Illuminazione a led: caratteristiche, tipi, vantaggi e svantaggi.

I sistemi di illuminazione a Led stanno rimpiazzando le tradizionali fonti di luce, perch├ę pi├╣ efficienti, economici e affidabili. Scopriamo le tipologie ed i vantaggi del Light Emitting Diode che per├▓ presenta anche degli svantaggi rispetto ali altri tipi di illuminazione.

Illuminazione a led: caratteristiche, tipi, vantaggi e svantaggi

Perché l’illuminazione a LED?

Oggi tra le novità tecnologiche che consentono cospicui risparmi di energia elettrica vi è l’uso dei LED, come dispositivi illuminanti.

Un quarto del totale dell’energia elettrica consumata in un anno nel mondo viene spesa in l’illuminazione. Pertanto, stante l’adesione del nostro paese al rispetto del protocollo di Kyoto e quindi alla riduzione dei gas serra immessi in atmosfera, sembra ragionevole utilizzare ogni innovazione tecnologica che consenta di realizzare risparmi di energia elettrica. L’energia elettrica, infatti, attualmente è, quasi totalmente, prodotta bruciando combustibili fossili e perciò da fonti non rinnovabili che pesano sul bilancio dell’emissioni di CO2.

Che cosa sono i LED?

LED è l’acronimo della locuzione anglosassone: Light Emitting Diode ossia Diodo ad Emissione di Luce. Quindi, come dal nome stesso si desume, il LED è un diodo, ossia un dispositivo elettronico in grado di far circolare la corrente in una sola direzione e di bloccare quella che scorre nella direzione inversa.La particolarità dei LED è però quella di emettere radiazioni luminose quando percorsi dalla corrente e quindi di convertire direttamente l’energia elettrica in radiazione luminosa.Gli elementi chimici con cui è realizzata la giunzione che costituisce il dispositivo determinano:

  • colore e quindi la frequenza delle radiazioni luminose emesse;
  • efficienza della conversione energia elettrica spesa/energia luminosa emessa;
  • tensione che dovrà essere applicata alla giunzione del LED per ottenere l’emissione luminosa.

Si avrà ad esempio: 

Elementi che compongono la giunzione del LED - Colore della luce emessa
Gallio/Alluminio/Arsenico: Rosso
Gallio/Arsenico/Fosforo: Arancio
Gallio/Arsenico: Giallo
Gallio/Fosforo: Verde
Indio/Gallio/Azoto: Blu

Come si realizza un dispositivo illuminante a LED?

Una giunzione LED per poter essere usata come dispositivo illuminante (Power LED) ha necessità di un opportuno involucro esterno che viene definito, con terminologia anglosassone, “Package”.

Il package serve:

  • A fornire all’elemento illuminante 2 contatti elettrici: anodo e catodo a cui verrà applicata la tensione continua di alimentazione applicata alla giunzione (chip).
  • A fornire un dispositivo ottico (una lente) che convogli e diriga il flusso della luce emessa.
  • A fornire un dispositivo che dissipi il calore prodotto dalla giunzione (chip) durante il funzionamento.

Poiché i LED emettono luce in uno spettro molto stretto praticamente luce monocromatica mentre quella ottimale è luce bianca, che è la sintesi di tutti i colori, per ottenere la luce bianca si può operare in tre possibili modi:

  • sintesi additiva di 3 colori primari (blu, verde e rosso). Si implementano nel medesimo package tre differenti giunzioni una che emette luce rossa, una luce verde ed una luce blu. I tre colori si miscelano e convogliano luce bianca.
  • Sintesi di 2 colori complementari (blu e giallo). Si implementano nello stesso package due giunzioni una che emette nel blu ed una nel giallo la luce emessa si miscela e la lente convoglia all’esterno luce bianca.
  • Conversione della lunghezza d’onda della luce emessa. Si parte da una giunzione che emette nel blu. La giunzione è ricoperta di speciali sostanze denominati fosfori. Questi assorbono la luce blu emessa dalla giunzione ed emettono luce bianca. Con un principio fisico che è quello che permette l’illuminazione degli schermi dei televisori a raggi catodici.

Caratteristiche: vantaggi e svantaggi

Nel seguito riportiamo le caratteristiche salienti della luce LED suddivise in 2 categorie quelle vantaggiose e quelle non.

I vantaggi.

  • Elevata efficienza luminosa. Con valori che tranquillamente raggiungono i 100 lumen/watt. L’efficienza luminosa è il rapporto tra il flusso luminoso o potenza luminosa ed il flusso radiante o potenza radiante. Dove il flusso luminoso è quello percepito dall’occhio umano che dipende dalla lunghezza d’onda (è massima nel campo giallo verde) ed il flusso radiante è l’intera potenza luminosa emessa.
  • Emissioni contenute nel solo spettro del visibile. La luce emessa dai sistemi illuminanti a LED sono privi di radiazioni infrarosse che riscaldano l’ambiente e radiazioni ultraviolette che per l’elevata energia trasportata possono risultare dannose alla salute delle persone.
  • Possibilità di poter scegliere il colore della luce emessa dal dispositivo in una vasta gamma di colori vividi ed intensi (saturi).
  • Vita media del dispositivo illuminante molto elevata. Supera tranquillamente le 50.000 ore di funzionamento.
  • Possibilità di variare con continuità il flusso luminoso emesso (da 0 al 100%).
  • Ridottissimi consumi fino all'85% di energia in meno rispetto alle lampade a incandescenza,.
  • Non contengono al loro interno elementi chimici particolarmente inquinanti.

Gli svantaggi.

  • Bassi valori di flusso luminoso unitario emesso. Da qui la necessità di implementare più unità in uno stesso package.
  • Forte dipendenza dalla temperatura del flusso luminoso emesso.
  • Hanno bisogno di complicati circuiti elettronici di alimentazione. Funzionano a bassa tensione ed a corrente di alimentazione costante.
  • Hanno bisogno di dispositivi ottici per miscelare la luce emessa dai singoli chip e convogliarla all’esterno.
  • Hanno un costo che è al momento relativamente alto se paragonato a quello di altri dispositivi
Confronto tra led ed altri tipi di illuminazione.
Come detto l’intensità dell’illuminazione a led viene misurata in lumen e non in watt. Per avere una luminosità di 250 lumen una lampadina a led consuma 3 watt mentre una ad incandescenza ne consuma 20

Tipologie del Light Emitting Diode.

L’illuminazione a led può essere realizzata in varie tipologie che variano in funzione di diversi parametri.

In base all’assorbimento avremo:

  • Led a basso consumo che assorbe dai 3 ai 10 ampere,
  • Led normali che assorbe dai 10/20 ampere,
  • Led di potenza che assorbe dai 100 ai 1000 ampere.

In base della temperatura di colore:

  • led a luce bianca calda: temperatura di colore < 3300 gradi Kelvin,
  • Led a luce bianca neutra: temperatura di colore tra 3300 e 5300 K,
  • Led a luce bianca fredda: temperatura di colore > 5300 K.

In base al tipo di emissione luminosa:

  • Continua, il led emette luce costante,
  • Intermittente il led emette luce ad intervalli di tempo.

A seconda della posizione delle fonti luminose sia in interno che in esterno:

  • Illuminazione da terra o da tavolo: (lampade, paletti luminosi, lampioni) che ha il vantaggio di essere funzionale e di creare angoli particolari con atmosfere calde ed accoglienti.
  • Illuminazione da parete: (segnapassi, lampade, faretti, applique) è flessibile nelle forme e può avere sviluppo sia verticale che orizzontale.
  • Illuminazione a soffitto: (applique, plafoniere, faretti e lampade) può essere a sospensione, a binario o da incasso ed è quella più comune ed utilizzata in quanto dà una luce forte e generale a tutto l’ambiente.

Supervisore: Giuseppe Travaglione
Indice:

La tua Opinione!

Giudica questo Articolo:

Approfondimenti:

X

Ti è piaciuto questo articolo?

Seguici su Facebook per riceverne ancora!

Sono già un fan di Fai da te 360, non mostrare più questo box.