Cosa sono i Led?

Led

Tutti conosciamo i Led perchè si trovano ovunque, dalle lampadine di casa, alle luci sulla propria auto. I colori di questi LED sono brillanti e li rendono adatti ad ogni utilizzo e poi sono belli da vedere. Il funzionamento di questo piccolo componente non è banale come si pensi. Continua la lettura e vedremo il funzionamento, come sono fatti ecc..

Cosa sono i LED?

Per prima cosa la parole LED è l’ acronimo di “light-emitting diode” ovvero diodo ad emissione luminosa. I led lavorano esattamente come molti altri diodi, sono dei semiconduttori costituiti nella maggior parte dei casi da arseniuro di gallio (GaAs), fosfuro di gallio (GaP) ecc….. Questo tipo di semiconduttori ha la particolarità di poter essere assottigliato fino a 0,5 micron. Un micron corrisponde esattamente a un millesimo di millimetro, da qui deriva la possibilità di realizzare un prodotto molto piccolo e resistente. Questi diodi bisogna alimentarli  a corrente costante. Per ottenere questo risultato si può utilizzare un generatore di corrente o più semplicemente una resistenza di valore appropriato da mettere in serie al LED in modo da limitare la corrente per una data tensione di alimentazione. Questi diodi si trovano ovunque perchè costano poco ma hanno un’ elevata efficienza.

Il primo LED è stato sviluppato negli stati uniti da Nick Holonyak Jr. nel 1962

 

Come funzionano i LED?

Il dispositivo in questione, LED, sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori (citati in precedenza) per produrre fotoni a partire dalla ricombinazione di coppie elettrone, lacuna. Per capire il funzionamento di un diodo led prendiamo in considerazione che la luce è una forma di energia e che tale energia viene rilasciata da un atomo. La luce come tutti ben sapete è composta da delle piccole particelle, le quali vengono chiamate fotoni. Ora supponiamo che in un led ci siano diversi atomi con diversi elettroni che girano intorno al nucleo sulle proprie orbite, ovviamente a seconda dell’orbita che occupa un elettrone sarà più o meno carico di energia (l’energia è direttamente proporzionale alla larghezza dell’orbita).Quando uno di questi elettroni passa da un orbita larga ad una inferiore andando a riempire una lacuna Positiva perde un po’ della sua energia ed ecco svelato il mistero: da qui deriva la luce che vediamo, ovvero dalla perdita di energia sotto forma di fotone. Più energia perde l’elettrone che si sposta (ad esempio con un calo di orbita elevato) maggiore sarà la frequenza della luce emessa, da qui si determina il colore della luce stessa.Dunque abbiamo detto che con la perdita di energia durante il passaggio da un’orbita all’altra si determina il colore della luce, ora la domanda sorge spontanea: e se noi volessimo produrre della luce bianca? C’è da dire innanzitutto che la luce bianca non è un colore ma bensì la combinazione di molti colori. Un modo per ottenere questo risultato potrebbe essere quello di utilizzare un Diodo RGB e mescolare i colori rosso, verde e blu per fare il bianco, ma questo richiederebbe un certo controllo sui vari diodi molto difficile da realizzare.Esiste però un altro metodo più semplice e veloce per ottenere della luce bianca da un Led ed è quello di applicare alcuni strati di fosforo sulla cima del Led stesso. Solitamente se ne sceglie uno di colore blu; tali strati hanno la funzione di spostare la lunghezza d’onda della luce che li attraversa e riprodurre la luce bianca. Il funzionamento è molto simile a quello delle luci fluorescenti. Ci sono molti tipi di led ad esempio:

  • Diodi through hole (Classici)
  • SMD(5050-2835-5630)
  • Neopixel
  • Diodi Cob
  • Diodi ad elevata Potenza
  • Diodi ultraluminosi

Led through hole (Classici)

I LED a basso wattaggio sono usati in elettronica, nei display, segni e luci di segnalazione. Il wattaggio di ogni singolo diodo è di circa 0.07W. Questo tipo di diodo viene utilizzato anche con la luce Infrarossa (850nm) in telecomandi e ricevitori di segnale. Sono molto usati in piccoli progetti.

Led SMD 5050

Chip ad alta efficienza dalla qualità garantita. Ottimo compromesso tra efficienza e costi. Vengono usate nelle strisce rgb.

Led SMD 2835

Chip ad altissima efficienza. Da non confondere con i più vecchi ed obsoleti chip 3528, i nuovi diodi 2835 permettono un’ottimo compromesso tra costi, efficacia e potenza. Anche questi vengono usati nelle strisce led rgb

Led SMD 5630

Chip ad altissima efficienza di nuova concezione, grazie all’uso di nuove tecnologie sempre più sofisticate arrivano ad una resa di 130 lumen per watt. I chip 5630 Samsung godono di un’ottima resa cromatica in grado di rendere arredi e ambienti ancora più confortevoli.

Led Neopixel

Sono led RGB che al loro interno hanno un elettronica che permette di programmare i colori tramite un protocollo ad 1 bit. Usano 4 pin, due per l’alimentazione e due per la programmazione. La loro particolarità è che con soli 4 pin possiamo accendere, con differenti colori uno per ogni diodo NeoPixel, più di 500 diodi contemporaneamente (frequenza di trasmissione dei dati 400kHz). L’unico limite sono le resistenze dei fili che portano l’alimentazione e la velocità con cui vogliamo cambiare i colori dei led. Il produttore di questi led RGB è WorldSemi. Il modello di cui sto parlando è il WS2812B. Trovate il datasheet qui datasheet WS2812 . Sono led con corpo smd 5050, ed al loro interno hanno un regolatore di luminosità a corrente costante. Questo assicura un colore costante anche con differenti tensioni di alimentazione. Potreste trovare delle versioni precedenti che hanno 6 pin, ma il loro funzionamento di base non cambia. Le strisce Led costano parecchio ma sono molto belli da vedere(Prossimamente ci sarà un articolo dove parlo di una stella composta da   questi led). Questi diodi sono principalmente “programmati” da Arduino.

Led Cob

La tecnologia COB (Chip On Board) sviluppata principalmente da BridgeLux ed Epistar consente di sfruttare i diodi da potenze di 1W fino a ben 100W con ottimi rapporti lumen/potenza. I LED COB grazie al potente flusso luminoso che sono in grado di generare (fino a 10’000 lumen per chip) sono utilizzati in applicazioni industriali, professionali e domestiche.

Led ad elevata Potenza

I LED ad alta potenza sono generalmente da 1 a 3W. Generalmente vengono usati singolarmente con un chip da 3W o in configurazione 3x1W. Le applicazioni più frequenti di questa tipologia di chip LED è nelle Illuminazioni da soffitto, da parete e nei faretti da incasso.

Led ultraluminosi

Sono led classici solo che fanno molta luca e consumano un po’ di più. Molto belli da vedere.

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