LED è l'acronimo di Light Emitting Diode (diodo ad emissione luminosa).

I LED sono uno speciale tipo di diodi a giunzione p-n, formati da un sottile strato di materiale semiconduttore drogato. Quando sono sottoposti ad una tensione diretta per ridurre la barriera di potenziale della giunzione, gli elettroni della banda di conduzione del semiconduttore si ricombinano con le lacune della banda di valenza rilasciando energia sufficiente da produrre fotoni. A causa dello spessore ridotto del chip un ragionevole numero di questi fotoni può abbandonarlo ed essere emesso come luce. I LED sono formati da GaAs (arseniuro di gallio), GaP (fosfuro di gallio), GaAsP (fosfuro arseniuro di gallio), SiC (carburo di silicio) e GaInN (nitruro di gallio e indio). L'esatta scelta dei semiconduttori determina la lunghezza d'onda dell'emissione di picco dei fotoni, l'efficienza nella conversione elettro-ottica e quindi l'intensità luminosa in uscita.

Anche se è cosa poco nota, i LED sono "macchine reversibili", infatti se la loro giunzione viene esposta direttamente ad una forte fonte luminosa o ai raggi solari, ai terminali appare una tensione, dipendente dall'intensità della radiazione e dal colore del led in esame (massima per il Blu). Questa caratteristica viene abitualmente sfruttata nella realizzazione di sensori, per sistemi di puntamento (inseguitori solari) di piccoli impianti fotovoltaici o a concentratore.

⇒ UTILIZZO

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 90 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.

⇒ I LED in questi anni si sono diffusi in tutte le applicazioni in cui serve:

• elevata affidabilità

• lunga durata

• elevata efficienza

• basso consumo.

⇒ Alcuni utilizzi principali sono:

• nei telecomandi a infrarossi

• indicatori di stato (lampadine spia)

• retroilluminazione di display LCD

• nei semafori e negli "stop" delle automobili

• cartelloni a messaggio variabile (Giornali Elettronici)

• illuminazione

• modding

⇒ IMPIEGO NELL'ILLUMINAZIONE

I LED sono sempre più utilizzati in ambito illuminotecnico in sostituzione di alcune sorgenti di luce tradizionali. Il loro utilizzo nell'illuminazione domestica, quindi in sostituzione di lampade ad incandescenza, alogene o fluorescenti compatte (comunemente chiamate a risparmio energetico), è oggi possibile con notevoli risultati raggiunti grazie alle tecniche innovative sviluppate nel campo. Attraverso i nuovi studi, infatti, l'efficienza luminosa quantita di luce/consumo (lm/W) è stato calcolato di un minimo di 3 a 1. Fondamentalmente il limite dei LED per questo tipo di applicazione è la quantità di luce emessa (flusso luminoso espresso in lumen) che nei modelli di ultima generazione per uso professionale si attesta intorno ai 120 lm ma che nei modelli più economici raggiunge solo i 20 lumen. Una lampada ad incandescenza da 60 W emette un flusso luminoso di circa 550 lumen.

Il loro utilizzo diventa invece molto più interessante in ambito professionale dove l'efficienza luminosa pari a 40-60 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 range di circa 4 gradi a oltre 120.

⇒ 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

⇒ Concludendo i vantaggi dei LED dal punto di vista illuminotecnico sono:

• durata di funzionamento (LED ad alta emissione arrivano a circa 50.000 ore)

• assenza 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

• colori saturi

• 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

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