LED

La tecnologia a LED rappresenta senza dubbio una delle maggiori innovazioni nel settore dell’illuminazione. Sono in molti a scommettere che in un futuro molto prossimo la maggior parte degli apparecchi di illuminazione (domestica, pubblica, commerciale) saranno a LED. In effetti, i continui miglioramenti in termini sia di efficienza che di riduzione dei costi, sembrano confermare queste previsioni.

Il termine LED è un acronimo che sta per Light Emitting Diodes, cioè “diodi che emettono luce”.

I LED sono uno speciale tipo di diodi a giunzione p-n, formati da un sottile strato di materiale semiconduttore drogato. Quando sono sottoposti ad una tensione diretta per ridurre la barriera di potenziale della giunzione, gli elettroni della banda di conduzione del semiconduttore si ricombinano con le lacune della banda di valenza rilasciando energia sufficiente da produrre fotoni. A causa dello spessore ridotto del chip un ragionevole numero di questi fotoni può abbandonarlo ed essere emesso come luce. I LED sono formati da GaAs (arseniuro di gallio), GaP (fosfuro di gallio), GaAsP (fosfuro arseniuro di gallio), SiC (carburo di silicio) e GaInN (nitruro di gallio e indio). L'esatta scelta dei semiconduttori determina la lunghezza d'onda dell'emissione di picco dei fotoni, l'efficienza nella conversione elettro-ottica e quindi l'intensità luminosa in uscita.
(fonte: wikipedia)

Da moltissimi anni i LED vengono impiegati in applicazioni elettroniche di vario tipo: si tratta delle comuni “spie” luminose presenti in telecomandi, stereo, televisori, forni a microonde, ma anche sulle automobili, per le luci di posizione, le frecce direzionali e l'illuminazione interna dell'abitacolo.

Realizzati inizialmente con colore rosso, sono stati successivamente sviluppati per ottenere i colori più diversi (verde, giallo, arancio), fino ad arrivare al blu e quindi al bianco.
 
 
A parità di luce emessa, i LED permettono di risparmiare fino al 90% di elettricità rispetto a una lampada a incandescenza. Hanno una durata di vita praticamente imbattibile (30.000-100.000 ore), che è almeno 5-10 volte più lunga rispetto alle più efficienti lampade fluorescenti compatte disponibili sul mercato.

I LED emettono una luce fredda, non nel senso della tonalità di colore (che può essere sia “calda” che "fredda") ma del calore emesso. Questo è indicativo della loro elevata efficienza, poiché dimostra che l’energia spesa si converte quasi interamente in luce utile invece di trasformarsi in calore.

Basti pensare che le normali lampadine a incandescenza trasformano solo il 5% dell’energia spesa in luce, mentre il restante 95% viene dissipato sotto forma di calore.

I LED di ultima generazione raggiungono un’efficienza luminosa anche di 120 lumen/watt, anche se per i LED più economici i valori non superano normalmente i 40 lumen/watt.

Tra le tante caratteristiche positive dei LED, sottolineiamo l’accensione immediata e l’assenza di sostanze chimiche pericolose (come ad esempio il mercurio), che ne consentono lo smaltimento indifferenziato.

Le ridottissime dimensioni dei singoli LED costituiscono un grande vantaggio impiantistico. E’ infatti possibile adattarli facilmente a qualsiasi esigenza progettuale, per realizzare corpi o superfici luminose caratterizzate dai più diversi effetti cromatici e con un occhio rivolto al design. 

Ma oltre alle applicazioni professionali e creative, sono reperibili sul mercato lampade LED per l’illuminazione domestica, con attacco a vite, di potenza tipicamente inferiore ai 10 W. 
 
Possono sostituire lampade a incandescenza da 25-40 W, con risparmi in fase di esercizio che si aggirano attorno all’80-90%. Presentano ancora costi proibitivi, anche se destinati a decrescere nel tempo. E purtroppo i LED a luce bianca, per l’illuminazione di interni, hanno un’efficienza luminosa molto bassa, non superiore ai 10-20 lumen/watt.

Non sono quindi ancora confrontabili con le lampade fluorescenti, che presentano una maggiore efficienza luminosa e hanno un prezzo inferiore. Probabilmente occorreranno almeno 10 anni, prima che i LED possano competere ad armi pari con le lampade fluorescenti compatte e le alogene, nel campo dell’illuminazione domestica.
 
Caratteristiche tecniche

Efficienza luminosa: 10-120 lumen /watt

Vita media: 30.000-100.000 ore

Indice di resa cromatica: 60-80

Temperatura di colore: 3.000-9.000 K
 
Per un approfondimento sui principali parametri tecnici delle lampade, consulta la pagina "Efficienza e qualità dell'illuminazione" nel menu di destra.
 
Vantaggi

• Elevatissima durata
• Assenza di manutenzione
• Assenza di sostanze pericolose
• Accensione a freddo immediata
• Resistenza agli urti e alle vibrazioni
• Dimensioni ridotte
• Flessibilità di installazione
• Possibilità di regolare la potenza

Svantaggi

• Alto costo iniziale
• Efficienza luminosa con margini di miglioramento
 
Ambiti di utilizzo

Negli ultimi anni, i LED hanno visto crescere enormemente le proprie potenzialità applicative: non più soltanto semplici spie luminose o di stand-by, i LED iniziano a diffondersi in tutti i settori dell’illuminazione.

Dal punto di vista strettamente economico, l’unica applicazione in cui i LED risultano già oggi molto più convenienti di qualsiasi altra tecnologia è l’illuminazione semaforica. Grazie alla lunghissima durata, la tecnologia a LED consente di ridurre drasticamente il numero delle operazioni di manutenzione dei semafori. Oltre ovviamente al risparmio di energia elettrica in fase di esercizio, che consente di ammortizzare l’investimento in brevissimo tempo.
 
Per quanto riguarda l’illuminazione di interni (residenziale, commerciale, terziario) ed esterni (illuminazione stradale, ecc.), le lampade a LED non risultano pienamente competitive a causa del costo, che è ancora elevato, e dei valori relativamente bassi di efficienza luminosa.

Ma i LED restano comunque la migliore tecnologia in tutte le applicazioni di lighting design, in cui la luce è parte integrante del progetto architettonico e in cui si ricercano particolari effetti cromatici e di luce dinamica.
 
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