• 3227
    PAYLAŞIM

Led Teknolojisi ve Akülere Etkisi

Akü Teknolojileri 3 NİSAN 2014 PERŞEMBE
Serhat Nafiz

Yazar

Led Teknolojisi ve Akülere Etkisi

Aydınlatma sistemleri pazarında Led teknolojisi gün geçtikçe payını arttırmakta. Bunun yanında üretim teknolojisinin gelişmesi ve birim maliyetlerin düşmesi ile birlikte tüketici elektroniği sektöründe de ledlerin aydınlatma dışında da kullanımları yaygınlaşmaya başladı. Aydınlatma dışında kullanımlarına verilebilecek örnekler arasında led televizyonlar, cep telefonu ekranları gösterilebilir. LED ( Light Emitting Diode , Işık Yayan Diyot) yarı iletken bir elektronik malzeme olan diyot'un ışık yayabilen versiyonudur. Diyot (ışık yayan şekli LED) anot ve katot olmak üzere iki adet elektriksel bağlantı terminali bulunmaktadır ve üzerinden tek LED Hakkında Teknik Bilgileryönlü akım geçmesine izin verir.

Anot terminalinin gerilimi katot terminalinin geriliminden daha büyükse iletime geçmekte yani içinden akım geçmesine izin vermektedir. Tersi şekilde katot gerilimi anot geriliminden daha büyükse kesime geçmekte ve içinden akım geçmesine izin vermemektedir. Bu durumu daha temel olarak şöyle anlatabiliriz. Elinizdeki DC gerilim kaynağının (ya da akünün) artı ucunu diyotun (Ledin) anoduna, eksi ucunu da katoduna bağlarsanız diyotun içinden akım akmaya başlar, aynı şekilde lediniz ışık yaymaya başlar. Bunun tersi şekilde elektriksel bağlantı yaparsanız lediniz ışık yaymayacaktır. Ledlerin nominal çalışma gerilimleri ve akımları vardır. Bu sebeple ledler direkt olarak gerilim kaynaklarına bağlanmamalıdır. Seri bir direnç ile birlikte gerilim kaynağına bağlanmalıdır. Bu elektriksel bağlantının nasıl yapılacağı ve seri direncin değerinin nasıl hesaplanacağı yazımızın ilerleyen kısımlarında anlatılmıştır. Led yarı iletken bir malzemeye (silisyum, germanyum v.b.) , p ve n tipi elementler katkılanmasıyla elde edilir. Farklı oranlar kullanılarak farklı renklerde ışık yayan ledler elde edilir. Özel uygulamalar haricinde genel kullanıma sunulmuş ledlerin nominal çalışma şartlarını belirleyen iki adet parametre vardır. Bunlar nominal akım ve nominal terminal gerilimidir. Genel kullanım ledlerde nominal akım değeri sabit 20 mA dir ve bütün tasarımlar ledin içinden sabit 20 mA geçiyor kabulüyle yapılır. Led in ışık türüne göre ihtiyacı olan terminal gerilimi değeri değişmektedir. Tablo 1 de ledler hakkında ayrıntılı bilgiler mevcuttur.

 

  Temel olarak bir ledin iletime geçmesi için nominal çalışma gerilimine eşit ya da daha büyük bir gerilim kaynağı ile besleme yapmanız gerekmektedir. Kimyasal yapısından dolayı ledlerin terminal gerilimlerinde küçük değişiklikler olduğunda içinden geçen akımda çok yüksek değişiklikler olmaktadır ve led zarar görmektedir. Bu problemi çözmek için seri direnç kullanılır. Bu seri direnç yardımıyla aküden alınan 12,7 V gerilim seri direnç ve led tarafından paylaşılır ve güvenli bir çalışma noktası yakalanır. Şekil 1 de bir lede ait en yalın elektriksel bağlantı şeması verilmiştir.

 

Seri Direnç Nasıl Hesaplanır? Seri direnç değerini hesaplayabilmemiz için kullanacağımız ledin rengini ve sistemimizi kaç volt ile besleyeceğimizi bilmemiz gerekmektedir. Bu tasarım parametrelerini belirledikten sonra Kirchoff gerilim yasası ve Ohm yasası yardımıyla seri direnç değeri hesaplanır. Kirchoff gerilim yasası : Kapalı bir elektrik devresinde gerilim üreteçlerinin ürettiği gerilim ile gerilim tüketen elemanların tükettiği gerilim birbirine eşittir. Ohm Kanunu : Bir direncin değeri, üzerindeki terminal geriliminin içinden geçen akıma bölümüdür. Kullanacağımız ledin rengini bildiğimiz için nominal terminal gerilimini tablodan elde ediyoruz. Devremizi beslediğimiz gerilim kaynağının değeri de belli olduğu için seri direnç üzerine kalan gerilim değerini hesaplayabiliyoruz. Seri direnç üzerindeki gerilim = Besleme gerilimi - Led nominal gerilimi           (1) Direnç = Direnç üzerindeki gerilim / Direnç içinden geçen akım                     (2) Genel led uygulamalarında tasarımların nominal 20 mA e göre yapıldığını daha önce vurgulamıştık. 20 mili Amper = 0,02 Amper Seri direnç üzerindeki gerilim değerini bir önceki adımda hesapladık. Direncin içinden geçen akımın da 0,02 A olduğunu biliyoruz. Bu iki değeri kullanarak seri direncin değerini hesaplayabiliriz. Örnek : Sabit 12 V gerilim kaynağı ile beslenen bir mavi led için seri direnç değeri ne olmalıdır? Tablodan baktığımızda mavi led için nominal gerilim değeri 2,48 < Vnominal < 3,7 olduğunu görmekteyiz. Vnominal = 2,48 kabul ederek işlemlerimize devam edeceğiz.

  • Besleme gerilimi = 12 V
  • Vnominal = 2.48 V
  • Vseri direnç = 12 volt - 2,48 volt
  • Vseri direnç = 9,52 volt

Direnç üzerinde kalan gerilim değerini hesapladıktan sonra ohm kanunu yardımıyla direncin değerini de hesaplayabiliriz.

  • Direnç = 9,52 V / 0,02 Amper
  • Direnç = 476 ohm

Şerit Led  Esnek bir iletken yüzey üzerine tek sıra halinde ledler dizilerek şerit led üretimi yapılır. Şerit ledlerin bir tarafında ledler bulunurken diğer tarafı yapışkan bir malzeme ile kaplanmıştır. Bu özelliği sayesinde aydınlatma ve dekoratif amaçlı olarak şerit led ler çok kullanışlı bir malzemedir. Şerit ledler metre başına fiyatlandırılarak satılır ve 12 V besleme gerilimiyle çalışır. Bunun yanında metrede 60 led ve metrede 30 led olarak iki türü mevcuttur. Bunun anlamı, 1 metre şerit led de 60 adet veya 30 adet led olduğunu belirtmektir. Metresinde 60 led olan şerit ledler metre başına 0,4 A akım çekmektedir bu değer aksi belirtilmedikçe standarttır.

 12 V besleme gerilimi ile çalışması tasarlandığı için üretici firmalar her led için bir seri direnç kullanmak yerine 3 adet seri bağlı lede hizmet eden tek seri direnç kullanmaktadırlar ve bu sebeple son kullanıcı şerit ledi yanlış yerden kesmesin diye üretici firmalar tarafından her 3 led sonunda makas işareti koymuşlardır. Bir şerit ledi bu makas işaretlerinin olduğu yerler haricindeki başka bir yerden kesmemelisiniz. Şerit ledlere ait devre şemasından da görüldüğü üzere şerit ledlerin elektriksel bağlantı şeması 3 adet seri bağlanmış ledin paralel olarak kollar şeklinde arttırılmasıdır. Üretici firmalar uygun direnç değerini şerit lede montajlanmaktadırlar. Bizler son kullanıcı olarak şerit led çalışmalarımızda 12 V besleme kaynağını direk olarak şerit lede bağlayabiliriz.

Yukarıdaki resimde görülen beyaz komponentler led, siyah komponentler seri dirençtir. Yine çok belirgin şekilde makas işareti üretici firma tarafından baskılanmıştır. 3 erli seri gruplar şeklinde bağlandığı için metresinde 60 adet led olan bir şerit led, 20 adet paralel kol barındırır. Her paralel kol 20 mA akım çektiği için; 1 metre şerit ledin çektiği akım = 20 * 0,02 A = 0,4 Amper olmaktadır. Böylelikle verdiğimiz teknik bilgilerin sağlamasını da yapmış olduk. Araçlarda Şerit Led Kullanımının Etkileri Son yıllarda araç üreticileri araç içi aydınlatma ve araç dışı ikaz sistemlerinde led kullanımını arttırmıştır. Bunun yanında araç sahipleri araçlarında yoğun bir şekilde dekoratif amaçlar için şerit led kullanmaktadırlar. Özellikle büyük araçlarda (kamyon, otobüs v.b.) araç sahiplerinin kullandıkları şerit led miktarı 20 metreyi geçmektedir. Küçük dekoratif uygulamalar için kullanıldığında araç aküsüne ihmal edilebilir bir yük olmasına rağmen büyük metrajlarda kullanılan şerit ledler araçta akünün beslediği en büyük yük olmaktadır. Örnek bir uygulama üzerinden bahsettiğimiz bu konuyu detaylandıralım. Aracınızda dekoratif amaçlı 10 metre şerit led kullandığınızı varsayalım. Metresinde 0,4 amper akım çekmektesiniz. 10 metre kullandığınız için toplam 10 * 0,4 = 4 amper akım çekmektesiniz. Motorun çalışmadığı bir zaman aralığında 5 saat boyunca şerit ledlerinizi kullandığınızı varsayalım. 5 saatin sonunda 4 amper * 5 saat = 20 Ah enerji tüketiminiz oldu. Aracınızdaki akünün 100 Ah olduğunu varsayarsak 5 saatin sonunda akünüzün şarj seviyesi %100 den %80 e düşecektir ve bu değerler sisteminizi riske atacak değerlerdir. Sonuç Led teknolojisi çok pratik ve dekoratif bir teknoloji olduğu için araçlarda çok sık kullanılan bir uygulamadır ancak dikkatli kullanmalı ve dikkatli tasarlamalısınız. Bu yazımızda çok ayrıntıya girmeden ledlerin kimyasal ve elektriksel özelliklerinden bahsettik. Şerit ledler hakkında ayrıntılı bilgiler vererek merak edilen bir çok soruya cevap üretmiş olduk. Son kısımda verdiğimiz örnek uygulama yardımıyla da aracınızda kullandığınız şerit ledlerin akünüzü ne kadar deşarj ettiğini hesaplayabilmenizi hedefledik. Kaynak:  http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode  

Yorumları Oku
Siz de fikrinizi paylaşın
Güvenlik kodunu giriniz