Evoluzione della tecnologia led

Lo sviluppo del diodo luminoso
1907  Henry Joseph Round scopre l’eff etto fisico dell’elettroluminescenza.
1951  Grande passo avanti nella fi sica dei semiconduttori grazie allo sviluppo del transistor, che dà una spiegazione per l’emissione luminosa. Prime prove con i semiconduttori.
1957  Si approfondiscono gli studi sull’arseniuro di gallio (GaAs) e sul fosfuro di gallio (GaP). Se attraversati da corrente, entrambi i materiali emettono una luce rossa.
1962  Nasce il primo diodo a luminescenza rossa a base di arseniuro e di fosfuro di gallio. 1971  I LED sono ora disponibili anche nei colori verde, arancio e giallo.
1992  Shuji Nakamura crea la luce blu utilizzando il carburo di silicio (SiC). A questo punto si ottiene un ampio spettro cromatico.
1993  Scoperta dei diodi InGaN ad alta effi  cienza, che emettono luce nello spettro del verde e del blu.
1995  Introduzione dei primi LED a luce bianca (per conversione di luminescenza)

Come è fatto un led

Ma come è fatto un LED?

Sostanzialmente, un LED si compone di diversi strati di semiconduttori. I semiconduttori, come ad es. il silicio, sono materiali che data la loro conducibilità elettrica vengono posti tra i conduttori, come i metalli argento e rame, e i non-conduttori (isolanti), come il teflon e il vetro di quarzo. La capacità conduttiva dei semiconduttori può essere fortemente influenzata attraverso l’introduzione mirata di sostanze estranee elettricamente attive (drogaggio). Questi diversi strati di semiconduttore costituiscono il chip del LED. Dall’assemblaggio (diversi semiconduttori) di questi strati dipende in modo assolutamente decisivo l’efficienza luminosa (efficienza) del LED e il colore della luce. Questo chip del LED viene inglobato in un materiale plastico (lente in resina epossidica), che è responsabile delle caratteristiche di irraggiamento del LED e contemporaneamente agisce da protezione del diodo. Se il LED viene attraversato da una corrente diretta (dall’anodo + al catodo -) si genera la luce (emissione). Applicando una tensione elettrica (+) sullo strato drogato P e (-) sullo strato drogato N i portatori di carica si muovono l’uno verso l’altro. Attraverso la giunzione pn avviene la ricombinazione (ricomposizione degli elementi con cariche opposte in una struttura neutra). Con questo processo viene generata energia sotto forma di luce..La durata dipende fortemente dal rispettivo luogo di utilizzo e dalla densità di corrente fornita. Poiché più aumenta il flusso di corrente, più si riscalda il diodo e più si riduce la durata. Anche la temperatura ambiente è rilevante per la vita utile, poiché più aumenta, più si riduce la durata del diodo. In generale, per tutti i diodi luminosi vale il principio per cui l’intensità dell’emissione luminosa si riduce nel corso del tempo. Questo costituisce un vantaggio, poiché, a differenza delle lampadine tradizionali (lampadina alogena), con un LED non ci si trova all’improvviso al buio. Anche quando la luminosità si riduce, in condizioni normali non si interrompe del tutto. Le plastiche delle lenti solitamente utilizzate nella maggior parte dei LED si offuscano con il tempo, ripercuotendosi negativamente sull’efficienza luminosa. I fattori principali che incidono sulla vita utile Temperatura Densità di corrente Degenerazione dei cristalli di silicio. Vita utile – In che modo lo sviluppo della temperatura incide sulla vita utile Quando si parla della vita utile o anche della degenerazione luminosa di un LED, si intende il tempo in cui il diodo rimane acceso prima che la sua luminosità si riduca alla metà del valore iniziale. Il funzionamento di un LED dipende da diversi fattori. Il materiale semiconduttore utilizzato è importante quanto le condizioni operative o la degenerazione del cristallo di silicio. La durata effettiva della vita utile non può essere tuttavia stabilita in linea generale. Mentre i LED standard durano fino a 100.000 ore, i LED ad alta potenza durano soltanto circa un quarto o al massimo la metà di questo tempo (25.00050.000). Se i due diodi fossero utilizzati ininterrottamente, l’utilizzo continuo potrebbe durare per i primi oltre undici anni e per i secondi oltre due anni

Tipologia led

I diodi luminosi sono di diversi tipi e forme.
A seconda del settore di applicazione si distinguono per struttura, potenza e durata. Tra i LED più importanti rientrano:
1. Diodi luminosi a filo I precursori di tutti i LED sono i diodi luminosi a filo, che venivano utilizzati principalmente per scopi di controllo. In combinazione con diversi LED oggi li si usa anche come Spot a LED, tubi fluorescenti a LED, moduli o tubi a LED. Sono disponibili nelle grandezze da 3, 5 e 10 mm. Il catodo, che è il polo negativo di un LED a filo, è riconoscibile per il fatto che è più corto dell’anodo (polo positivo) e che il rivestimento in plastica è appiattito. L’angolo di uscita della luce è definito dalla forma lenticolare dell’involucro esterno.
2. SuperFlux Di potenza superiore rispetto ai semplici LED a filo vi sono i LED SuperFlux, che possono avere fino a 4 chip (cristalli semiconduttori). Tra i modelli frequentemente utilizzati rientrano “Piranha” e “Spider”, che si distinguono per un grande angolo di irraggiamento e vengono utilizzati in particolare per l’illuminazione superficiale, poiché la luce viene irraggiata in modo laminare. Una buona dispersione termica avviene attraverso quattro contatti, che possono essere comandati singolarmente. La struttura del modello High Flux garantisce un’elevata durata rendendolo una sorgente luminosa efficiente, utilizzabile universalmente.
3. SMD SMD è l’acronimo di “Surface Mounted Device” e significa che questo diodo viene utilizzato per il montaggio superficiale. I LED SMD comprendono perlopiù da tre a quattro chip e sono dotati di contatti che vengono saldati sul circuito stampato o sulla superficie di collegamento. Sono relativamente insensibili alla densità di corrente e forniscono quindi una luce intensa. I LED SMD sono disponibili in diverse versioni. La dimensione, la forma dell’involucro esterno e l’intensità luminosa possono essere scelte in modo variabile. In combinazione con altri diodi luminosi SMD,  vengono applicati per tubi o moduli fluorescenti a LED. Nell’industria automobilistica vengono utilizzati principalmente per indicatori direzione, luci stop o luci di marcia diurna.
4. High Power I LED high power sono diodi luminosi potenti e resistenti, che in condizioni di utilizzo ottimali possono essere azionati con correnti di 1000 mA. Vengono applicati per lo più su circuiti stampati con nucleo in metallo. La loro struttura fuori del comune comporta requisiti elevati per il Thermomanagement.
5. COB Il LED “Chip On Board” (COB) è il diodo luminoso maggiormente sviluppato. Il suo nome è dovuto al fatto che è fissato direttamente al circuito stampato. Questo avviene attraverso l’ “impaccamento”, dove  i chip vengono fissati al circuito stampato dorato in modo completamente automatico. Il contatto con il polo opposto avviene attraverso un filo in oro o in alluminio. Poiché nei LED COB non vengono utilizzati riflettori o ottica a lenti, l’angolo di irraggiamento della luce emessa è molto grande. I maggiori vantaggi della tecnologia COB risiedono nella potente luminosità, nell’omogeneità di illuminazione e nell’estensione dei settori di applicazione.