Elektrolüminesan Işık Üretimi: LED (Light Emitting Diode – Işık Yayan Diyot)

LED’ler ile beyaz ışık temel olarak iki şekilde elde edilebilmektedir:
1)Üç renkli kırmızı, yeşil, mavi (RGB) LED kullanarak birleşimlerinden beyaz ışık elde etmek.
2)Kısa dalga boylu (mavi veya ultraviyole) ışın yayan LED’leri fosfor tabakası ile kaplayarak beyaz ışık elde etmek.

LED çipleri ile yapılan armatür tasarımlarında optik tasarım başta olmak üzere sistemin ısıl ve elektriksel tasarımı da göz önüne alınmalıdır. Özellikle yüksek güçlü LED’lerde çok küçük bir alandan yoğun ışık çıkmaktadır. Bu yüzden oluşacak kamaşma sorunları iyi bir optik tasarım ile engellenmelidir. LED’lerin elektrik enerjisini ışık enerjisine çevirme oranını ifade eden ışıksal verim, LED çipinin türüne göre %10-40 arasında değişmektedir. Geri kalan enerji (%60-90) ısıya dönüşmektedir. Isıl tasarımı iyi yapılmamış bir LED armatürde ısı birikecek ve ışığın üretildiği birleşim (jonksiyon) noktasında sıcaklık artışı olacaktır. LED birleşim sıcaklığının yükselmesi ise, LED’in ışıksal verimini düşürecek ve birim güç başına elde edilen ışık akısı miktarını gösteren etkinlik faktörü (lümen/Watt) değeri de azalacaktır. LED çipleri genelde doğru akım ile çalıştıkları için, mevcut şebekeden enerji alabilmeleri için bir sürücü (driver) ile kullanılırlar. Sürücülerin ikinci bir görevi, her LED’e ihtiyaç duyulan nominal akımı ulaştırmaktır. LED sürücüleri genel olarak sabit akım verecek şekilde ayarlanır ve standart olarak 350 mA, 500 mA, 700 mA, 1050 mA gibi akım kademelerinde üretilirler. LED sürücülerin verimi yüklenme oranları düştükçe azalmaktadır.

LED Ömrü

Sürücü verimi yükleme oranına bağlı olarak değişmektedir.

 

Ekonomik Ömür: İstatistiksel bakımdan değerlendirmeye yetecek sayıda lambadan oluşan bir aydınlatma tesisatında, 100 saat kullanımdan sonraki toplam ışık akısının lambaların kullanılamaz hale gelmesi ve ışık akılarının azalmasından dolayı yaklaşık %30 değer kaybetmesi için geçen süredir.

Ortalama Ömür: istatistiksel bakımdan değerlendirmeye yetecek sayıda lambadan oluşan bir aydınlatma tesisatında, normal şartlarda lambaların %50′ sinin kullanılamaz hale gelmesi için geçen süredir. LED çiplerinin ortalama ömürleri birleşim yeri sıcaklığına göre değişmektedir. Yüksek akımda sürülen LED’lerin sıcaklıkları yüksek olmakta ve ömürleri düşmektedir. LM 80-08 LED ışık kaynaklarının zaman içinde ışık akısı azalmalarını tanımlamaya çalışmakta ve LED ışık kaynağı üreticilerinin minimum 6000 saatlik ışık akısı (lümen) ölçümlerini vermelerini zorunlu kılmaktadır. Işık akısı ölçümlerinin minimum 6000 saat, ideal olarak 10000 saatlik kullanım için her 1000 saatte bir veri alınarak yapılması önerilmektedir. 10000 saatten daha uzun süreler için ise, TM 21-11 standartı kullanılmaktadır. TM 21-11’de LM 80-08’e göre yapılan ölçümlerden elde edilen verilerin uzun dönem için tahmin edilmesi amaçlı bir yöntem önerilmektedir. Ölçülen değerler ile, ışık akısı %70 değerine düşünceye kadar geçecek süre, yani ekonomik ömür, tahmin edilmeye çalışılmaktadır.

Renk Sıcaklığı

Değerlendirilmesi yapılan ışık kaynağı ile aynı tayfa sahip “kara cismin” sıcaklığıdır. Birimi Kelvin(K)’ dir. Üzerine düşen değişik dalga boylarındaki radyasyonların hepsini yutabilen cisme siyah cisim denir ve siyah cismin spektral yutma faktörü teorik olarak 1 kabul edilir. Siyah bir cisme ısı enerjisi verildiğinde önce ısınmaya başlayacak sonra sarımsı, sarı, sarı beyaz ve mavi beyaz ışık yayacaktır. Işık kaynaklarının ışık rengi, tayflarındaki ışınım yoğunluklarının farklılığına bağlı olarak değişmektedir. Gerçek sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta “siyah cisim” gibi ışık veren renk sıcaklıklı cismin; siyah cisim gibi ışık yaydığı sıcaklığa renk sıcaklığı denir.

Renksel Geriverim Endeksi (Ra)

Işık kaynaklarının aydınlattıkları cisimlerin renklerini ayırt ettirebilme özelliklerine renksel geriverim endeksi denir.Bir referans kaynak ile çeşitli ışık kaynaklarının bu karakteristikleri ölçülebilmektedir. Bu ölçümlerde, spektrumu sürekli olan günışığı referans alınmaktadır. Renksel geriverim endeksi Ra ile gösterilir ve birimsizdir. Değeri 0 ila 100 arasındadır. Bir ışık kaynağının renksel geriverim endeksi, maksimum olan 100 değerine sahipse (Ra=100), bu durum o kaynağın tayfının referans kaynak ile aynı olduğu anlamına gelmektedir.

Renk Dönüşüm Endeksi (CRI)

Bir ışık kaynağının renk dönüştürme özelliği Renk Dönüşüm İndeksi (CRI) olarak ifade edilir. Değişik ışık kaynaklarının renksel karakteristiklerini karşılaştırabilmek için renk dönüşüm endeksi (Color Rendering Index – CRI) kullanılmaktadır. 0-100 arasında değerlendirilir. 100 en canlı rengi gösterir. 80 CRIlık bir ışık kaynağı 60 CRI’lıktan daha canlı ışık verir. Yüksek CRI sayısı, daha iyi renk oluşturma yeteneğidir. RI, “doğal” nesnelerin belli bir ışık kaynağı tarafından aydınlatıldığında nasıl görüleceğini ifade eden genel bir göstergedir. Genel olarak birçok

aydınlatma uygulaması için değeri 70 ve üzeri olan CRI istenecektir. CRI şu anda renk oluşturma değerlendirme için tek uluslararası kabul görmüş ölçümüdür.

Belli bir ışık kaynağının CRI değerini tespit etmek için standart renkli sekiz test örneği, renk sıcaklığı olarak test lambasına çok yakın ve CRI değeri 100 olan bir referans ışık kaynağı tarafından aydınlatılır. Bu örneklerin referans ışık kaynağı altındaki kromatikliği hesaplanır. Daha sonra aynı örnekleri aydınlatmak için test lambası kullanılır. İki test arasında kromatiklikte meydana gelen tüm “kaymalar” bir tablo halinde hazırlanır ve sonuçların ortalaması alınarak test lambası için tek bir CRI değeri bulunur.

Normal yaşam alanlarında %80 üstü CRI, renkleri etkili görmemizi sağlayabilir. Ancak renklerin daha önem kazandığı yerlerde (butik, kuaför, tekstil mağazası, galeriler gibi) 90% üzeri CRI ürünler tavsiye edilir.