LED: differenze tra le versioni

Versione delle 10:54, 25 giu 2022

Versione delle 11:41, 25 giu 2022

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=== Alimentazione ===

Il modo corretto di alimentare un LED è quello di fornire al dispositivo una corrente costante polarizzata, il cui valore è indicato dal costruttore nel relativo [[datasheet]]. Ciò si può ottenere utilizzando un [[generatore di corrente]] o più semplicemente ponendo in [[Circuiti in serie e in parallelo|serie]] al LED un [[resistore]] di valore appropriato, col compito di limitare la corrente che vi scorre. In questo caso la [[Potenzapotenza (elettrotecnica)elettrica|potenza]] in eccesso viene dissipata in calore nel resistore di limitazione collegato in serie al LED.

Questa soluzione è tecnicamente corretta dal punto di vista elettrico, ma penalizza l'efficienza del sistema (come dimostrato più avanti) e, data la variazione resistiva del sistema secondo la temperatura alla quale lavora, non garantisce al LED un preciso flusso di corrente corrispondente alle specifiche del costruttore. Il valore di tensione presente ai capi del dispositivo, anch'esso dichiarato come specifica nominale di targa, è diretta conseguenza del valore di corrente fornito. Allo stato attuale, torce portatili per uso professionale, speleologia, uso subacqueo, militare, o sport agonistico notturno usano LED montati meccanicamente anche a gruppi, con conseguenti correnti di alimentazione che possono raggiungere le decine di Ampere. Per esempio il dispositivo singolo monochip con sigla SST-90 può assorbire fino a 9 Ampere. L'informazione più appropriata per l'utilizzo dei LED di potenza si ottiene dai datasheet del costruttore: in particolare, il grafico che correla la corrente assorbita con la quantità di luce emessa ([[lumen]]), è il migliore aiuto per conoscere le caratteristiche del dispositivo.

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=== Alimentatori commerciali ===

Sono caratterizzati da tre parametri principali: potenza in W, corrente fornita in mA su una o più uscite, e tensione di uscita in V. La tensione di uscita non è fissa, ma è compresa tra un valore minimo e uno massimo, per garantire che la corrente si mantenga costantemente al suo valore nominale. La tensione fornita dipenderà dal tipo di LED impiegati e dal loro numero. Essendo di norma i LED collegati in [[circuitiCircuiti in serie e in parallelo|serie]] tra loro, la tensione sarà pari alla somma delle singole tensioni a regime ai capi di ciascun dispositivo. Un esempio pratico: ambiente dotato di 8 faretti con LED da 700 mA, nel datasheet è riportato che con questa corrente di lavoro, ai capi del LED è presente una tensione di 11,7 V, pertanto, posti in serie, 11,7 x 8 = 93,6 V, per fare accendere in modo corretto gli 8 faretti, occorre un alimentatore da 700 mA che fornisca 93,6 V in uscita mentre se i faretti fossero 7 dovrebbe fornire 81,9 V. Si comprende quindi la necessità di disporre in uscita all'alimentatore di un range di tensione più ampio possibile, in modo da offrire sufficiente flessibilità nel progetto di illuminazione di ambienti. Nel nostro esempio la potenza di un singolo faretto è data da 700 mA x 11,7 V e la potenza totale è 8,19 x 8 = 65,52 W. Occorre scegliere un alimentatore di questa potenza o leggermente superiore, il range di tensione di uno degli alimentatori commerciali adatto a questo esempio spazia da 64 a 129 V.

==== Polarizzazione di un LED indicatore ====

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I LED sono sempre più utilizzati in ambito [[Illuminotecnica|illuminotecnico]] in sostituzione di alcune sorgenti di luce tradizionali. Il loro utilizzo nell'illuminazione domestica, quindi in sostituzione di [[lampada a incandescenza]], [[lampada alogena|alogene]] o [[fluorescenza|fluorescenti]] compatte (comunemente chiamate a risparmio energetico in quanto hanno una resa superiore), è oggi possibile con notevoli risultati, raggiunti grazie alle tecniche innovative sviluppate nel campo.

All'inizio della ricerca l'efficienza luminosa quantità di luce/consumo ([[lumen|lm]]/[[Watt|W]]), era stato calcolato nel rapporto minimo di 3 a 1, successivamente è migliorato moltissimo. Il limite dei primi dispositivi adatti a essere impiegati in questo tipo di applicazione era l'insufficiente quantità di luce emessa (flusso luminoso espresso in lumen). Questo problema è stato superato con i modelli di ultima generazione, abbinando l'incremento di efficienza alla tecnica di disporre matrici di die nello stesso package collegati tra loro in serie e parallelo o realizzando la matrice direttamente nel substrato del dispositivo. L'efficienza dei dispositivi attuali per uso professionale e civile si attesta ad oltre 120 lm/W che però scendono attorno agli 80 lm/W in dispositivi a luce più calda. Per esempio il dispositivo Cree CXA3050 ha Ra>90 e 2700K. Una [[lampada ad incandescenza|lampada a incandescenza]] da 60 W alimentata a 220 V, emette un flusso luminoso di circa 650 lumen.

Come termine di paragone basti pensare che una lampada ad incandescenza ha un'efficienza luminosa di circa 10-19 lm/W, mentre una lampada ad alogeni circa 12-20 lm/W ed una fluorescente lineare circa 50-110 lm/W. Una minore facilità d'impiego nell'illuminazione funzionale rispetto alle lampade tradizionali è costituita dalle caratteristiche di alimentazione e dissipazione, che influiscono fortemente su emissione luminosa e durata nel tempo. Diventa comunque 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 dai circa 4 gradi a oltre 120 gradi, modificabile comunque tramite appropriate lenti poste frontalmente.