Özet:
LED’ler ışık saçan yarı-iletken p-n diyotlardır. Bir p-n
ekleminde iletim yönünde akım geçtiği zaman elektronlar
ve delikler p ve n yarı-iletkenin birleştiği eklem
bölgesinde birbiri ile karşılaşır ve birleşirler. Aslında bu
birleşme kristal içinde serbest hareket eden yüksek
enerjili bir elektronun, yarı-iletken malzeme içine
katkılanmış ve sabit olarak kristal yapıya bağlı ve son
yörüngesinde bir elektron eksik olan iyonun bu son
yörüngesindeki boşluğu doldurması olayıdır. Serbest
durumdan bağlı duruma geçen elektronun kaybettiği
enerji yarı-iletken malzemeye ya ısı olarak veya ışık
olarak verilir. Isı enerjisi yerine ışık enerjisi yani foton
oluşması için p-n malzemenin direkt enerji bant geçişli
bir malzeme olması gerekir. İlk ışık yayan diyotlar çok
küçük yoğunlukta ve düşük enerjili fotonlar yayabilen
(kızılötesi ve kırmızı renkte ışık) diyotlardı. Bunlar daha
çok ikaz ve işaret verici olarak kullanılıyordu. Zamanla
sarı renkli ve son dönemlerde ise yarı iletken alaşımlı
malzemeler (GaN) kullanılarak mavi renkli ışık yayabilen
LED’ler geliştirildi. Mavi ışık oluşturan yüksek enerjili
fotonların fosforu uyarması ile tıpkı floresan lambalarda
olduğu şekilde beyaz ışık elde edildi. İkinci bir yol olarak
da yeşil, kırmızı ve mavi ışığı karıştırarak beyaz ışık elde
edilebildi. Beyaz ışık yayan LED’lerin yaydığı ışığın
gücünün artırılabilmesi bu LED’lerin aydınlatmada
kullanılabilmesini mümkün hale getirdi. Akkor, halojen
ve floresan lambaya karşı birçok üstünlüğü olan LED’li
ışık kaynakları bunlara rakip olarak üretilmeye başlandı.
Yarı iletkenlerden ışığın elde edilerek aydınlatma
uygulamalarında kullanılan bu lambalara Yarı İletken
Aydınlatma (solid state lighting-SSL) ismi verilmektedir.
LED’li lambalar günümüzde giderek artan oranda
aydınlatmada, sinyalizasyonda, haberleşmede, otomotiv
aydınlatmasında kullanılmaktadır. Bir LED’li lamba şu
bileşenlerden oluşur : Işığı oluşturan bir p-n diyot, ışığı
istenilen şekilde yönlendiren optik sistemler, diyoda
uygun miktarda iletim akımını veren bir elektronik güç
kaynağı (sürücü), yüksek sayıda foton üreten ve bu
nedenle ısınan diyodu soğutan bir soğutucu, bütün bu
parçaları bir arada tutan bir mekanik gövde. Bir LED’li
lambanın verimliliğini sadece ışığı oluşturan p-n diyot
belirlemez. Sürücü devrenin ve soğutucu sistemlerin de
lambanın tasarımında çok önemli yeri vardır. Bunların
da uygun tasarlanması halinde LED’li lambanın ömrü
uzun ve kendisi verimli olur. Bu bildiride bir LED’li
lambanın oluşturulmasında önemli bir yer tutan alt sistemler incelenmekte ve özellikle sürücü devrelerinin
tasarımı üzerinde durulmaktadır.