ILLUMINAZIONE

In elettronica il LED (sigla inglese di Light Emitting Diode) o diodo ad emissione luminosa è un dispositivo optoelettronico che sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori, di produrre fotoni attraverso un fenomeno di emissione spontanea.

Questa origina dalla ricombinazione di coppie elettrone-lacuna secondo il principio del diodo a giunzione, caratterizzato dalla presenza nel dispositivo di due parti, o zone, opportunamente predisposte, con caratteristiche elettriche opposte.

Il primo LED fu sviluppato nel 1962 da Nick Holonyak Jr. Nel 2014 è stato assegnato il premio Nobel per la fisica ad Isamu Akasaki e Hiroshi Amano della Nagoya University, e a Shuji Nakamura dell’Università della California, Santa Barbara per le ricerche sul LED a luce blu.

I LED sono particolarmente interessanti per le loro caratteristiche di elevata efficienza luminosa  e di affidabilità.

I primi LED ad alta efficienza furono studiati dall’ingegnere Alberto Barbieri presso i laboratori dell’università di Cardiff (GB) nel 1995, caratterizzando le ottime proprietà per dispositivi con contatto trasparente di Indio e Stagno (ITO), gettando così le basi per l’alta efficienza.

L’evoluzione dei materiali è stata quindi la chiave per ottenere sorgenti luminose che hanno le caratteristiche per sostituire quasi tutte quelle ad oggi utilizzate.

Nei primi telefoni cellulari erano presenti nel formato più piccolo in commercio per l’illuminazione dei tasti. Attualmente, i più piccoli chip emissivi costituiscono la zona attiva lei LED denominati COB (Chip On Board), minuscole strisce di DIE disposte a matrice direttamente sul substrato del dispositivo, ne è un esempio il dispositivo Cree cxa2590, nella versione a 2700 °K, il disco di 19 mm di diametro, emette 6000 lumen con resa cromatica 95. Su alcuni modelli di autovetture e ciclomotori di nuova produzione sono presenti in sostituzione delle lampade a filamento, per le luci di “posizione” e “stop”. Sul mercato sono già presenti dispositivi sostitutivi diretti dei faretti e lampadine alogene, aventi identico standard dimensionale. Per l’illuminazione stradale sono disponibili lampioni analoghi ai tradizionali. La quantità di luce necessaria per ogni applicazione è realizzata con matrici di die in numero vario. Per esempio un dispositivo da 100 watt è realizzato disponendo 100 die da 1 watt in una matrice quadrata 10 X 10. La potenza massima raggiunta attualmente in un singolo dispositivo è di circa un Kilowatt.

L’incremento di efficienza è in continuo aumento: il 13 febbraio 2013 il produttore Cree ha annunciato il raggiungimento di 276 lumen per watt in luce bianca, temperatura di colore di 4401 K, con il dispositivo Xlamp alimentato a 350 mA. Un netto miglioramento, quasi una svolta sul piano dell’affidabilità, era già stato introdotto con il dispositivo MT-G, immesso sul mercato il 22 febbraio 2011 come diretto sostituto del faretto alogeno standard MR16. Per la prima volta la caratterizzazione dei parametri di questo LED è effettuata alla temperatura di 85 °C rispetto ai canonici 25 °C e nei successivi dispositivi i principali parametri sono riferiti ad entrambe le temperature.