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 Risposta
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Il diodo LED (Lighting-Emitting Diode), la cui comparsa
risale all'inizio degli anni '60, è un dispositivo a semiconduttore
che se attraversato da una corrente attraverso la giunzione
PN emette fotoni.
In pratica un LED trasforma l'energia elettrica in energia
luminosa.
Il colore (lunghezza d'onda) della luce emessa, l'efficienza
nella conversione elettro-ottica e quindi l'intensità
luminosa ottenuta dipendono dalla natura e condizione del
semiconduttore utilizzato e si estende dall'infrarosso,
alla gamma della luce visibile fino in prossimità degli
ultravioletti.
E' cosa poco conosciuta che i LED sono dispositivi
reversibili, infatti se la giunzione viene esposta
direttamente ai raggi solari o ad una forte fonte luminosa
sui reofori è possibile rilevare una tensione.
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Con il termine Power LED (LED di potenza) ci si riferisce
ad una particolare tipologia di diodi LED la cui corrente
diretta è di 350 o più mA.
Questa è la tipologia di LED più appropriata all'impiego
nell'illuminazione di alto livello, è possibile trovare
singoli LED con potenza compresa tra 1 e 100
Watt montati singolarmente o assemblati in formazioni.
Tutti i Power LED necessitano di una adeguata struttura
per dissipare il calore prodotto durante il funzionamento
con il fine di mantenere bassa la temperatura della giunzione.
Smaltire il calore prodotto dalla giunzione del LED è
indispensabile per garantire un corretto e lunghissimo
periodo di funzionamento.
In genere si adoperano dissipatori realizzati in alluminio,
a volte in alcuni sistemi di elevatissima potenza si ricorre
all'uso di dissipatori passivi a pompa di calore "heat-pipe".
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La tensione diretta Vf è il valore di tensione
necessario affinchè il diodo LED assorba la corrente per
cui è stato progettato.
Nei diodi LED basta circa un 10% di tensione Vf in meno
perché non si illuminino, mentre superando la tensione
Vf è molto facile bruciarli (innalzamento distruttivo
della corrente diretta e quindi della temperatura della
giunzione).
I LED devono essere fatti funzionare solo con tensione
diretta e non devono essere sottoposti a tensioni inverse,
soltanto pochi pochi volt potrebbero danneggiarli irreversibilmente.
E' buona norma fare funzionare i Power LED tramite degli
alimentatori a corrente costante appropriati, in questo
caso la corrente rimarrà stabile nel tempo e la tensione
Vf sarà automaticamente allineata alle caratteristiche
del LED.
Per i LED o gruppi di LED di piccola potenza è anche possibile
ricorrere all'uso di una o più resistenze limitatrici
di corrente (è neccessario conoscere la tensione di alimentazione
disponibile, la Vf e la corrente nominale del LED).
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Lumen il cui simbolo e lm è l'unità di misura
assunta del Sistema Internazionale (SI) con cui
si misura il flusso luminoso che una sorgente luminosa
emette.
A titolo di esempio una lampadina ad incandescenza standard
europea da 100 Watt 230 Volt emette circa 1200–1400 lm
pari a circa 13.8 lm/W.
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Con il termine giunzione ci si riferisce alla zona
in cui i due tipi di semiconduttore, tipo N e tipo P,
sono saldamente affacciati tra loro.
Il termine temperatura di giunzione Tj si attribuisce
alla temperatura misurata sulla giunzione stessa che costituisce
anche il nucleo del LED.
Di fatto và precisato che la giunzione PN non è l'unione
meccanica di due singoli semiconduttori, ma ha livello
costruttivo è determinata dal drogaggio di un singolo
semiconduttore, atomi trivalenti (P) su un lato ed atomi
pentavalenti (N) sull'altro. La Tj(max) è determinata
dal produttore del dispositivo in modo da porre il limite
invalicabile per una vita operativa ragionevole del componente.
L'utilizzatore può in pratica intervenire soltanto mantenendola
al di sotto del valore indicato con il fine di ottenere
una realizzazione ad alta affidabilità.
Aumentare tale temperatura (in pratica fare scaldare troppo
il nucleo del LED) corrisponde ad una durata ridotta nel
tempo o addirittura la rottura istantanea.
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In un LED l'angolo di emissione 2Q½
si riferisce a come è diffusa l'emissione luminosa.
Questo angolo viene determinato misurando l'angolo diretto
in asse e l'angolo in cui la luminosità si riduce al 50%
e moltiplicando il valore della differenza tra i due angoli
x2.
La scelta dell'angolo di emissione luminosa influisce
sul risultato dell'intensità luminosa finale.
A parità di intensità effettiva del LED maggiore è l'angolo
di emissione meglio si distribuisce la luce emessa, ma
per contro peggiora l'intensità luminosa.
Nei Power LED di frequente si utilizzano delle lenti appositamente
progettate con il fine di concentrare il fascio luminoso
così da aumentarne considerevolmente l'intensità luminosa.
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Il Correlated Color Temperature (CCT) è una
caratteristica della luce visibile che ha notevole importanza
nelle applicazioni dell' illuminazione, in illuminotecnica
è un termine utilizzato per quantificare la tonalità della
luce.
La temperatura del colore di una sorgente luminosa è determinata
confrontando le sue tonalità con quelle emesse da un corpo
nero teorico riscaldato, di certo una sorgente reale differisce
da un corpo nero ideale ma l'analogia rimane valida.
L'unità di misura della Temperatura di colore è il grado
Kelvin (°K).
Quando comunemente si dice che una luce è calda, nella
realtà questa corrisponde ad una temperatura di colore
bassa, diversamente un temperatura maggiore produce una
luce definita comunemente fredda.
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Il CRI (Color Rendering Index) è
la misura quantitava della capacità di una sorgente
luminosa di riprodurre fedelmente i colori di vari oggetti
nei confronti di una luce ideale o sorgente di luce naturale.
Fonti di luce con un elevato CRI sono opportune in applicazioni
critiche per la naturalezza dei colori come ad esempio
nella fotografia e nella cinematografia.
L'indice fornisce un numero fino a 100, valore di riferimento
per la luce ideale. |
| TIPO DI SORGENTE LUMINOSA |
CCT(K) |
CRI |
| Sodio a bassa pressione (LPS/SOX) |
1800 |
~5 |
| Vapori di mercurio |
6410 |
17 |
| Quarzo alogenuri metallici |
4200 |
85 |
| Power Led "High CRI" |
2700~10000 |
90 |
| Lampada incandescente/alogena |
3200 |
100 |
La luce come insieme di radiazioni luminose può essere
suddivisa in diversi colori disposti in una gamma o spettro,
la luce visibile dall'occhio umano spazia tra circa 400
e 720 nm.
A lunghezze d'onda direttamente inferiori (frequenze più
alte) corrispondono gli utravioletti, mentre a lunghezze
d'onda superiori (frequenze più basse) si affacciano gli
infrarossi.
L'occhio umano percepisce le emissioni dello dello spettro
visibile, con lievi variazioni che differiscono da soggetto
a soggetto.
L'occhio umano è più sensibile alla parte centrale dello
spettro luminoso, agli estremi occorrerà più luminosità
(più potenza) per avere la stessa percezione di luce.
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Illuminazione allo stato solido (SSL - Solid
State Lighting) fa riferimento all'utilizzo dei LED
come fonte di luce piuttosto dei sistemi ad incandescenza
o a gas.
Si usa il termine stato solido in virtù del fatto che
la luce del LED e generata da un oggetto solido composto
da uno o più semiconduttori piuttosto che da un'ampolla
di vetro con filamento o tubo di vetro riempito di gas
come avviene nelle tradizionali fonti di luce.
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Le motivazioni sono numerose, ecco alcuni esempi:
• Lunga durata di vita (50.000-100.000 ore)
• Altamente efficiente sotto il profilo energetico
• Ecocompatibili - nessun materiale pericoloso
• Costi di manutenzione pressoché inesistenti
• Nessuna emissione di infrarossi o ultravioletti
nella luce emessa
• Accensione istantanea con il freddo fino a -40°C
• Colori vivaci e saturi senza la necessità di utilizzare
dei filtri
• Ingombri decisamente molto contenuti ed etrema
flessibilità di progettazione
• Resistenza meccanica superiore alle fonti luminose
convenzionali
• Maggiore sicurezza grazie dalle basse tensioni
di esercizio
• Assenza di sfarfallio percepibile dall'occhio umano
"effetto flicker"
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• Illuminazione d'architettura
• Illuminazione da intrattenimento
• Illuminazione commerciale
• Illuminazione residenziale
• Illuminazione di emergenza
• Illuminazione stradale
• Illuminazione di parcheggi interni ed esterni
• Illuminazione pubblicitaria e di insegne
• Illuminazione di refrigerazione
• Illuminazione di veicoli, camper e natanti
• Illuminazione di oggetti sensibili ad infrarossi
ed ultravioletti
• Illuminazione di segnalazione in genere
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Che
cosa è un LED?