SMD LED

Enerji verimliliğinin giderek önem kazandığı bu günlerde smd led kullanımı yaygınlaşmış olup ön plana çıkmaktadır. Kullanmış olduğumuz ürünlerdeki ledler nasıl davranır , dizgi ve tasarımı nasıl yapılmaktadır?

Öncelikle ledler, üzerinden elektrik akımı geçtiğinde ışık yayan yarı iletken cihazlardır. Güç kaynağı tarafından sağlanan enerjiyi led’lere taşımak için üzerinde iletken yollar bulunan PCB (Baskı devre kartı)’ye ihtiyaç duyulur. PCB tasarım süreci, ışık kaynağının elektriksel ve termal performansı, ışık verimi ve üretim maliyeti açısından oldukça önemlidir.

LED SEÇİMİ

Led PCB tasarım sürecinin ilk adımı projeye yada ihtiyaca göre led seçimidir. Uygulama çeşidi(alan), gereksinimleri ve maliyet hedeflerine göre smd led seçimi yapılır. Led seçimi yaparken PCB tasarımınıza uygun ölçülerde ve PCB’nin istenilen lümen değerini vermesi için uyumlu güç seçimi yapılmalıdır. Led seçiminde en önemli sorun ısıdır ve seçtiğiniz ledi sürerken maksimum akımın %70’i kadar smd led üzerinden akım geçmelidir . Eğer %70 değerini geçecekseniz alüminyum blok soğutma yapılmalıdır. Ledler lümen/watt olarak 3 ana gruba ayrılır ; Mid Power(2835,3030,5630) , High Power(3535,5050) ve COB .

PCB SEÇİMİ

PCB, led ve diğer devre elemanları ile hava arasındaki ısıl yolun ilk elemanıdır. PCB seçimi, maliyet ve termal performans açısından oldukça önemlidir. LED aydınlatma uygulamalarında kullanılan çeşitli PCB malzemeleri bulunmaktadır. En yaygın kullanımı olanları FR4, CEM1 ve alüminyumdur.

FR4 ve CEM1 PCB’ler, bakır iletkenle desteklenmiş reçine malzemeden yapılır. Reçine malzemenin termal iletkenliği düşük olduğundan, PCB tasarımında termal yollar oluşturularak termal iletkenlik geliştirilebilir.

Alüminyum PCB‘ler ise alüminyum taban plakası, dielektrik tabaka ve bakır iletken üst tabakadan oluşur. Metal taban katmanı PCB kalınlığının büyük kısmını oluşturur. Alüminyum taban plakası, yüksek termal iletkenliğe sahip olduğundan ledler üzerinde oluşan ısıyı dağıtmada çok iyi performans gösterir.FR4 ve CEM1 PCB’ler, alüminyum PCB’lere göre daha hafif ve daha ucuzdur. led aydınlatma endüstrisinde düşük güçlü ışık kaynağı tasarımlarında FR4 ve CEM1 PCB’ler tercih edilirken, yüksek güçlü tasarımlarda alüminyum PCB’ler tercih edilmektedir.

LED YERLEŞİMİ

Ledlerin yerleşimi planlanırken üretim maliyetinin yanında elektriksel, termal ve optik performans göz önünde bulundurulmalıdır. Ledlerin üzerinde bir lens ve reflektör gibi bir optik bileşen kullanılacaksa led yerleşimi bu bileşene uyumlu olmalıdır. Özellikle grup lens olarak bilinen çok sayıda ledi içine alan lenslerde led yerleşimi çok daha hassas planlanmalıdır.

Led sürücü seçimi de ledlerin gruplanması ve yerleşimi üzerinde belirleyicidir. Örneğin, seçilen ledler 350 mA sürüş akımıyla beslenecekse ve led sürücü çıkış akımı 1.050 mA ise ledler 3 ayrı paralel gruba ayrılmalıdır. Bu sayede led sürücünün çıkış akımı 3 gruba ayrı ayrı 350 mA olarak ulaşacaktır. Çıkış gerilimi aralığı da bir grupta kaç ledin seri olarak bağlanabileceğini gösterir.Uygulama çeşidine göre PCB üzerinde ledlerin dışında direnç ve kapasitör gibi bileşenler de bulunabilir.

IŞIKTA RENK VE RENK SICAKLIĞI(CCT) KAVRAMI

Bir kaynaktan yayımlanan, ya doğrudan ya da kendisi ışık kaynağı olmayan bir cisimle etkileştikten sonra algılanan bir ışığın göz üzerindeki izlenimlerinden kaynaklanan duyumdur renk. İnsanın algıladığı renk duyumu; gözün çeşitli tipte hücrelerinden gelen bilgilerin beyin tarafından algılanmasından sonra gerçekleşen görece karmaşık bir süreçtir. Mesela kırmızı ışığı yansıtan nesneleri kırmızı, bütün ışıkları yansıtan nesneleri beyaz, ışıkları yutan (yansıtmayan) nesneleri de siyah olarak algılarız. Bir başka deyişle siyah, ışık yok demektir. Aslında doğada beyaz ışık yoktur, algılayabildiğimiz vardır. Biz 380 nm ile 780 nm dalga boyundaki ışıkların (mor, mavi, yeşil, sarı, kırmızı) toplamını beyaz ışık olarak algılarız. Siyah renk ise ışık yok demektir (ya da siyah olarak algıladığımız cisimden gözümüze yansıyan ışık yoktur). Bu yaklaşımla; boya üreticileri her ne kadar ”renk” diye slogan atarak reklam yapsalar da bize renk satmıyorlar. Renk aslında ışığın kendisinde, (içinde) var. Önemli olan bu renkli ışıkları yansıtan yüzeyler. Boya üreticilerine haksızlık etmeyelim; onlar bize gördüğümüz spektrumdaki renkli ışıkları yansıtan harika yüzeyler satıyorlar. Aydınlatma profesyoneline düşen görevse; bu harika yüzeylerde renklerin doğru görülmesini sağlayan yapay ışık kaynaklarını seçmek ve kullanmak. LED’lerin de amaca yönelik cazip çözümler sunduğu bir gerçek.

Renk sıcaklığı, ışığın ortamda yarattığı ışık rengi ambiyansıdır. Birimi Kelvin‘dir. Renk sıcaklığını, ışık kaynağının verdiği toplam ışık içerisindeki renkli ışıkların oranları belirler. Örneğin güneşli havalarda gökyüzündeki atmosferin etkisiyle ışığın mavi bileşenleri artmakta ve Kelvin değeri yükselmektedir. Akkor ve halojen lambalarda kırmızı ve sarı bileşenleri baskın olduğunda Kelvin değeri düşer. Yapay ışık kaynaklarında en çok ledlerde istenilen Kelvin derecesinde renk sıcaklığı üreten ürünler bulmak mümkündür. Renk sıcaklıklarında değerlendirme şu şekildedir:

Gün ışığı (6500 Kelvin ve üzeri)

Soğuk beyaz (5300-6500 Kelvin arası)

Ilık beyaz (3300-5300 Kelvin arası)

Sıcak beyaz (3300 Kelvin ve altı)

Yigit Yetkin

Elektrik-Elektronik Mühendisi

Kaynak: samsung.com  // lumileds.com  // cree-led.com