LED lamba

Işık yayan diyot lambası, ışık kaynağı olarak Işık yayan diyotlar (LED'ler) kullanan katı hal lambasıdır. "LED lambası" genellikle Organik ışık yayan diyotlar (OLED) veya polimer ışık yayan diyotlar (PLED) teknolojileri gibi, geleneksel yarı iletken ışık yayan diyotları ifade ederken OLED ve PLED teknolojileri ticari olarak kullanılmaya başladı.

Özel ışık yayan diyotların ışık parlaklığı akkor ve yoğun floresan lambalarla karşılaştırıldığında, çoklu diyotlar daha çok birlikte kullanılır. LED lambalar birbiri ile değiştirilebilir veya diğer türlerle uyarlanabilir. Diyotlar doğru akım (DA) elektrik gücü kullanır. Bu yüzden LED lambalar, standart AA gerilimi elde etmek için iç devrelere de eklenebilirler.

Teknoloji önizlemesi

Genel amaçlı aydınlatma beyaz ışık gerektirir. LED'ler, çok güçlü renkli ışık üretirken, çok küçük dalgaboyu genişliğinde ışık yayar. Renk, LED yapmak için yarı iletken maddenin enerjisinin band genişliğinin karakteristiğidir. LED'lerden beyaz ışık elde etmek için, ya kırmızı, yeşil ve mavi LED'ler kullanmalı ya da ışığın birazını diğer renklere dönüştürmek için fosfor kullanılmalıdır.

İlk yöntem (RGB-LED), her biri birbirine oldukça yakın farklı dalgaboyuna sahip, çoklu LED çipleri kullanılarak açık beyaz ışık spektrumları üretilir. Bu yöntemin avantajı, herhangi bir kişinin her bir LED'in şiddetini ayarlayabilmesidir. Büyük dezavantaj ise yüksek üretim maliyetidir. Bundan dolayı ticari başarısı düşüktür.

İkinci yöntem fosfor dönüştüren LED'ler (pcLEDs), fosfor kombinasyonunda, genellikle mavi veya morötesi gibi tekbir kısadalga boylu LED kullanır. Bu, mavi ışığın bir kısmını emer ve beyaza yakın ışık yayar. Mekanizma floresan lambanın beyaz ışık üretimine benzerdir. Büyük avantajı, düşük üretim maliyeti ve yüksek CRI (Renk oluşturma dizini)dir. Dezavantajı ise ışık karakterinin dinamik değişiminin kolay olması ve fosfor dönüşümünde aygıtın etkinliğinin azalmasıdır. Düşük maliyet ve uygun başarımı, bugün genel aydınlatmada genişçe kullanılan teknoloji olmasını sağlıyor.

Kullanımı

LED lambalar, hem genel aydınlatma hem de özel amaçlı aydınlatmalarda kullanılır. Renkli ışık gerektiğinde de, hiçbir süzgeçlemeye gerek kalmadan LED'ler çoklu renk üretebilirler. Bu, ışığın tüm renklerini üreten beyaz ışık kaynağındaki enerji verimliliği arttırır ve bir süzgeç ile görülür enerjinin bir kısmını süzer.

Floresan lamba ile karşılaştırıldığında, LED lambaların daha avantajlı olduğu görülür.^[1] Çünkü yoğun floresan lambalar gibi cıva içermezler, durağan hale dönebilirler ve açılıp kapanma esnasındaki titreşim etkisi göstermezler.

LED lambalarda kırılacak cam tüp yoktur ve iç parçaları serttir, darbelere ve titreşimlere karşı dayanıklıdır. Uygun elektronik tasarım sürücüsüne sahip LED lamba, büyük ölçüde ayarlanabilir ve herhangi akıma gerek kalmadan işlevini sürdürebilir.

Ev tipi LED lambalar

Lamba boyutları ve tabanları

LED lambalar birbirleriyle değiştirilebilecek şekilde akkor olarak ve standa. LED lambalar düşük gerilimde (normal olarak 12 V'luk halojen benzeri) değişik türlerde düzenli AA (örn 120 veya 240 VAC) aydınlatmaya uyacak şekilde yapılır. Bu lambalarda normalde AC gücü doğrultmak ve gerilimi iç LED elemanlarının kullanabileceği seviyeye dönüştürmek için devre bulunur

LED ampulü

2010 itibarıyla birçok LED lambalar sıradan evlerde yoğun floresan lambalar yerine kullanılmaya başlandı. Düşük güçteki lambalar 5 ile 40 Watt arasındadır. Örneğin 100 Wattlık bir akkor lambanın verdiği ışığa denk parlaklık 13 Wattlık bir LED lamba verebilir. Standart akkor lambalar yaklaşık 14 lumen/W'lık verimliliğe sahiptir. Avrupa Birliği standartlarına göre, 60W'lık volfram lambanın ışık şiddetinin en az 806 lumen olması isteniyor.^[2]

Çoğu LED lambalar ayarlanabilir olarak üretilmiyor. Fakat yine de bazı modeller ayarlanabilir olarak tasarlanıyor ve genellikle doğrudan yanarlar. Lambaların her birinin maliyeti 4$ ile 20$ (2010) arasındadır ve gün geçtikçe maliyetleri azalıyor. Yine de bu lambalar yoğun floresan lambalardan daha verimlidirler.^[3] Ayrıca 30 bin saatten fazla ömürleri vardır (bu ömür maruz kaldığı sıcaklığa, bağlıdır ve maruz kaldığı sıcaklık azaltılabilirse, ömürleri önemli derecede arttırılabilir).

Özel kullanımları

Beyaz LED lambaları dükkânlarda kullanıma sunulmuştur. Düşük güçte yüksek verimliliğe sahiptirler. El fenerlerinde, güneş güçlü bahçelerde, yollarda, bisiklet aydınlatmalarda kullanılıyorlar. Renkli LED lambalar trafik lambalarında kullanılıyor.

Son zamanlarda LED lambalar bahçe işlerinde ve çevre düzenlemelerinde yaygın olarak kullanılmaya başlandı. LED lambalardan yayılan ışığın dalga boyu özellikle bitkilerin klorofil emisyonunu tam karşılayacak düzeydedir. Bitkiye ışık verildiğinde bitkide gelişme etkin bir şekilde artıyor. Görünen ışığın Kırmızı ve Mavi dalga boyları fotosentez için kullanılıyor.

Ticari kullanım öncüsü

İlk kurulan LED ofis aydınlatması 2009'da Manapakkam'da, Chennai Hindistan IT şirketi iGate tarafından kuruldu.^[4] Kurulum için 3.700.000 Hint Rupisi (80.000 ABD$) harcadılar. Fakat masrafın 5 yıl içinde geri kazanılacağı zannediliyor.

2010'da, Sırbistan, Belgrad'daki Kral Aleksandra Bulvar'ınin yeniden inşasında caddelerde LED aydınlatma kullanıldı.^[5]

Diğer aydınlatma teknolojileri ile karşılaştırılması

Akkor lambalar içinde çok ince biçimde tasarlanmış filaman adı verilen, genelde volfram metalinden yapılmış, iki ince destek çubuğu ile tutulmakta olan bir tel bulunur. Bu telden geçen elektrik akımı bu teli aşırı derecede ısıtır (yaklaşık 3000 °C) ve sonuç olarak tel ışık yaymaya başlar. 100 W'lık ışık ampulü yaklaşık 1700 lumen ve 17 lumens/W üretir. Akkor lambalar nispeten üretim açısından daha ekonomiktir Tipik bir akkor lambanın ömrü yaklaşık 1000 saattir^[6] Ayarlanabilirler. Mevcut çoğu aydınlatma lambaları boyut ve şekli olarak bu geleneksel ampule göre tasarlanır.

Elektronik ayarlı floresan tüpler genellikle ortalama 50 ile 67 lumens/W üretir. Çoğu yoğun floresanlar 13 W veya daha büyüktür ve elektronik ayarıyla (ballast) yaklaşık 60 lumens/W'tır.

Floresan lambalar elektriğin cıva buharından geçmesiyle çalışır ve morötesi ışık üretir. Ardından morötesi ışık lambanın içindeki fosfor boya tarafından emilir ve sonuçta parlama gerçekleşir. Floresan lamba tarafından üretilen ısı akkor benzerine göre daha azdır. Fakat morötesi ışık üretmek ve onu görülür ışığa döndürmek için harcanan enerji yine de kayıp olur. Lineer floresan lambalar, akkor lambalara göre beş veya 6 kat daha pahalıdır, fakat 10.000 ile 20.000 saat arası ömürleri vardır. Çoğu floresan lambalar ayarlanamazlar.

Araştırma ve geliştirme

ABD Enerji Departmanı

2008'in Mayısında ABD Enerji Departmanı (DOE), Parlak Geleceğin Aydınlık Prizi yarışını başlattı.

Ulusal Standart ve Teknoloji Enstitüsü

Haziran 2008'de Birleşik Devletlerdeki Ulusal Standart ve Teknoloji Enstitüsü (NIST), katı hal aydınlatma ile ilgili ilk iki standardı duyurdu. Bu standartlar LED lambaların renklerinin niteliklerini açıklıyor.

Güney Amerika Aydınlatma Mühendislik Kurmu (IESNA), katı hal aydınlatma ürünleri ve bu ürünlerin ışık akıları, enerji verimliliği (lümen bölü watt) ve renkserlik ile ilgili katı hal aydınlatma denemelerini içeren standard LM-79 adında bir belge yayımladı.

Kalan sorunlar

Beyaz LED üretim işlemi karmaşıktır ve gelişim için sayısız görüş vardır. Birim ürünlerin üretim maliyeti hala geleneksel ışık kaynaklarına göre yüksektir.

En görünür sorun, düşük kaliteli LED'lerin renk oluşturma dizini (CRI)dir. CRI, renkleri oluşturarak ışık kaynağının kalitesini ölçer. 100, en büyük değerdir. LED'lerin CRI'si 75'in altındadır. Bu yüzden iç aydınlatmalarda tavsiye edilmiyorlar.^[7] Daha iyi CRI LED'ler daha pahalıdır ve araştırma ve geliştirme için maliyetlerinin düşürülmesi gerekir.

Farklı bakış açılarındaki CCT (renk ilişkisi sıcaklığı: color correlated temperature), beyaz LED'lerin kullanımını engelleyen diğer bir etkendir. CCT değişimlerinin 500 K'ye çıktığını gösterdi. Bu da insanın net olarak hissedebileceği bir değerdir. Normal CCT değerleri 50 ile 100 K arasındadır.

LED'ler ayrıca sınırlı sıcaklık toleransına sahiptirler ve sıcaklığın artmasıyla verimleri düşer.

Katı hal aydınlatma ürünlerinin uzun ömrü, çoğu yaygın akkor lambaların ömrünü 50 kat geçti.

Kullanım Alanları

Otomotiv aydınlatma
Bisiklet aydınlatma
Reklam panosu gösterimleri
Ev aydınlatma
Acil aydınlatma
El feneri
Yapı projektörleri
Demiryolu sinyali
Işıklandırma
Trafik ışığı
Tren ışıkları
Sokak aydınlatma
Bitki Yetiştirme (Growlight)

Ayrıca bakınız

Kaynakça

^ Consumersearch.com, " Light Bulbs: Full Report," LED light bulb 4 Mart 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Updated June 2009
^ Sarah Lonsdale, "Green property: energy-efficient bulbs 10 Temmuz 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.," Telegraph, July 7 2010
^ Elisabeth Rosenthal and Felicity Barringer, "Green Promise Seen in Switch to LED Lighting 2 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.," New York Times, May 29, 2009
^ Led'ing the way 7 Temmuz 2012 tarihinde Archive.is sitesinde arşivlendi, Nitya Varadarajan, October 5, 2009
^ New LED street lights in Belgrade 5 Ağustos 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Beobuild June 16, 2010
^ A Short History of Electric Light 9 Temmuz 2011 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., The Incandescent Lamp, 1900 to 1920
^ "ENERGY STAR® Program Requirements for Solid State Lighting Luminaires" (PDF). 28 Ağustos 2010 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Temmuz 2010.