, Katot ucu N tipi yarı iletken katmana bağlıdır. Led devre sembolü aşağıdaki gibidir.
Led’in ışık vermesi için doğru polarma altında olması ve çalışma akım ve gerilimin sağlanması gerekir.
Led’in Anot ucundaki gerilim, Katot ucuna göre daha pozitif ise (besleme geriliminin (+) kutbu Anot ucuna, (-) kutbu Katot ucuna bağlı ise) LED doğru polarma altındadır. Doğru polarma altında olması ledin ışık vermesi için kısmen yeterli olmaz. Aynı zamanda led çalışma gerilimi (Forward Voltage) ve çalışma akımı (Forward Current) değerleri karşılanmalıdır.
Bu değerler sabit olmayıp led rengine ve tipine göre değişkenlik gösterir. Örneğin çalışma gerilimi; kırmızı ışık veren standart ledler için yaklaşık 1.8V, sarı ve yeşil renk veren standart ledler için 2.2V , çalışma akımı her üçü içinde tipik 5mA civarındadır.
Led uçlarındaki gerilim, çalışma geriliminin üzerine çıkarsa ise ledin ışık şiddeti ve çektiği akım artar. Sınırın bir kaç volt aşılması çekilen akımın artmasına dolayısıyla ledin ısınarak bozulmasına neden olur. Bunu önlemek için ya led uçlarındaki gerilim değeri sabit tutulur yada ledin çekeceği akım ön direnç ile sınırlandırılır. Led ön direnç için aşağıdaki formül kullanır;
RÖN = (VIN - VLED) / ILED
- VIN , Giriş gerilimi.
- VLED , Led çalışma gerilimi.
- ILED , Led sınırlama akımı. (Tipik; 5 mA)
Örneğin standart yeşil ledin 5V gerilim ile çalışması kullanılacak için ön direnç değeri;
RÖN = (5 - 2.2) / 0.005 RÖN = 560 Ohm olur.
Ledler ters polarma altında (besleme geriliminin (–) kutbu Anot ucuna, (+) kutbu Katot ucuna bağlı ise) ışık vermez. Ancak ledler ters polarma altında belirli bir gerilim değerine kadar dayanabilir. Bu değer Reverse Voltage olarak adlandırılır. Tipik olarak 5-6 Volt ‘tur. (Led tipine göre farklılık gösterir.) Yine led’in bozulmaması için ters polarma altında bu gerilim değerini aşmaması gerekir.
Led çeşitleri
Ledleri kullanım alanı, kılıf, ışık rengi ve ışık şiddetine göre birkaç kategoriye ayırabiliriz. Ledlerin gösterge, aydınlatma, izolasyon, haberleşme gibi çeşitli kullanım alanları vardır.
1- Standart led
En çok bilineni gösterge olarak kullanılan 3mm ve 5mm ledlerdir. Kırmızı, Sarı, Yeşil, Beyaz ve Mavi renkleri mevcuttur. Aydınlatmadan ziyade görsel ikaz olarak tercih edilir. Rengine göre çalışma gerilimleri farklılık gösterir. Çalışma gerilimi kırmızı renk için 1.8V, sarı ve yeşil renk için 2.2V, mavi ve beyaz renk için 3.4V ‘tur. Bu değerlere alt ve üst sınır için 0.5V eklenebilir.
Daha yüksek gerilim altında kullanılacaksa seri direnç bağlanmalı ve istenilen ışık şiddetine göre, çekilen akım 4 ile 20 mA arası sınırlandırılmalıdır.
2- Infrared (Kızılötesi) led
Infrared (kısaca IR) ledler insan gözünün görmediği 820nm-1000nm dalga boylarında ışık yayar. Çalışma gerilimi ortalama 1.25 Volt ve çektiği akım tipik 20 mA civarındadır. Dalga boyundan dolayı yüksek yayılma hızına sahip olması ve parazitlerden etkilenmemesi kumanda devrelerinde verici olarak kullanılmasını sağlar.
Bir başka kullanım alanı da kameralar için gece görüşü sağlamaktır. Infrared ledlerin yaydığı ışık kmera ile görülebilir. Bu özelliğinden dolayı ortam karanlık olsa dahi kamera için kısmi bir aydınlık sağlanır.
Hatta birçoğunun evinde bulunan TV, müzik seti, klimaya ait kumandalarının çalışıp çalışmadığı kamera (cep telefonu kamerası vb..) ile kontrol edilebilir. Kamera ile bakıldığında, kumandanın herhangi bir tuşuna basıldığında ön taraftaki Infrared led ışık veriyorsa kumanda sağlam diyebiliriz. Tuşlar basılı olmadığı halde sürekli ışık vermesi veya hiç vermemesi ise bozuk olduğu anlamına gelir.
3- RGB led
RGB led, üç farklı renkteki ledin tek pakette birleştirilmiş halidir. Led renkleri Kırmızı (Red), Yeşil (Green), Mavi (Blue) ‘dir. Paket içerisinde anot uçlarının birbirine bağlandığı ortak anot, katot uçlarının birbirine bağlandığı ortak katot şeklinde iki üretim şekli vardır.
RGB led, üç temel renkte ve bunların karışımı ara renklerde ışık verebilir. Bunun için led uçlarına sinyal genişlik modülasyonu (PWM) uygulamak gerekir.
4- Power led
Aydınlatma amaçlı kullanılan yüksek güce sahip ledlerdir. 0.5 Watt ve üzeri üretilen power ledlerin güç tüketimi fazla olduğu için genellikle üzerinde dahili bir soğutucu mevcuttur.
Şimdilik bu kadar..
