Diodi LED - settima ed ultima parte

di Aldo Visentin

Siamo arrivati al termine del nostro piccolo viaggio attraverso il mondo delle sorgenti a LED.
Non sarà un “vissero felici e contenti” né, tantomeno, l’eroe buono che uccide il cattivo. Direi che il finale che meglio si adatta alla nostra piccola storia è: “Il maggiordomo è l’assassino”
Già, perché, come mia consuetudine, quando devo affrontare questioni puramente tecniche non amo affondare in trattazioni troppo tecniche e/o scientifiche. Bensì preferisco rendere la cosa il più “masticabile” possibile. Non me ne vogliano i “guru” di turno che sapranno sicuramente come sopperire alla cosa.
 Pros and Cons
Per coloro che non sono avvezzi a certi inglesismi, e quindi non hanno pienamente inteso il titolo/ argomento di quest’ultima puntata, suggerisco di tradurre la cosa in: i pro e i contro.
È indubbio che la ricerca sui LED è in forte sviluppo e quindi, come al solito, c’è il rischio che quando questo articolo sarà pubblicato, nuove soluzioni siano già state implementate rendendo inesorabilmente obsoleto questo scritto.
Abbiamo intuito che, in generale, le sorgenti a LED  presentano molti vantaggi rispetto alle sorgenti tradizionali. Esse saranno presumibilmente le sorgenti luminose del futuro, nonostante abbiano ancora dei limiti, attualmente ancora oggetto di ricerca.
Vediamo quelli che sono i punti di forza dei LED rispetto le tradizionali lampade:
Risparmio energetico: a parità di potenza assorbita, il LED produce un flusso luminoso di circa cinque volte superiore a quello delle lampade ad incandescenza e alogene.
Minore calore sviluppato: l’efficienza elevata è legata al fatto che solo una piccola parte dell’energia assorbita è dissipata sotto forma di calore, a differenza delle lampade a incandescenza e delle fluorescenti; i Power LED hanno tuttavia bisogno di un cooler perché l’aumento della temperatura degrada le caratteristiche ottiche ed elettriche del sistema.
Minore potenza richiesta: al contrario delle lampade tradizionali, i LED hanno bisogno di correnti più ridotte, con tutti i vantaggi del caso.
Funzionamento in sicurezza: rispetto alle lampade normali, che lavorano a tensione di rete, i comuni LED sono più sicuri, perché alimentati a bassa o a bassissima tensione. Attenzione però che questo concetto non è valido per i più recenti tipi di Power LED, che sono alimentati con la stessa tensione.
Lunghissima durata di vita: con le loro 50.000 ore di vita per blu e bianco e 10.000 ore per i monocromatici, i LED superano abbondantemente le 750 ore delle lampade a incandescenza e anche le 7500-10.000 ore delle lampade fluorescenti, per cui risultano particolarmente adatti all’utilizzo in situazioni in cui è oneroso, difficoltoso o pericoloso sostituire la sorgente luminosa.
Risparmio sui costi di manutenzione: avendo elevata durata di vita, la manutenzione risulta diluita nel tempo. Questo rappresenta un notevole vantaggio rispetto alle lampade che normalmente si utilizzano nei proiettori luce per lo spettacolo che necessitano di manutenzione e sostituzione relativamente gravosa.
Resistenza agli urti e alle sollecitazioni: i diodi sono meccanicamente robusti e anche se cadono a terra non si danneggiano, neppure a caldo, al contrario delle lampade ad incandescenza che, se urtate quando sono ancora calde, si rompono con facilità.
Dimensioni e peso ridotti: permettono di progettare apparecchi compatti e di ridotta profondità e peso; rappresentano quindi un’ottima soluzione per dispositivi come quelli utilizzati nel settore dello spettacolo, particolarmente per il touring.
Insensibilità ad umidità e vibrazioni: i diodi sono sensibili all’umidità e alla polvere, ma la capsula di rivestimento li protegge, rendendone possibile l’utilizzo anche in condizioni avverse.
Accensione a freddo: al contrario delle lampade a scarica (seppur hot re-strike) o incandescenza, i LED hanno tempo di accensione praticamente pari a zero anche fino a temperature di ‑40°C, per cui il flusso emesso è immediatamente disponibile e pari al flusso di regime.
Flessibilità di applicazione: i LED sono molto più piccoli delle lampade tradizionali e per questo consentono disposizioni spaziali finora impensabili. Questo sta consentendo ai diversi produttori di apparecchi di “sbizzarrirsi” nell’ingegnerizzazione di soluzioni diversamente effettistiche e molto performanti.
Assenza di componente ultravioletta: l’assenza totale di emissione UV fa sì che i LED non alterino i colori degli oggetti illuminati, per cui risultano la sorgente luminosa ideale per illuminare tutti quegli oggetti soggetti a degradazione, come le opere d’arte.

Vediamo ora invece rapidamente quelli che sono i punti di debolezza dei LED rispetto alle lampade tradizionali:
Emissione spettrale molto ristretta e colori saturi: l’emissione spettrale monocromatica propria dei diodi consente di ottenere colori estremamente saturi. Ciò rappresenta un vantaggio rispetto, ad esempio, alle sorgenti a scarica, che spesso non sono in grado di “fornire” dal loro spettro d’emissione energie sufficientemente alte per ottenere buoni colori saturi (vedi il rosso). Per altro, per il motivo suddetto, i LED non sono in grado di fornire talune lunghezze d’onda (e quindi colori) che le lampade tradizionali, con il loro spettro più o meno uniforme, sono invece in grado di fornire. Questo è un aspetto che non può non essere considerato, per quanto ci concerne, perché la generazione dei colori ci riguarda da vicino (molto da vicino).
Apparecchi con LED a più bande cromatiche (RGBWA) hanno sicuramente “aggiustato il tiro” anche in termini di temperatura di colore sul bianco che si può ottenere, oltre che per colori e pastelli.
Ciò non ci esime dall’affermare che talune emissioni di colore di lampade tradizionali non sono ottenibili (a tutt’oggi) con le sorgenti a LED.
Prezzo relativamente elevato: se si considera il  flusso luminoso, il costo dei LED è molto elevato rispetto a quello delle sorgenti tradizionali a incandescenza e a scarica; i nuovi tipi di diodi commercializzati, inoltre, caratterizzati da flussi luminosi sempre crescenti, hanno prezzi che crescono in maniera non proporzionale perché aumentano molto i costi della tecnologia impiegata. Anche in questo caso mi aspetto che con il crescere della tecnologia e relativa diffusione i prezzi siano destinati a scendere.
Incompatibilità con l’alimentazione di rete: la maggior parte dei LED funziona in corrente continua e a tensione minore rispetto all’alimentazione di rete, a corrente alternata; questa differenza comporta la necessità di trasformatori e/o resistenze, che fanno diminuire l’efficienza complessiva del sistema.
Disomogeneità alla nascita nelle caratteristiche ottico-elettriche: una medesima partita di LED presenta diodi con differenti intensità e colore della luce emessa (fino al 30% di variabilità), ragion per cui si rende necessaria una classificazione post-produzione, attraverso il “binning”. Questo aspetto non è affatto trascurabile, in quanto uno degli obiettivi principali dei progettisti di apparecchi luminosi è l’uniformità dei colori generati tra partite diverse di apparecchi.
Generazione di calore nella giunzione P‑N: il riscaldamento della giunzione influisce sulle caratteristiche ottiche (flusso e colore) della luce emessa, per cui è necessario l’impiego di un cooler per trasmettere il calore fuori dal diodo, evitandone oltretutto la morte prematura.

Come di rito, in questi casi la frase giusta è: molto ci sarebbe ancora da raccontare. Malgrado ciò mi fermo qui perché già mi si paventa l’immagine (un po’ più invecchiata) di Alfio che un giorno, tra qualche anno, mi chiederà se posso scrivere qualcosa sui LED; perché le cose, nel frattempo, si saranno evolute.

Vuoi restare sempre aggiornato sulle novità di settore? ISCRIVITI ALLA NEWSLETTER