LED

denekler:

tanıtım
Bir LED'in çalışması
LED'in rengine göre iletim voltajı
Kontrol yöntemleri
Çok renkli LED'ler

Giriiş:
LED, ışık yaymak için yaygın olarak kullanılan bir yarı iletken bileşendir. LED'in açılımı: Işık Yayan Diyot ve şu anlama gelir: ışık yayan diyot. LED, 1962 yılındaki icadından sonra esas olarak gösterge ışığı ve sinyal iletimi amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. 90'lı yılların sonlarından itibaren teknolojik gelişmeler, günlük kullanımda ışık kaynağı görevi gören LED'lerin üretilmesini mümkün kılmıştır. Otomotiv teknolojisinde LED'ler, akkor lambalara ve halojen lambalara kıyasla aşağıdaki avantajlardan dolayı gösterge aydınlatması (gösterge paneli), dış aydınlatma (arka lambalar) veya ana aydınlatma (farlarda) olarak sıklıkla kullanılır:

Düşük enerji tüketimi: Diğer lamba türleriyle karşılaştırıldığında aynı ışık yoğunluğuna sahip LED, önemli ölçüde daha az enerji kullanır. LED %80'e varan çok yüksek bir verime sahiptir;
Güvenlik: Akkor lambaların filamanı ısıtması ve ışık yayması için yaklaşık 200 ms gerekir. Bir LED'in ısınma aşamasına ihtiyacı yoktur; bu, bir LED'in ışık yoğunluğuna daha hızlı (1 milisaniyeden daha kısa sürede) ulaştığı anlamına gelir. LED fren lambası olarak kullanıldığında, frenleme daha erken fark edilir ve durma süresine olumlu etki eder;
Düşük ısı gelişimi: LED'ler neredeyse hiç ısınmadığından, lamba muhafazaları daha küçük yapılabilir ve termal strese daha az dirençli, daha ucuz malzemeler kullanılabilir;
Yüksek kullanım ömrü: Bir LED yaklaşık olarak bir otomobilin tüm ömrü boyunca dayanır. LED'lerin arızalı olduğu ortaya çıkarsa, bunun nedeni genellikle yazdırma yolundaki bir kesinti veya yanlış kontrol gibi başka bir yerde bulunabilir. Bir LED'in parlaklığı belirli sayıda yanma saatiyle azalabilir.

Aşağıdaki resimde "anot" ve "katot" kenarlarının üzerinde ek metinle birlikte diyot sembolü gösterilmektedir. Bir LED'in sembolü bir diyotun sembolü ile hemen hemen aynıdır, ancak ışık ışınımını gösteren yukarıya bakan iki ok eklenmiştir. Akım yönü tıpkı diyotta olduğu gibi ok yönündedir. Dikey vuruş ters yöndür. LED üzerinden akım ok yönünde akarsa yanacaktır. Tam tersine, bloke edilecek ve dolayısıyla yanmayacaktır.

Bir LED'in çalışması:
Tıpkı “normal” bir diyot gibi LED de iki yarı iletken katmandan oluşur:

negatif katman (n-katman) fazla miktarda elektron içerir;
pozitif katmanda (p katmanı) elektron sıkıntısı vardır.

P katmanındaki elektron eksikliği, bir dizi aşırı pozitif delik olarak görülebilir. P-n birleşiminde (tükenme katmanı), n katmanındaki elektronların fazlası, p katmanındaki boşlukları dolduracaktır. Henüz hiçbir akım akmıyor, dolayısıyla np bağlantısındaki yük nötrdür.

Akımın diyottan geçmesi için öncelikle tükenme bölgesinin iç voltajının aşılması gerekir. Bu, diyotun sözde difüzyon voltajı veya eşik voltajıdır. Gerilim artırıldığında elektron akımı n katmanından p katmanına akabilecektir. Ancak tükenme katmanında bu elektronların bir kısmı delikler tarafından yakalanır. Bu elektronlar enerjilerinin bir kısmını ışık parlamaları şeklinde serbest bırakırlar. Üretilen ışık ince p katmanından kaçabilir. Işık yoğunluğu akıma göre belirlenir: akım ne kadar güçlü olursa ışık da o kadar yoğun olur.

Değerlik elektronlarının negatif katmandan pozitif katmana sıçraması diyotun yaydığı ışığı sağlar.

LED'in rengine göre iletken voltajı:
Bir LED üç renkte gelir: kırmızı, yeşil ve mavi. Bu üç temel renk karıştırılarak diğer renkler elde edilebilir. N ve p katmanlarındaki malzemelerin bileşimi, elektron ve deliklerdeki enerji miktarını belirler.

Düşük enerjili elektronlar, yüksek enerjili bir elektrona göre daha az enerjiyi ışık radyasyonuna dönüştürür;
Kırmızı ışık, mavi ışıktan daha az enerjiye sahiptir;
Kırmızı, düşük enerjili elektronlar tarafından, mavi ise yüksek enerjili elektronlar tarafından oluşturulur.

Beyaz LED üretilemez. Mavi LED'e ekstra bir floresan katman eklendiğinde mavi ışığın bir kısmı sarı ışığa dönüştürülür. Mavi ve sarı ışığın karışımı insan gözü tarafından beyaz ışık olarak algılanır. Bu sarı ve mavi ışık arasındaki karışım oranını ayarlayarak sıcak veya soğuk beyaz ışık yayabilirsiniz.

Karakteristikte, tükenme bölgesinde oluşan voltajı ve dolayısıyla ilgili renkli LED'in iletim voltajını görüyoruz. Bir LED üzerinden akım gönderildiğinde neredeyse sabit bir voltaj düşüşü olur.

Kontrol yöntemleri:
Otomotiv teknolojisinde LED'leri kullanabiliriz. seri direnç veya seri devrelerde istenilen kontrol voltajını elde ederiz.

Seri dirençli LED:
Eğer bir LED'i doğrudan pilin artı ve eksi kutbuna bağlayacak olsaydık, LED hemen arızalanırdı. Her zaman bir tane olmalı seri direnç LED ile seri olarak yerleştirilmelidir.

Seri direncin değeri iki faktör tarafından belirlenir: akım ve besleme voltajı. 1,5 voltluk çalışma voltajına ulaşıldığında kırmızı bir LED yanar ve üzerinden yaklaşık 20 mA akar.

Sağlanan besleme voltajı uygulamaya bağlıdır. Otomotiv endüstrisinde bu 5 olabileceği gibi 12 veya 24 volt da olabilir. Gerekli direnç Ohm Yasası kullanılarak belirlenebilir. Çalışma voltajını besleme voltajından çıkarın ve akıma bölün.

5 volt besleme gerilimi ile kırmızı LED için (5 - 1,5) / 0,02 = 175 ohm seri direnç gerekecektir.
12 volt besleme gerilimi ve kırmızı LED ile: (12 – 1,5) / 0,02 = 525 ohm (bir faktör daha yüksek direnç).

Retrofit LED aydınlatmalarda (retrofit) çoğunlukla seri dirençli LED'lerle karşılaşıyoruz. Hızlı açma ve kapama süreleri ve bir LED'in parlaklığı, akkor lambaların LED'lerle değiştirilmesinin bir nedeni olabilir. Seri direnç aynı zamanda bazı durumlarda orijinal lambanın güç kaybı kadar büyük bir güç kaybına da neden olduğundan enerji verimliliği için bunu yapmanıza gerek yoktur.

LED'leri seri bağlama:
LED'lerin seri bağlanmasıyla herhangi bir seri direnç veya düşük direnç değerine sahip bir seri direnç gerekmez. LED'lerin iç direnci, besleme voltajının seri devredeki LED'ler arasında dağıtılmasını sağlar. Ne kadar çok LED seri bağlanırsa seri direnç o kadar küçük yapılabilir. Şekilde altı adet LED seri, iki sıra paralel bağlanmıştır.

Seri olarak bağlanan LED'ler arka lamba ünitelerinde veya üçüncü fren lambası ünitelerinde bulunur. Bu, otomotiv teknolojisinde sıklıkla kullanılan bir kontrol yöntemidir.

Işık yoğunluğunu ayarlayın:
Bir mikrodenetleyici ile bir LED'in kontrolünü darbeyle kontrol edebiliriz. Biz buna şöyle diyoruz: Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM).
Görev döngüsü, LED'in etkinleştirildiği zamanı belirler. Açma-kapama darbelerini yüksek hızda 3,3 ile 0 volt arasında değiştirerek, LED daha düşük bir parlaklıkta yanar.

Bu kontrol yöntemi, aşağıdakiler gibi birden fazla işlevi olan bir ampul için aynıdır:

Işıklar açıkken %50 parlaklık;
Fren lambası açıkken %100 parlak ışık.

Arduino ile pratik bir kurulumda, Arduino üzerindeki LED'lerin veya harici olarak bağlanan LED'lerin (seri dirençlerle donatılmış) PWM kontrolünü deneyebilirsiniz.

Çok renkli LED'ler:
Tüm renkler kırmızı, yeşil ve mavi olmak üzere üç temel renkten oluşabilir. Bu, iki veya üç LED'in birleştirilmesiyle iyi bir şekilde kullanılabilir. Aşağıda bir elektrik devresinden birden fazla renk elde etmek için kullanılan üç prensip gösterilmektedir.

İki renkli LED:
Diyagramda ters ve ileri yönlerde paralel bağlanmış iki LED gösterilmektedir. Akımın yönü hangi LED'in yanacağını belirler: yeşil (üst) veya kırmızı (altta) Polarite, harici bir devre veya ECU tarafından tersine çevrilir.

Üç renkli LED:
Bu şemada ayrıca paralel bağlı iki LED gösterilmektedir. Devrede iki LED'den birine (yeşil veya kırmızı) veya aynı anda her ikisine de besleme voltajı uygulanabilir. Bu durumda renk karışımı meydana gelir ve kırmızı ve yeşil LED sarıya döner.

RGB LED'i:
RGB LED'lerde her biri kendi renginde olan üç LED tek bir muhafazada bulunur. Renkler ayrı ayrı kontrol edilebilir. RGB LED'i kontrol etmek için, her güç pininde ayarlanabilir bir açma/kapama oranı oluşturan üç PWM kontrolü gerekir. Farklı renklerin yanı sıra ışık şiddeti de ayarlanabilmektedir.

Bir sonraki resimde her biri kendi Anot bağlantısına (A1'den A3'e) ve ortak bir Katot'a sahip üç LED görüyoruz.

İlgili sayfalar: