Caratteristiche dei LED: Perché sono il futuro dell'illuminazione

Introduzione: Che cos'è un LED?

Il LED è un diodo a emissione di luce che si è evoluto nel corso degli anni come un nuovo dispositivo a semiconduttore che ha migliorato in modo significativo le tecnologie di illuminazione del mondo moderno. Per comprendere le caratteristiche essenziali che costituiscono la tecnologia del LED, occorre partire dal funzionamento del dispositivo, ovvero la giunzione pn. Applicando il flusso di energia attraverso questa giunzione in direzione di polarizzazione in avanti, vengono emessi fotoni, che a loro volta consentono la generazione di luce visibile mediante un processo noto come elettroluminescenza.

Dalla creazione dei primi LED negli anni '60, la tecnologia dei LED ha registrato un notevole progresso. Oggi la tecnologia dei LED comprende il dominio della fisica dei semiconduttori, che consente una gestione accurata dell'intensità luminosa e del consumo energetico. La struttura di base di un LED comprende diversi strati di materiali semiconduttori la cui funzione fondamentale è quella di migliorare l'efficienza dell'emissione luminosa. Inoltre, questo tutorial sui LED sarebbe carente se non menzionasse che i moderni LED possono essere alimentati da una gamma di tensioni compresa tra 2 e 4 LED, il che li rende estremamente utili in molti modi.

Caratteristiche fisiche fondamentali dei LED

Dimensioni e fattore di forma

Una delle caratteristiche più distintive del diodo LED è la sua compattezza e versatilità nel fattore di forma. Oggi i LED sono disponibili in molte forme e dimensioni diverse, ma le loro dimensioni vanno dai piccoli LED SMD utilizzati nei telefoni cellulari ai più grandi moduli ad alta potenza costruiti per i sistemi di illuminazione stradale. Pertanto, le specifiche fisiche del profilo del LED impongono una ragionevole flessibilità di progettazione e applicazione.

L'espansione della tecnologia LED ha permesso ai fornitori di creare pacchetti speciali di dimensioni e tipi diversi, che possono essere utilizzati per produrre tipi di luce unici che non sono possibili con le lampadine tradizionali. Secondo le stime del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, la miniaturizzazione della tecnologia LED ha portato a una riduzione delle dimensioni degli apparecchi di illuminazione 75% rispetto a quelli tradizionali.

Durata e robustezza

Le caratteristiche dei LED sono la durevolezza e la resistenza agli urti fisici. Sono anche un passo avanti rispetto alle normali lampadine a incandescenza o fluorescenti, in quanto non possiedono fragili componenti in vetro o un filamento. Inoltre, i componenti solidi incorporati nella struttura dei LED sono robusti a livello industriale e consentono di sopportare una discreta quantità di urti e vibrazioni.

- Resistenza massima agli urti fino a 100G di accelerazione

- Utilizzabile a temperature comprese tra -40°C e 85°C.

- Privo di qualsiasi tipo di componente nocivo, compreso il mercurio

- Altamente resistente ai frequenti cambiamenti di ciclo

Emissione luminosa direzionale

Il LED definisce un'emissione luminosa direzionale che può essere incorporata come caratteristica notevole. A differenza delle normali lampadine al tungsteno o a incandescenza, con l'aiuto dei LED non è necessario un riflettore o un diffusore poiché l'emissione è direzionale, a differenza di quelle precedentemente menzionate che disperdono la luce in ogni direzione; le luci direzionali sono invece destinate all'illuminazione di compiti in una determinata area specifica, il che significa che solo alcune applicazioni richiedono l'emissione.

Con l'aiuto di elementi ottici avanzati e di un design del dissipatore di calore, i produttori possono migliorare il modello di emissione luminosa grazie ai loro investimenti nella progettazione dei semiconduttori. Grazie a queste caratteristiche distintive, lo spreco di luce si riduce notevolmente e l'efficienza dell'intero sistema migliora.

Caratteristiche elettriche dei LED

Il funzionamento e l'applicazione della tecnologia LED sono influenzati soprattutto dalle sue caratteristiche elettriche. I parametri di tensione e corrente devono essere un requisito dei LED per la loro corretta applicazione. Con l'aggiunta del colore e del tipo, ci possono essere alcune variazioni, ma in generale i LED funzionano con una tensione compresa tra 2 e 4 volt, con la direzione in avanti che è la più utilizzata. Il design del LED ha una caratteristica fondamentale: l'uso della tensione in avanti.

Quando si specifica il LED, gli aspetti più importanti sono la relazione tra la corrente di andata e la caduta di tensione attraverso il LED. La normale lampadina funziona collegandola direttamente alla rete elettrica, ma il LED è un dispositivo a corrente e necessita di una corrente elettrica stabile per funzionare. Le resistenze di limitazione della corrente possono essere inserite in semplici circuiti LED o in altri tipi di circuiti di alimentazione per facilitare il processo. I circuiti più complessi includono comunemente un diodo zener che riduce la corrente di direzione inversa per soddisfare adeguatamente i requisiti di tensione del LED.

Caratteristiche ottiche dei LED

Spettro di emissione della luce e variabilità del colore

Le caratteristiche della tecnologia LED sono tali da consentire un controllo senza precedenti dello spettro di emissione della luce. Modificando i materiali semiconduttori, i produttori sono in grado di produrre LED che emettono luce in tutti i diversi colori visibili. Ecco come i LED diventano favolosamente colorati:

Sintesi dei colori di base:

- Rosso - Lunghezza d'onda 620 - 645 nm

- Verde - Lunghezza d'onda 520 - 550 nm

- Blu - lunghezza d'onda 460 - 475nm

- Ambra - Lunghezza d'onda 590-600nm

Metodi di generazione della luce bianca:

Conversione del fosforo:

- LED blu + materiale al fosforo giallo

- Luce bianca da calda a fredda

- Comune nell'illuminazione di uso generale

RGB Miscelazione:

- LED blu/verde/rosso

- Maggiore varietà di colori

- Per l'illuminazione di display e intrattenimento

Questa versatilità cromatica nella produzione è una delle caratteristiche principali della tecnologia LED. Secondo le ricerche condotte oggi nel settore, i LED sono in grado di ottenere un indice di resa cromatica (CRI) superiore a 90, che è di pochi gradi inferiore alla qualità della luce solare naturale.

Le tecnologie avanzate di controllo del colore sono diventate di recente facilmente disponibili per gli acquirenti e gli utenti e Wosen, uno dei fenomenali produttori, sta capitalizzando su questo tipo di tecnologie nello sviluppo dei suoi prodotti a LED. Le nostre plafoniere LED RGB rientrano in questa nuova serie di possibilità e consentono di manipolare un'ampia gamma di colori. Questi apparecchi traducono milioni di possibilità cromatiche in numerose luminosità e miscelazioni di colori, consentendo alla tecnologia di miscelazione dei colori dei LED di essere utilizzata al meglio nei moderni sistemi di illuminazione.

Efficacia luminosa e livelli di luminosità

Le caratteristiche della tecnologia dei diodi LED includono notevoli miglioramenti nell'efficacia luminosa. L'ultima generazione di LED è estremamente efficace nella trasformazione dell'energia elettrica in luce visibile, senza produrre praticamente alcuna radiazione infrarossa o UV di scarto.

Come sono i LED rispetto alle tecnologie di illuminazione tradizionali?

LED contro lampadine a incandescenza

Le caratteristiche delle luci a LED si distinguono ancora di più da quelle a incandescenza, in particolare. Le lampadine a incandescenza funzionano in modo da riscaldare il filamento della lampadina o il filo della lampadina fino al punto in cui l'emettitore si illumina, mentre un LED utilizza impostazioni specifiche di corrente e tensione per indurre un funzionamento molto più efficiente.

Gli studi condotti dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti suggeriscono che i LED consumano fino al 75% di energia in meno rispetto alla luce a incandescenza, ma durano molto di più.

Il basso consumo energetico della tecnologia LED è uno dei suoi aspetti più rilevanti. A differenza delle lampade a incandescenza, che sprecano circa il 90% dell'energia immessa sotto forma di calore, i LED utilizzano principalmente l'energia immessa per produrre luce. Se gestiti separatamente, questi migliori design ed elementi di raffreddamento si traducono in un consumo energetico e in requisiti di raffreddamento ridotti.

LED vs. lampade fluorescenti

A differenza di altre forme di illuminazione, in particolare le lampade fluorescenti, che contengono alcuni materiali tossici, soprattutto mercurio, e che quindi richiedono una gestione speciale al termine del loro ciclo di vita, i LED si presentano come un'alternativa migliore in quanto generano molti meno rifiuti. La maggior parte dei tubi è dotata di semplici LED integrati nei circuiti, che a loro volta non richiedono reattori e altri componenti simili; ciò semplifica i processi di installazione e manutenzione.

Lampade fluorescenti e a LED: quale delle due è più efficiente?

Vantaggi energetici dei LED rispetto alla luce fluorescente:

- Non c'è alcun ritardo nell'illuminazione, poiché possono accendersi al massimo della loro capacità non appena vengono accesi.

- Facilitano lo smaltimento in quanto non contengono mercurio.

- Gli intervalli che superano i 50 gradi Celsius sono ideali per questi dispositivi, poiché funzionano meglio al freddo.

- Resistente alle rotture e alle punizioni

- L'utilizzo della modulazione ad ampiezza di impulso consente un maggiore controllo

Personalizzazione e aspetti estetici dell'illuminazione a LED

Opzioni di temperatura del colore

L'uso dei LED si basa anche su un controllo ineguagliabile della temperatura di colore, che va dal bianco caldo alla luce diurna fredda. L'attuale teoria dei LED ha permesso ai produttori di realizzare prodotti a LED bianchi di quasi tutte le gamme di temperature di colore desiderabili, dalle abitazioni calde e confortevoli agli spazi luminosi di çalışma. Queste moderne tecnologie hanno permesso di progettare e produrre LED adatti a tutto lo spettro, praticamente per ogni esigenza e attività.

Inoltre, i LED sono oggi disponibili in varie forme, come le strisce luminose, che consentono di miscelare i colori e le temperature di colore in modo da fornire soluzioni di illuminazione migliori per vari scopi. La regolazione delle luci in base all'effetto desiderato è facilmente realizzabile, così come la regolazione dei colori, in misura molto maggiore.

Caratteristiche di dimmerabilità e controllo

Alcuni dei progressi tecnologici delle luci a LED sono stati accompagnati dalla possibilità di controllare il livello di luminosità o la temperatura come si preferisce. Mentre le altre lampadine devono utilizzare dei dimmer, i LED possono essere regolati con vari metodi, tra cui la modulazione dell'ampiezza degli impulsi, che garantisce un'efficace variazione uniforme del colore in tutta la gamma di dimmerazione. Il metodo non è altro che la combinazione di diodi LED in forma di pilotaggio che consente di regolare la proporzione di luce.

Quando si tratta di soluzioni LED personalizzate, Wosen LED è in grado di offrire servizi di illuminazione LED su misura per le aziende. Un'azienda può avere diverse applicazioni per le sue soluzioni di illuminazione, e quindi un'applicazione può avere una serie di specifiche completamente diverse, motivo per cui siamo in grado di offrire molte opzioni. La nostra offerta di LED comprende varie dimensioni e una gamma di temperature di colore regolabili con precisione, dal bianco caldo (2700K) alla luce diurna (6500K +), oltre a un'ampia gamma di valori di resa luminosa adatti ad applicazioni decorative, generali e ad alta luminosità. Per le applicazioni che richiedono una riproduzione accurata dei colori, sono disponibili specifiche con CRI >70, 80 e >90. Le nostre luci dispongono anche di funzionalità RGB, che consentono di modificare il colore e gli effetti.

Conclusione

Le varie caratteristiche della tecnologia LED rendono facile capire perché questi dispositivi siano il futuro dell'illuminazione. Partendo dal design fondamentale di un diodo a giunzione pn, i LED possiedono tutte le caratteristiche di controllo dell'illuminazione e le prestazioni per ogni metrica sono eccezionali. La tecnologia combina un'elevata efficienza termica, una lunga durata, una buona versatilità di emissione luminosa e controlli a distanza che garantiscono un ulteriore sviluppo della tecnologia di illuminazione.

La formidabile consistenza, l'eccezionale qualità visiva e l'impareggiabile personalizzazione delle sorgenti luminose LED rendono la tecnologia dell'illuminazione all'avanguardia. Grazie alla ricerca e al potenziamento tecnologico, i LED miglioreranno ulteriormente per rafforzare la loro applicazione nell'illuminazione futura.