LED’in Tarihçesi

21. yüzyıla damga vuran teknolojik gelişmelerin şüphesiz en iddialılarından birisi LED teknolojisidir. A’dan Z’ye her sektörde aktif olarak kullanılmaya başlayan LED‘ler hayatımızın her aşamasında var olmayı çok kısa bir sürede başardılar.

Bugün evimizdeki televizyondan, aracımızdaki gösterge panellerinden, ofisimizdeki aydınlatmamızdan, kullandığımız cep telefonundan, saatimizden… Aklınıza gelebilecek her cihazın ve aletin içinde mutlaka LED teknolojisi mevcuttur.

Peki, 2000’li yıllara kadar hayatımızda doğru düzgün var olmayan bu teknoloji nasıl oldu bir anda bu kadar yaygınlaştı?

Bu sorunun cevabı aslında çalışmaların belki 100 yıl kadar sürmesi sonucu ortaya çıkarılmış bir teknoloji olmasından kaynaklıdır. Evet, yanlış duymadınız LED Teknolojisi bundan yaklaşık 100 yıl öncesindeki araştırmalara dayanmaktadır.

LED (Light Emitting Diode yani Işık Yayan Diyot) ilk olarak 1907 yılında İngiliz mühendis Henry Joseph Round tarafından kristal dedektör ile deney yaptığı sırada keşfedilmiştir.

Kayıtlara girişi ise 1927 yılında Rus araştırmacı Oleg Vladimirovich Losev’in “Parlayan Silisyum Karbür Algılayıcı ve Kristallerle Algılama” başlıklı bir makalesiyle olmuştur. Tabi I. Dünya savaşının etkileri ve ardından II. Dünya savaşının araya girmesiyle bu konu üzerinde yeterli araştırma yapılma şansı olmamış, bu nedenle ciddi anlamda LED’in ilk pratik buluşu 1962 yılında Nick Holonyak, Jr. Tarafından gerçekleşmiştir.

Ticari olarak kullanıma hazır hale gelmesi ise 1960’lı yılların sonunda gerçekleşmiştir. İlk LED üretimi 1962’de Texas Instruments firmasının ürettiği SNX-100 isimli LED olmuştur. Bu LED 890nm dalga boyunda yani kızılötesi ışık yaymaktaydı.

İlk üretilen LED’ler kırmızı renkte olup sadece gösterge ışıklarında,  laboratuvar cihazlarında, elektronik test aparatları gibi pahalı cihazlarda, TV, radyo, hesap makinesi ve saatlerde kullanılmışlardır. Çünkü bu LED’lerin yaydığı ışık ortam aydınlatması için yeterli değildi.

               

İlk Üretilen Led Çip / 1962 Teksas ABD

1972’de Siemens Semiconductor Division tarafından (bugün Osram Optosemiconductor olarak faaliyetini sürdürüyor) ilk radyal kılıf LED üretildi. 1980’lerin sonu, 1990’ların başında iki büyük aşama kaydedildi;

• Kırmızı LED’e ilave olarak sarı, yeşil, mavi ve beyaz LED’ler geliştirildi.
• Işık verimlilikleri arttırıldı.

1994’de, önce kırmızı ve sarı ardından yeşil renkler trafik ışıklarında kullanılmaya başlandı. VW başta olmak üzere otomobil endüstrisinde kullanılmaya başlandı. 2000’li yılların başından itibaren ise titreşimlerden etkilenmeme özelliğinden dolayı araç tasarımcıları gösterge aydınlatması, stop lambası, fren lambaları, sinyal lambaları olarak LED dizinlerini kullandılar. 2010 itibariyle evlerde ve iş yerlerinde aydınlatma olarak kullanımına başlandı.

 

LED’lerin bu kadar hızlı bir şekilde hayatımıza girip yaygınlaşmasının sebepleri;

 

• Enerji tüketimin düşük olması
• Kullanımı kolaylığı
• Uzun ömürlü olması
• Tepki süresinin kısalığı
• Işık verimliliğin fazla olması
• Isınma süresinin uzunluğu ve açığa çıkan ısı miktarı düşük olması
• İstenilen renkte ve yoğunlukta kullanılabilmesi
• Sarsıntılara ve darbelere karşı dayanıklı olması
• Civa ve halojen gibi gazlar bulundurmadığı için çevreci olması

 

100 yıllık çalışma sonucu ortaya çıkan LED’lerin hayatımıza asıl girişi son 10 yıllık süreçte olmuştur. (1990-2010 yılları arası pahalı teknolojik cihazlarda kullanılsa da günlük hayatımıza girişi son 10 yılda olmuştur denilmesi daha doğrudur.) Bunun sebebi 1800’lerin sonunda kullanılmaya başlayan düşük lümen, yüksek ısıya sahip akkor ampullerin (15 lm/w) yerini, 1950’lerin sonunda daha verimli floresanlara (50 lm/w) bırakması ve LED’lerin bu tarihlerde henüz bu aydınlatma seviyelerini yakalayamamış olmasıdır.

1 lm/w’lık ışık verimi ile başlayan LED teknolojisi 2000’li yılların başına doğru 80-90 lm/w değerlerine ulaştı. Bu dönemde enerji tasarruflu ampuller ve floresanlarda aynı değerlerde olduğu için maliyetler göz önüne alınarak LED armatürlerin kullanımına tam olarak geçilemedi.

2010 yılının başından itibaren LED teknolojisi öyle baş döndürücü bir hızla gelişti ki, her yıl yaklaşık %20 daha performanslı LED Çip üretimi sağlandı. 2020 itibari ile 250-260 lm/w değerlerine ulaşıldı. Bu nedenledir ki 2010 yılının başından itibaren verimlilik açısından LED kullanımı Dünya’da ilk sırayı aldı.

LED Teknolojisindeki bu hızlı verimlilik artışı, rekabetçi piyasalardan, ülkelerin bu teknolojiye büyük kaynak ayırmasından ve aydınlatma ile ilgili mühendislik bilimlerinin kurulmasından dolayı devam etmektedir.

 

 

 

 

 

SMD LED Çip Dizini

Peki, bu ışık verimi nereye kadar artarak devam edecektir?

İnsan gözü 555 nm’deki yeşil ışığa karşı en yüksek hassasiyete sahiptir. Yani bu dalga boyunda 1 watt güç kullanılarak %100 verim elde edilebilir ve bu 683 lm/w değerine tekabül eder. Tabii günlük hayatımızda yeşil ışık kullanımı mümkün olmadığı için bu kaynağın beyaz ışık kaynağına dönüşmesi gerekmektedir ki bu noktada 400 lm/w teorik maksimum sınır kabul edilmektedir. Tahminen 10-15 yıl içerisinde LED teknolojisinde 1 watt’lık ışık kaynağından 400 lm/w elde edebileceğiz.

Aydınlatmanın tarihçesinde 10-15 lm/w ile başlayan akkor ampuller ve sonrasında 50-60 lm/w’lık floresanlar düşünüldüğünde 400 lm/w değerinin müthiş bir verimlilik getireceği aşikârdır. 2000’li yıllara kadar evlerimizde kullandığımız 100w’lık akkor ampuller yerine günümüzde 10-15 watt’lık LED ampuller kullanılıyor ve 10 yıl içinde muhtemelen 3-4 watt değerdeki LED ampuller kullanılacaktır.

Dünya’da LED üreticileri arasında ilk sırada Çin olmasına karşın, Amerika, Güney Kore, Almanya ve Japonya, teknoloji ve şirketleri ile dünya liderleridir. Ama bu ülkelerden Japonya belki de LED konusunda çığır açan buluşların sahibidir, bu nedenledir ki Japon Nichia firması Dünya’da en büyük ve en prestijli LED üreticisi konumundadır. Daha önce bu firmada çalışan ve şuan Kaliforniya Üniversitesinde Profesör olan Shuji Nakamura’nın da aralarında bulunduğu 3 Japon bilim adamı 2014 yılında mavi LED’ler üzerinde yaptıkları çalışmayla ortaklaşa Nobel Fizik Ödülünü almaya hak kazandılar.

Bu profesörlerden diğer ikisi Isamu Akasaki ve Hirshi Amano ise Japonya’daki Nagoya Üniversitesinde çalışmalarına devam ediyorlar.

Tabii biz şuana kadar LED teknolojisinin aydınlatma kısmından bahsettik, oysaki birçok sektörde kullanılan LED’ler için her alanda inanılmaz gelişmeler yaşanmaktadır.

Televizyon üreticileri için LCD ekranlarda ya da OLED teknolojisindeki gelişmeler, Tıp sektöründe farklı dalga boylarının hastalıkların iyileştirilmesi üzerindeki etkisi kullanılarak ya da zararlı bakterilerin dezenfektanı amaçlı üretilen LED armatürler, Seracılıkta her bitki için kullanılan dalga boylarının keşfiyle üretilen armatürler, yeşil enerji çalışmalarında, akıllı bina ve ev sistemlerinde…

Şu ana kadar LED teknolojisi ve hayatımıza getirdiği kolaylıklardan bahsettik, bunun bir adım ötesine geçip LED teknolojisinin geleceğinden bahsetmek gerekirse, çalışmaları devam eden Li-Fi sanırım LED teknolojisinin bizi nereye götürdüğünün en güzel örneği olacaktır.

Wi-Fi teknolojisinde veri akışı radyo sinyalleri üzerinden gerçekleşmektedir, bu veri akışını LED ışıkları üzerinden aktaran teknoloji Li-Fi olarak adlandırılıyor.

Wi-Fi şuan Dünya’nın internet ileticilerinin neredeyse yarısını taşıyor. Bu yüzden insanlar daha çok online olmaya başladıkça ve nesnelerin interneti büyüdükçe gelecek yıllarda bu oranın artması bekleniyor.

Keza günümüzde insanların yoğun olduğu havaalanlarında, otellerde internet hızlarının ne kadar yavaşladığını biliyoruz. Bu nedenle internet veri akışının kablosuz ve radyo sinyallerini kullanmadan aktaracak teknolojilerin başında Li-Fi gelmektedir.

Son deneylerde araştırmacılar Li-Fi hızında saniyede 224 gigabayta kadar ulaştı. Bu hızlarda insan, bir saniyede 20 film uzunluğunda veriyi indirebilir. Li-Fi, Wi-Fi’a oranla 1000 kat daha fazla veri yoğunluğuna ulaşabilir çünkü Li-Fi sinyalleri daha dağınık olan radyo sinyallerinin aksine küçük bir bölgede toplanmıştır.

Ayrıca Li-Fi daha güvenli internet dağıtım ortamı sunmaktadır. Wi-Fi sinyalleri bir evin ya da binanın içindeki duvarlardan ya da pencerelerden geçebilirken, Li-Fi sinyalleri sadece ışık üzerinden dağıldığı için, odalar ya da daireler arasında ya da pencereler perde ile kapatıldığında güvenli veri akışı ortamı korunmuş olacaktır.

LI-FI Teknolojisi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sadece öğle saatlerinde var olan mavi ışığa geceleri de maruz kalmak, vücut ritmini belirleyen melatonin hormonunun salgılanmasını engelliyor. Bu da kişiyi kansere dayanıksız hale getiriyor. Öyle ki gece çalışan kadınlar, gündüz çalışan kadınlara göre yüzde 50 daha fazla meme kanseri riski taşıyor.