LED’ler, optoelektronikte en yaygın kullanılan ışın yayıcılardır. LED’ler, PN bağlantı noktasına sahip bir bileşendir ve bu nedenle PN bağlantı özelliklerini içerir. LED’lerin yapısındaki yarı iletken malzeme, LED’in yaydığı ışının spektrumunu belirler.
LED’lerin yapısı ve çalışma prensibi
Bir LED (Light Emitting Diode), PN bağlantı noktasına sahip bir yarı iletkendir ve iletim yönünde polarize olması durumunda ışık yaymak üzere tasarlanmıştır. Bu ışık kırmızı, yeşil, sarı veya kızılötesi gibi çeşitli renklerde olabilir. Sıradan bir diyot gibi, LED’in küçük bir eşik voltajı vardır. Bu eşik gerilimi aşıldığında bağlantı direnci düşer ve akım iletmeye başlar. LED’ler devrelerde kullanıldığında, bu akımın bir dirençle sınırlandırılması gerekir. Bir LED’in yaydığı ışık miktarı, içinden geçen akıma bağlıdır. Bu akım doğru akım veya darbeli akım olabilir ve günümüzde LED’ler genellikle darbeli bir sistemde çalışır. Bunun nedeni darbeli rejimde istenilen ışık şiddetinin elde edilmesidir. İletim yönünde bir akım uygulandığında, LED hemen yanar.
LED’ler için tipik yükselme ve düşme süreleri nanosaniye mertebesindedir. Bu hızlı yanıt nedeniyle optoelektronik sistemlerde yüksek hızlı ışın vericisi olarak kullanılır. Lambaların çok uzun bir çalışma ömrü vardır. Çalışma süreleri yaklaşık 100.000 saattir.
LED’lerin elektriksel ve ışıksal özellikleri, bir PN kapısı ileri yönde bir voltajla itildiğinde ve oklüzyonda elektronların yeniden birleşmesine bağlıdır. LED ışıkların çalışması, elektrik enerjisinin optik ışığa dönüştürülmesi prensibine dayanmaktadır. Bir LED tarafından yayılan ışık spektrumu, elektromanyetik spektrumun görünür ve kızılötesi bölgelerine girer. LED’ler, iletim yönünde polarize olduklarında elektromanyetik radyasyon yayan yarı iletkenlerdir. Bu radyasyonun dalga boyu kullanılan malzemelere ve katkı maddelerine bağlıdır.
LED’ler iletim yönünde polarize edildiğinde, serbest elektronlar PN bağlantısından geçerek P bölgesine girerler.Bir kısmı burada deliklerle birleşir. Bu kombinasyon nedeniyle açığa çıkan enerji, ışık enerjisi şeklindedir. Bir PN bağlantısından akan akımın değeri, elektronların ve deliklerin sayısına bağlıdır. Kuantum teorisine göre ışık enerjisi, elektronların deliklerle tekrar birleşmesi sonucunda ortaya çıkar. Burada salınan enerji miktarı PN kapısının genişliğine bağlıdır. LED’den akan akım iki akım bileşeninden oluşur. Bunlar elektronlar ve delikler tarafından oluşturulan akımlardır. Elektron sayısına bağlı IN akımı, delik sayısına bağlı IP ile gösterilirse, toplam LED akımı İ = IN + IP sadece elektronların ürettiği akım ışığın şekillenmesinde etkilidir.
Bir PN kapısında üretilen ışığın tamamı doğrudan dış ortama iletilemez. Işığın bir kısmı PN kapısı tarafından emilirken bir kısmı da PN yüzeyinden yansıtılarak kapıya yönlendirilir.
LED’ler yaydıkları ışığın spektrumuna ve dalga boyuna göre iki kategoriye ayrılır:
1- Görünür ışık veren lambalar.
2- Kızılötesi ışık yayan LED’ler.
İstenilen dalga boyunda ışınlar elde etmek için çeşitli yarı iletken malzemeler kullanılır. Farklı yarı iletken malzemelerden yapılmış LED’ler için ışınların kuantum enerjileri ve dalga boyları şekilde gösterilmiştir. Aşağıdaki tabloda LED’lerin yapısında kullanılan yarı iletken malzemeler ve dalga boyları gösterilmektedir. LED aydınlatmalar kullanım amacına göre hem plastik hem de metal kasalı olarak tasarlanabilmektedir.
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]