Led Aydınlatma - 2 | LED'ler ve LED Aydınlatma Hakkında Genel Bilgiler

İnsanoğlu'nun sınırsız ihtiyaçlarının, Dünya'nın sınırlı kaynaklarıyla karşılanmaya çalışılması neticesinde, zaten kısıtlı olan temiz hava, içilebilir su ve enerji kaynaklarımız tükenme noktasına gelmiştir. Sorunun çözümü noktasında önümüzde iki seçenek belirmektedir. Yeni ve alternatif kaynaklar bulma ya da mevcut kaynaklar üzerinde tasarruf tedbirleri uygulama.

Yeni ve alternatif kaynaklar bulma yöntemi, hem pahalı olduğu hem de uzun zaman gerektirdiği için var olandan tasarruf etmek daha hızlı ve pratik bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Daha önce Led Aydınlatma (Led Lighting) - 1 başlıklı yazımda da vurguladığım nedenlerden dolayı aydınlatmada LED kullanımına geçilmesi, bireysel ve kamusal olarak alabileceğimiz tedbirlerin en başında gelmektedir.

Aydınlatma Tarihine Kısa Bir Bakış

Eski çağlarda, güneş tek aydınlatma kaynağımızdı. İlk gece hayatı bu keşif ile mi başladı bilmiyorum ama yapay ışıkla aydınlatma ilk olarak ateşin keşfiyle başlamıştır. Daha sonra meşale, yağ lambası, gaz lambası ve mum uzunca bir süre karanlıklarımızı aydınlatan ışık kaynakları olarak kullanılmıştır.

19. yüzyılın ortalarında Edison'un flamanlı lambayı geliştirmesi ile yeni bir aydınlanma çağı! başlamıştır. Akkor, flüoresan, halojen, sodyum ve metal halide lambaların kullanımının yaygınlaşması, geçen yüzyılı diğerlerine göre daha parlak geçirmemize neden olmuştur.

İlk LED, 1907’de icat edilmiş, ticari olarak kullanımına 1960'lar da başlanmış, 1970'lerden mavi rengin elde edildiği 1990'lı yıllara kadar uzunca bir süre kırmızı, yeşil ve sarı renklerde üretilmiştir. Bugün kullandığımız beyaz renk ise 2000'li yılların başında elde edilebilmiştir.

Led Nedir?

LED; tek yönlü akım geçiren, yarıiletken diyot ailesinin, geleceği oldukça parlak opto-elektronik bir ferdidir. Üzerinden akım geçtiğinde foton yayarak ışıma yaptığı için LED - Light Emitting Diode yani Işık Yayan Diyot olarak isimlendirilmiştir.

Pozitif yüke sahip P maddesi ve negatif yüke sahip N maddesinin arasında kalan yasak enerji aralığı LED'in yaydığı ışığın rengini belirler. Bu nedenle farklı renge sahip LED'ler, değişik yasak enerji aralığına sahip GaAs, Gap, GaN, AlInGaP ve InGaN yarıiletken malzemelerden üretilirler.

LED’lerle beyaz ışık üretmek iki yöntemle mümkündür. Birincisinde; kırmızı, yeşil ve mavi üç adet LED yongası bir kılıf içerisinde birleştirilerek beyaz ışık elde edilir. İkinci yöntemde ise, LED yongasında üretilen mavi ışık bir fosfor tabakasını uyarır ve beyaz ışık üretilir.

Neden Led?

Günümüzde; sinyalizasyon, reklam panoları, elektronik cihazlar, kara, hava ve deniz taşıtları, sokak aydınlatması, mimari yapı ve sanatsal eser aydınlatması ile iç ve dış mekan aydınlatması gibi aydınlatma ihtiyacı duyulan her yerde LED'ler kullanılmaktadır. Aydınlatmada en çok tercih edilen çözüm olmasının başlıca nedenlerini şu şekilde sıralayabiliriz:

• Üretim ve kullanım şartlarına bağlı olarak 20.000 ila 100.000 saat yüksek çalışma ömrü,
• Klasik akkor lambalara oranla 30 kat, floresan lambalara oranla 10 kat daha az güç tüketimi nedeniyle sağladığı yüksek enerji tasarrufu,
• Üzerinde harcanan gücün %99'undan fazlasını ışığa çevirmesi nedeniyle sağladığı yüksek verim ve daha az ısı, (klasik akkor lambalarda bu oran %5-%10 civarındadır)
• Farklı fiziksel şekillere sahip olarak üretildiği ve hafif olduğu için, tasarım esnekliği sağlaması,
• Darbe ve titreşimlere karşı dayanıklı olması,
• Elektromanyetik alan üretmemesi, civa içermemesi ve radyasyon yaymaması nedeniyle çevre dostu ve sağlıklı olması,
• Patlayıcı ve yanıcı risk içeren ortamlarda güvenle kullanılabilmesi,
• Hızlı açma ve kapanma süreleri,
• Farklı metotlar kullanılarak basit ve ucuz şekilde kontrol edilebilme yeteneğine sahip olması,
• Düşük DC voltaj değerleri ile çalışabilmesi nedeniyle sağladığı can ve mal emniyeti,
• Üretilen ışığın kolayca yönlendirilebilir olması,
• Doğal ve canlı doymuş renklerin kolaylıkla elde edilebilir olması,
• Toplam sahip olma maliyetinin diğer alternatiflere göre her geçen gün daha da azalması,
• Düşük ve yüksek sıcaklık ortamlarında rahatlıkla kullanılabilir olması.

LED ve Tasarruf - Nasıl ve Ne Kadar?

LED ve tasarruf son günlerde dillere pelesenk olan bir kavram haline geldi. Önce konu ile ilgili Avrupa Birliği'nden ve ülkemizden iki bilgiyi paylaşmak istiyorum. Daha sonra hesap kısmına geçebiliriz.

Avrupa Birliği Komisyonu, yüksek enerji harcayan akkor lambaların 1 Eylül 2009’dan başlayarak 2012’ye kadar süren bir geçiş döneminde yasaklanmasına karar verdi. Bu karar ile hem enerji tasarrufu sağlanması, hem de aydınlatma için atmosfere salınan karbondioksit emisyonunun azaltılması hedef alındı. Önce 100W, ardından 75W ve nihayet 60W'lık akkor flamanlı ampullerin üretimi ve satışı yasaklandı. Böylece AB’de yılda 40 milyar kWh enerji tasarrufu sağlandı ve havaya 15 milyon ton karbondioksitin salınımı önlendi.

13/08/2008 tarihli 2008/19 sayılı Başbakanlık Genelgesi ile tüm kamu kurum ve kuruluşları, belediyeler ve kamu kurumu niteliğindeki meslek odalarının 1 ay içinde kendi sorumluluklarında bulunan yerlerdeki mevcut akkor flamanlı lambaları tasarruflu ampullerle değiştirmeleri zorunlu kılındı. Ülke genelinde yapılan uygulama sonucunda, toplam 1.828.742 adet ampul çıkarılarak yerine 1.758.954 adet tasarruflu kompakt floresan lamba takıldı. Satın alınan verimli lambalar için ödenen 11,5 milyon lira, 101 günde geri kazanıldı ve elektrik giderindeki azalma ile bütçeye yılda 41 milyon lira katkı sağlandı.

Evet, gelelim bireysel anlamda LED kullanımına geçmek bizi nasıl etkileyecek sorusunun yanıtına. Aşağıda gördüğünüz tabloda, 1 adet akkor flamanlı lamba (klasik ampul), kompakt floresan lamba (tasarruflu ampul) veya LED lamba kullanılması durumunda, aylık ve yıllık toplam elektrik tüketimimizi ve bunun için ödememiz gereken bedelleri görebilirsiniz.

Ancak, günümüz Türk mimarisinde evlerimizin 3+1 sisteme göre yapıldığını, bazılarımızın salonlarında birden fazla lamba kullanılan avizeleri olduğunu, antre ışıklarının her zaman açık kaldığını ve buzdolabımızın içinde bile ampul kullanıldığını düşünürsek, yukarıda bulduğumuz rakamları 5 ile genişlettiğimizde daha gerçekçi sonuçlara ulaşabiliriz. Sonuçları aşağıda görebilirsiniz.

Yukarıdaki hesaplamalara dahil edilmeyen bir iki faktöre daha değinmek istiyorum. Birincisi, lamba çeşitlerinin ömürlerini mukayese edecek olursak; 1000 saatlik bir kullanım ömrü olan akkor flamanlı lambayı ortalama 220 gün kullanabiliriz. Bunun yerine tasarruflu kompakt floresan lamba tercih ettiğimizde kullanım süresi 6 yıla çıkmaktadır. LED'i seçmemiz durumunda ise bu değer, sıkı durun tam olarak 30 yıla çıkmaktadır. Buradan çıkan sonuç; 1 adet LED lambanın kullanım süresi boyunca 50 adet akkor flamanlı lamba değiştirmemiz gerektiğidir. Yine toplam elektrik tüketimlerini karşılaştırdığımızda; LED'e geçtiğimizde daha az elektrik tüketeceğimiz için doğaya verilecek sera gazı miktarıda daha az olacaktır. Daha fazla ayrıntı isterseniz, Enerji Bakanlığı'nın Kamuda Verimli Aydınlatmaya Geçiş Raporu ve Türkiye Enerji ve Enerji Verimliliği Çalışmaları Raporu belgelerini inceleyebilirsiniz.

Led Sürücü (Led Driver) Devreleri

LED'lerin ışık yayabilmesi için bazı elektriksel ön şartların sağlanması gereklidir. Kırmızı LED: 1,8V , Sarı LED: 2,0V , Yeşil LED: 2,2V ve Mavi - Beyaz LED'ler: 3,6V eşik gerilimine ihtiyaç duyarlar. Bu değerlere ulaşıncaya kadar LED'ler ışık yayılımı yapmayacaklardır. Devreye bağlanırken polaritelerine dikkat etmek gereklidir. Ters gerilime dayanımları azdır ve kataloglarda belirtilen üst değerlerin aşılması durumunda zarar göreceklerdir. 10ma'den 700mA'e uzanan akım değerleri aralığında LED üretimleri mevcuttur.

LED'lerin soğuk olduğu ve ısındığı zamanlardaki iç direnç değerleri aynı değildir. Isının yükselmesine bağlı olarak devreden geçen akım azalmaya başlayacaktır. LED üzerinden sabit bir akım yerine değişken bir akım geçmesi nedeniyle, LED'den yayılan ışığın:

• PARLAKLIĞI değişecektir.
• RENK SICAKLIĞI değişecektir.
• LED'in KULLANIM SÜRESİ (ÖMRÜ) değişecektir.

Bu nedenle, başarılı bir aydınlatma projesine imza atmak istiyorsak; görsel ve optik ihtiyaçlara göre LED seçimini tamamlandıktan sonra, LED'leri malzeme kataloğunda belirilen sabit akım değerinde çalıştırabilecek bir LED Sürme (LED Driver) devresi ile birlikte kullanmamız ve uygun bir şekilde soğutmamız gerekmektedir.

Doğru LED sürücü seçimi, dikkat etmemiz gereken en önemli parametrelerden biridir. Çünkü, akım sınırlandırma en basit şekilde dirençle yapılabildiği gibi, anahtarlamalı LED sürücü devreleri ile de yapılabilmektedir. Ancak aralarında başta verim (efficiency) olmak üzere, emniyet (safety) ve güvenirlilik (reliability) farkları vardır. Tasarruf yapmak istediğiniz bir projede, yanlış seçilmiş bir akım sınırlandırma devresi, elde etmek istediğiniz tasarrufu daha işin başında ortadan kaldırabilecektir.

Yazı planladığımdan çok uzun oldu. Ancak günümüzün oldukça önemli konularından biri olan LED'ler LED Aydınlatma hakkında bu ön bilgileri vermeden serinin daha sonra gelecek olan yazılarının çok da iyi anlaşılabileceğini düşünmüyorum. Eğer sıkılmadan okuyup buraya kadar gelebildi iseniz sizin de mutlaka bu konuda söyleyecek sözünüz vardır. Değerli fikirlerinizi benimle paylaşırsanız çok sevinirim.