Sorgenti a LED

Categoria: Nozioni di illuminotecnica

I LED sono speciali tipi di diodo a giunzione p-n, formati d 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 (fosforo di gallio) 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 di uscita.

Vantaggi

• Efficienza buona. L’efficienza è cresciuta moltissimo tanto che ormai i LED sono arrivati a circa 100lm/W
• Luce priva di radiazione UV e IR
• Accensione rapida anche alle basse temperature. I LED raggiungono il flusso massimo di emissione in tempi brevissimi anche a temperature inferiori a 0⁰ C
• Riaccensione rapida. In caso di interruzione dell’alimentazione elettrica la riaccensione è quasi immediata
• Sicurezza elettrica. I LED funzionano a corrente continua a bassa tensione.

Svantaggi

• Bassa tensione. A causa della bassa potenza il flusso emesso è basso; quindi è necessario un numero elevato di LED per ottenere apparecchi con flussi analoghi alle altre sorgenti luminose.
• Scostamenti della temperatura di colore fra vari LED. La drogatura del wafer al silicio è un processo molto difficile e comporta variazioni nella temperatura di colore per LED di analoga tipologia.
• Flusso luminoso non costante fra LED della stessa tipologia. In molti data-sheet sono riportati 3 livelli di flusso luminoso: minimo, tipico e massimo. Le differenze, di solito, sono abbastanza elevate.

Considerazioni

I LED rappresentano una tecnologia ancora nuova e presentano tutti i limiti che le nuove tecnologie comportano.

Questi limiti sono:

• Difficoltà a conoscere il decadimento del flusso luminoso nel tempo. Per fare un progetto illuminotecnico è necessario definire, fra le altre cose, il decadimento del flusso luminoso nel tempo della sorgente luminosa. Questo parametro non è normalmente dato dai costruttori del LED anche perchè, i LED che sono in produzione ora, sei mesi, un anno fa non esistevano perciò mancano i tempi per avere dati certi sul decadimento del flusso luminoso.
• Temperatura alla giunzione. Questo è un parametro che va considerato attentamente perchè la temperatura alla giunzione determina il flusso luminoso emesso dal LED.
• Fotometria degli apparecchi a LED. Attualmente la determinazione del flusso luminoso è fatta secondo la pubblicazione CIE 127. Questo parametro è misurato per il solo diodo. Il G.L.7 Fotometria sta preparando una norma UNI per la fotometria degli apparecchi di illuminazione a LED.
• Abbagliamento. Attualmente per gli interni va calcolato l’indice di abbagliamento UGR i dubbi dei componenti del G.L.2 “illuminazione dei posti di lavoro e dei locali scolastici” riguardano la attendibilità dell ‘UGR per apparecchi con sorgenti a LED dato che tali apparecchi sono formati da tante sorgenti praticamente puntiformi.