Elektrik enerjisini ışığa dönüştüren, yarı iletken temelli elektronik devre elemanı olan LED’ler, aydınlatma araçlarında ışık kaynağı olarak kullanılmaktadır. Önceleri sadece zayıf bir kırmızı ışık elde edilebilirken, teknolojik gelişmelerle birlikte LED’ler, farklı dalga boylarında ışık yayan, enerji tüketimi düşük, uzun ömürlü, küçük boyutlu, hızlı anahtarlanabilen önemli bir ışık kaynağı olarak günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu makalede LED teknolojisi, aydınlatmada LED kullanımı ve LED kullanımının avantajları, LED’lerin sınıflandırılması, LED’lerin geleneksel ışık kaynakları ile performans ve maliyet karşılaştırılması gibi konulardan bahsedilecektir.
Aydınlatma dünyasının geleceği olarak gelişimine devam eden LED (ışık yayan diyot), elektrik enerjisini ışığa dönüştüren elektronik devre elemanıdır. Çeşitli kullanım alanları bulunan LED’lerin en yaygın kullanım alanlarından biride aydınlatma sektörüdür. Aydınlatma armatürlerinde ışık kaynağı olarak kullanılan LED’ler ile düşük enerji tüketimi, ömür uzunluğu, daha iyi bir ışık yönlendirme seviyesi, düşük ultraviyole ve kızıl ötesi ışıması, daha yüksek renksel geri verim ve kullanım esnekliği gibi konularda çok başarılı sonuçlar elde edilebilmektedir.[1] Geleneksel ışık kaynaklarına karşı sunduğu avantajlarla her geçen gün hayatımızda daha fazla yer almaya başlayan LED teknolojisi temelli aydınlatma sistemleri, farklılık sunmak, göz alıcı ortamlar oluşturmak ve kullanıldığı mekanlara etkileyici bir atmosfer katmak isteyenler için sayısız alternatif ve avantajlar sunmaktadır.[2] LED’li aydınlatma sistemleri yenilikçi ve çağın ötesinde çözümler sunmaktadır. Işık verimliliğindeki gelişme sayesinde LED’lerin geleneksel aydınlatmada kullanılan diğer ışık kaynaklarının yerini tamamıyla alması yakın gelecekte mümkün görünmektedir.
LED (“LIGHT EMITTING DIODE”) TEKNOLOJİSİ
LED, yarıiletken bir malzeme içerisinde pozitif (hole) ve negatif (electron) yüklerin birleşimi ile tek renkte ışık üretir.[4] LED yapısı, p tipi ve n tipi yarı iletken katmanlardan meydana gelmiştir. Bu katmanlardan p tipi olan pozitif yüklü iyonlar ile n tipi olan negatif yüklü iyonlar ile katkılanmıştır. Yeterli seviyede gerilim uygulandığında katmanlar arasında akım akmaya başlar. Bu uygulama sonucunda negatif ve pozitif yükler electron-hole çiftini oluşturur ve sonuçta ortaya çıkan enerji ışık (foton) olarak etrafa yayılır. Bu olay elektrolüminesans olarak adlandırılır. Şekil 1’de LED’in ışık yayma prensibi ve yapısı gösterilmiştir. 1907 yılında, ilk defa elektrolüminesans kavramı H.J.Round tarafından bulunmuştur.[1] 1927 yılında, Oleg Vladimirovich Losev adlı bir radyo teknisyeni radyo alıcılarında kullanılan diyotların ışık yaydığını fark etti ve bir Rus gazetesinde LED hakkında buluşlarını yayımladı.[5] 90’lı yılların sonlarına doğru yüksek güçte LED’ler üretilmeye başlandı. Genel aydınlatma için beyaz ışık ve yüksek akılara ihtiyaç olması nedeniyle genel aydınlatmada LED kullanımına ancak 2000’lerde başlamıştır. Günümüzde ise LED aydınlatma ürünleri, aydınlatma sektöründe belli bir pazar payına sahiptir. Yıllar içinde teknolojik gelişimler ile LED armatürlerin pazar payı ve üretim rakamları ciddi oranda artmıştır ve bu büyümenin artmaya devam etmesi öngörülmektedir.
LED TEKNOLOJİSİNİN ÜSTÜNLÜKLERİ
LED ışık kaynakları, geleneksel aydınlatmada kullanılan kaynaklara kıyasla uzun ömürlü, yüksek dayanıma sahip ve düşük enerji tüketimi gibi avantajlara sahiptir. Bunun yanında renk üretme yeteneğine sahiptirler. Bu oluşum LED çipi içerisindeki yarı iletkene ilaveten eklenen (galyum, arsenit, alüminyum, fosfat, indiyum, nitrit vs.) kimyasallarla ilgilidir. LED’lerde kullanılan kimyasal maddelere göre yani renklerin farklılığına göre LED’in çalıştığı gerilim ve çektiği akımda farklılıklar oluşur. LED’ler milyonlarca renk üretmelerinin yanında çeşitli renk sıcaklıklarında beyaz ışık oluşturabilirler. LED’ler ışığın kısılıp açılabilmesi (dim) olanağını sağladıkları ve elektronik kontrol sistemleriyle kullanılmaları sayesinde çeşitli uygulamalarda tercih edilirler ve bu durum kullanıcılara pek çok avantaj sağlar. Geleneksel aydınlatmada kullanılan lamba teknolojileri, LED’lerin sağladığı geniş tasarım ve görüntü olanaklarıyla rekabet edemezler. LED’ler renk zenginliği, yapılarının çok ufak olması ve form esnekliği ile sağlam yapıda oluşları sayesinde tasarım, boyut ve şekil konularında lamba teknolojilerine kıyasla kullanıcılara çok fazla alternatif sunarlar. [2-7] Bunların dışında;
- LED’ler doğal ışık oluşturur.
- LED’ler, mevcut ışık kaynaklarından daha dayanıklı, uzun süreli ve enerji verimine sahiptir.
- Düşük güç tüketimi ile düşük ısı dağıtma özelliğine sahiptir.
- Enerji tasarrufu sağlarlar.
- LED’li aydınlatma kaynaklarında bakıma ve lamba değişimine ihtiyaç duyulmaz.
- Renksel geriverim çok yüksektir %95’e kadar ulaşabilir.
- LED’ler 50.000-100.000 saat/ömür değerleri ile oldukça uzun ömürlüdürler.
- Şoka ve titreşime dirençlidirler.
- Işığında ısı taşımaması ve UV ışınları yaymadıklarından dolayı sağlığa herhangi bir zararı bulunmaması gibi özellikleriyle çeşitli üstünlüklere sahiptirler.