Informazioni tecniche

Il dispositivo a led sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre fotoni a partire dalla ricombinazione di coppie elettrone-lacuna. Gli elettroni e le lacune vengono iniettati in una zona di ricombinazione attraverso due regioni del diodo drogate con impurità di tipo diverso, e cioè di tipo n per gli elettroni e p per le lacune. Il colore della radiazione emessa è definito dalla distanza in energia tra i livelli energetici di elettroni e lacune e corrisponde tipicamente al valore della banda proibita del semiconduttore in questione.

I primi LED erano disponibili solo nel colore rosso. Venivano utilizzati come indicatori nei circuiti elettronici, nei display a sette segmenti e negli optoisolatori. Successivamente vennero sviluppati LED che emettevano luce gialla e verde e vennero realizzati dispositivi che integravano due LED, generalmente uno rosso e uno verde, nello stesso contenitore permettendo di visualizzare quattro stati (spento, verde, rosso, verde+rosso=giallo) con lo stesso dispositivo.

Negli anni novanta vennero realizzati LED con efficienza sempre più alta e in una gamma di colori sempre maggiore fino a quando con la realizzazione di LED a luce blu fu possibile realizzare dispositivi che, integrando tre LED (uno rosso, uno verde e uno blu), potevano generare qualsiasi colore.
(Fonte: Wikipedia)

Il loro utilizzo diventa invece molto più interessante in ambito professionale, dove l’efficienza luminosa pari a 100 lm/W li rende una sorgente appetibile. Come termine di paragone basti pensare che una lampada ad incandescenza ha un’efficienza luminosa di circa 20 lm/W, mentre una lampada ad alogeni di 25 lm/W ed una fluorescente lineare fino a 104 lm/W. Altro loro limite nell’illuminazione funzionale è che le loro caratteristiche di emissione e durata sono fortemente condizionate dalle caratteristiche di alimentazione e dissipazione.
Diventa dunque difficile individuare rapporti diretti tra le varie grandezze, tra le quali entra in gioco anche un ulteriore parametro, ovvero l’angolo di emissione del fascio di luce, che può variare in un intervallo compreso tra circa 4 gradi e oltre 120.
(Fonte: Wikipedia)

Dal punto di vista applicativo i LED sono ad oggi molto utilizzati quando l’impianto di illuminazione deve avere le seguenti caratteristiche:
• miniaturizzazione
• colori saturi
• effetti dinamici (variazione di colore RGB)
• lunga durata e robustezza
• valorizzazione di forme e volumi

I vantaggi dei LED dal punto di vista illuminotecnico sono:
• durata di funzionamento (i LED ad alta emissione arrivano a circa 100.000 ore)
• bassi di costi di manutenzione
• elevato rendimento (se paragonato a lampade ad incandescenza e alogene)
• luce pulita perché priva di componenti IR e UV
• facilità di realizzazione di ottiche efficienti in plastica
• flessibilità di installazione del punto luce
• possibilità di un forte effetto spot (sorgente quasi puntiforme)
• funzionamento in sicurezza perché a bassissima tensione (normalmente tra i 3 e i 24 Vdc)
• accensione a freddo (fino a -40 °C) senza problemi
• insensibilità a umidità e vibrazioni
• assenza di mercurio
• durata non influenzata dal numero di accensioni/spegnimenti

(Fonte: Wikipedia)

Per quanto riguarda gli assorbimenti, questi sono minori nei LED normali rispetto a quelli ad alta luminosità (led flash), secondo la seguente tabella:

(Fonte: Wikipedia)

I LED sono particolarmente interessanti per le loro caratteristiche di elevata efficienza luminosa A.U./A e di affidabilità.
I primi LED ad alta efficienza sono stati studiati dall’ingegnere Alberto Barbieri presso i laboratori dell’università di Cardiff (GB) nel 1995, rilevando ottime caratteristiche per dispositivi in AlGaInP/GaAs con contatto trasparente di Indio e Stagno (ITO).
L’evoluzione dei materiali è stata quindi la chiave per ottenere delle sorgenti luminose del futuro che hanno tutte le caratteristiche per sostituire quasi tutte quelle ad oggi utilizzate.
Nei telefoni cellulari sono presenti nel formato più piccolo in commercio, per l’illuminazione dei tasti, su alcuni modelli di autovetture e ciclomotori di nuova produzione, sono presenti in sostituzione delle lampade a filamento, per le luci di “posizione” e “stop”, sul mercato sono già presenti dispositivi sostitutivi diretti del faretti alogeni, aventi identico standard dimensionale, per l’illuminazione stradale sono disponibili lampioni analoghi ai tradizionali; la quantità di luce al fabbisogno per ogni applicazione, viene realizzata con il posizionamento nel dispositivo di matrici di die in numero vario, per esempio uno dei dispositivi luminosi più potenti (100 watt), è realizzato disponendo 100 die da 1 watt in una matrice quadrata 10 X 10.
(Fonte: Wikipedia)

I LED devono essere alimentati a corrente costante e questo può essere fatto utilizzando un generatore di corrente o, più semplicemente, ponendovi in serie una resistenza per limitare la corrente per una data tensione di alimentazione.
La corrente può variare da 200 mA fino a 1000 mA quando è richiesta molta luce.

La massima quantità di luce che può essere emessa da un LED è limitata essenzialmente dalla massima corrente media sopportabile, che è determinata dalla massima potenza dissipabile dal chip, i recenti dispositivi progettati per impieghi professionali hanno una forma adatta ad accogliere un dissipatore termico, assolutamente necessario per smaltire il calore prodotto: sono ormai in commercio LED a luce bianca con potenza di 10 watt e corrente assorbita di 1 ampere.
Quando sono richiesti valori d’uscita più alti normalmente si tende a non usare correnti continue, ma ad usare delle correnti pulsanti con duty cycle scelto in maniera opportuna.
Ciò permette alla corrente e, di conseguenza, alla luce di essere notevolmente incrementate, mentre la corrente media e la potenza dissipata rimangono nei limiti consentiti.
(Fonte: Wikipedia)