Energy efficiency analysis and improving performance of light emitting diodes

Işık kaynaklarının enerji verimliliği gelişen teknoloji ile artmaktadır. Geleneksel olarak kullanılan ışık kaynakları düşük verimli olup, aynı zamanda boyutça büyük ve kısa ömürlüdür ve civa gibi bazı zehirli gazları içermektedirler. Fakat, yarı iletken teknolojisinin gelişmesiyle ışık yayan diyotlar küçük yapıları, uzun ömürlü olmaları, yüksek verim ve düşük enerji tüketimi gibi nedenlerle geleneksel olarak kullanılan ışık kaynaklarının yerini almaya başlamışlardır. Bu tür avantajlarına rağmen, henüz LED'lerdeki enerji verimi yeterince yüksek olmayıp, çok daha arttırılabilir bir potansiyele sahiptir. Bu çalışmada, beyaz ışık yayan LED ışık kaynaklarında bulunan çip, fosfor, silikon muhafaza, lens ve reflektör gibi bileşenlerindeki enerji kazanç ve kayıplar çalışılmıştır. Buna ek olarak, yüksek LED sıcaklıkları çip ve fosfor verimini olumsuz etkilemektedir. LED'lerde fosforun uzağa yerleştirilmesi sıcaklıkların düşmesi yönünde olumlu sonuçlar vermesine rağmen, yüksek güçte çalışan LED'ler için soğutma işlemi problem olmaya devam etmektedir. Bu nedenle, uzak fosfor kullanılan LED'lerde dielektrik sıvı eklenmesi yoluyla verimi arttırmaya yönelik bir LED modeli çalışması yapıldı. Sıvı kullanımı ile soğutma ve optik nedenlerden dolayı LED paketinde ışık çıkış artışı elde edildi. Bütünleşik ışık veriminde bu yöntem ile %25-26 artış sağlanmış oldu. Deney ve simülasyonların karşılaştırılması yoluyla ise, lumen artışın %13'lük kısmının optik nedenlerden kaynaklandığını, geri kalan %12-13'lük artışın ise soğuma ve ısı iletimi yoluyla olduğu gösterildi.