Come funziona un LED?
Il funzionamento di un LED è tanto semplice quanto affascinante, il chip LED è composto da un materialesemiconduttore (in genere composti del Gallio, Indio ed Alluminio) il quale presenta una divisione in due zone caratterizzate da due tipi di impurità diverse. Una zona sarà caratterizzata da lacune mentre un’altra zona sarà ricca di elettroni liberi. Una volta sottoposti ad una variazione di tensione questa fa si che venga ridotta la barriera di potenziale tra le due zone, così facendo si ha uno spostamento di cariche dalle zone più ricche di elettroni verso quelle di lacune.
Il rapido spostamento fa si che venga rilasciata energia luminosa sotto forma di fotoni i quali sfuggono dal chip riuscendo così ad illuminare l’ambiente e tutto ciò che li circonda.
Il colore emesso dal chip LED dipende principalmente dalla differenza di energia tra le due regioni all’interno del semiconduttore, in base a questo si ha un’emissione di frequenza luminosa diversa, e quindi di conseguenza un colore diverso. Per questo motivo in base al colore che si vuole ottenere si scelgono diversi tipi di semiconduttori all’interno del chip LED. Per esempio in un chip RGB vengono usati tre diversi semi conduttori, in genere per il verde si usa il GaAIP, il GaN per il verde e lo ZnSe per il blu. Al variare del gap tra lacune ed elettroni varia oltre al colore anche la differenza di Voltaggio per superare la tensione di giunzione, si va da 1.8V per il rosso, a 2V per il verde fino a 3V per il blu.
Miscelando vari semiconduttori e gestendo le tensioni di giunzione è così possibile creare una resa cromatica senza precedenti nel mondo dell’illuminotecnica, riuscendo così a fornire lampadine rgb, a luce calda, naturale e fredda. Grazie a questi materiali un LED riesce a spaziare una gamma di colori dai 2700 gradi kelvin fino ad un massimo di 8000K.
Efficienza e Durata
L’efficienza di un diodo LED per l’illuminazione domestica e per molti ambiti lavorativi è indiscutibilmente la migliore, offre un rapporto lumen/W in media di 130 a 1 fino ad arrivare fino ad un rapporto 200 a 1 per i prodotti di fascia professionale di ultimissima generazione. Sono ora in fase di sperimentazione LED in grado di sviluppare 250 lumen con un solo watt di energia fornita. Da qui si evince l’incredibile efficienza rispetto ad una lampada alogena la quale sviluppa circa 15/17 lumen/W o rispetto ad un’attuale lampada a risparmio energetico che offre circa 50 lumen/W.
Grazie allo studio di materiali organici come alcuni polimeri prodotti dalle lucciole si stima che nel giro di pochi anni i LED potranno subire un ulteriore incremento del 30-35% in efficienza luminosa.
I LED avendo una temperatura di esercizio piuttosto bassa, solitamente tra i 25 e i 60°, sono meno soggetti ad usura. Rispetto alle altre tecnologie come le lampade alogene e a fluorescenza non contengono ne gas ne camere a tenuta, quindi, temono molto poco sia gli shock termici che i colpi esterni. Queste caratteristiche fanno in modo che un led possa durare tranquillamente più del doppio delle attuali lampade a risparmio energetico (CFL) le quali dichiarano una durata attorno alle 15000 ore. Un LED in media può restare acceso tra le 30000 e le 50000 ore perdendo meno del 5% in efficienza luminosa nel corso degli anni rispetto al 17-19% delle lampade a fluorescenza e alla breve durata di 5000 delle alogene.