Come funziona un LED?

Come funziona un LED

I LED (diodi ad emissione di luce) stanno diventando sempre più importanti nella tecnologia dell'illuminazione. Le sorgenti luminose ad alta efficienza energetica, robuste ed estremamente flessibili si trovano sia in potenti faretti da sala a LED così come nelle luci d'ambiente per la zona giorno. Come funziona un LED e quali tipi ci sono all'incirca, si può leggere qui. L'obiettivo è quello di fornire una breve panoramica - senza immergersi in profondità tecniche.

Wie eine LED funktioniert

LED si basano sul principio dell'elettroluminescenza

Sono tecnicamente diodi, il che significa che sono un componente elettronico. In contrasto con i radiatori caldi come le lampadine a incandescenza, in cui i fili sono fatti brillare, o i tubi fluorescenti, in cui un gas brilla. L'elettroluminescenza fu scoperta già nel 1907 da Henry Joseph Round. I primi LED sono arrivati sul mercato nel 1967 (prima rosso, poi altri colori), che sono stati utilizzati soprattutto come luce funzionale su dispositivi tecnici e sono ancora utilizzati oggi. Nel 1995 sono arrivati sul mercato i primi LED bianchi utilizzabili per l'illuminazione.

Cristalli semiconduttori

Nell'elettroluminescenza, la luce viene generata in uno dei vari strati di cristalli semiconduttori. Questa luce è monocromatica - il colore dipende dal materiale del cristallo semiconduttore. Rosso, giallo, blu e verde possono essere prodotti direttamente dai cristalli quando la corrente li attraversa.

La luce bianca per l'illuminazione non è inclusa. Questo è generato dalla conversione della luminescenza con l'aiuto di un rivestimento. Questi strati di fosforo - simili ai tubi fluorescenti - sono eccitati ed emettono luce, che poi si mescola con la luce del LED blu per formare uno spettro complessivo. A seconda della composizione di questo strato, i LED blu possono così essere regolati su diversi Kelvin (colori della luce) e apparire bianchi. La resa luminosa dei colori più blu o più freddi (5000K-6000K) è di solito superiore a quella dei colori più caldi (2700K).

Dissipatore di calore

Il semiconduttore è poi montato su un dissipatore di calore, che dissipa il calore dai cristalli sensibili del semiconduttore. Questo assicura la lunga durata del LED. Se il semiconduttore viene riscaldato oltre la sua temperatura massima specificata per un lungo periodo, la luminosità scende rapidamente - fino al fallimento totale.

Tipi di diodi emettitori di luce

  • Alta potenza e bassa potenza

    I LED ad alta potenza sono diodi emettitori di luce che funzionano con più di 20mA. Tutti gli altri sono chiamati diodi a bassa potenza. I LED ad alta potenza permettono fonti di luce più potenti in uno spazio più piccolo. Tuttavia, la dissipazione del calore è anche qui un problema importante.

  • LED DIP

    Il primo tipo di LED è il DIP LED (dual-in-line-package). Questo LED, che può essere saldato alla scheda con 2 fili di diversi colori, è probabilmente anche il tipo più conosciuto. La luminosità di questi LED diminuisce rapidamente. Sono spesso usati come indicatori nei dispositivi elettrici.

  • Il LED SMD (Surface-mounted device)

    SMD è probabilmente il tipo più comune di LED oggi, dall'illuminazione industriale a quella residenziale. I semiconduttori sono saldati in un circuito e formano un'unità con il dissipatore di calore, che può poi essere incollato su un circuito e saldato a macchina. Il cristallo semiconduttore è saldato direttamente nel dissipatore di calore - questo giunto di saldatura è per il trasferimento diretto del calore ed è una parte della connessione elettrica. L'altra parte della connessione elettrica è affidata a un cosiddetto bond wire, che parte dal cristallo. Questo è molto sottile per non schermare la luce. Nei LED SMD vengono utilizzati sia LED a bassa potenza che LED ad alta potenza. Sono quindi possibili apparecchi estremamente luminosi e flessibili.

Wie funktioniert eine SMD LED
  • Il COB LED (Chip-on-Board)

    Nei LED COB, il cristallo semiconduttore è legato direttamente e alloggiato sulla scheda di alluminio o ceramica (circuito) e collegato elettricamente con fili di collegamento. Questo permette un'ottima dissipazione del calore in uno spazio molto piccolo. Grazie alla produzione meno complessa, è possibile anche un ottimo rapporto qualità-prezzo. L'angolo di radiazione è realizzato da una lente in epossidica, che è montata sopra il semiconduttore. A seconda della curvatura della goccia di resina epossidica, il LED irradia in modo più ampio o più stretto. I dissipatori possono essere più piccoli per i moduli COB perché gran parte del calore è già assorbito dalla scheda COB.

    Questa tecnologia permette un design molto denso dei LED e quindi un'alta efficacia luminosa in uno spazio molto piccolo. 

Wie funktioniert eine COB LED