Tecnologia LED: cos'è e come funziona?

 Cos'è la tecnologia LED e come funziona? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi di questa tecnologia rispetto ad altre? Ecco un articolo di approfondimento.

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LED lineari. Fonte: Fibretec srl

Cos'è il LED? Quali sono i vantaggi e gli svantaggi nell'uso di questa tecnologia?

Il LED (light emitting diode - diodo a emissione luminosa) è un dispositivo che sfrutta le proprietà ottiche di materiali semi-conduttori per produrre fotoni, attraverso il fenomeno dell’emissione spontanea di luce.

Il primo LED è stato realizzato negli anni Sessanta. La tecnologia è quindi relativamente recente, ma i cambiamenti tecnologici verificatisi dagli anni ’60 a oggi sono rilevanti: i primi diodi erano solo di colore rosso, sono stati poi sviluppati LED a luce gialla e verde. A partire dagli anni ‘90 sono stati realizzati diodi con efficienza sempre più alta e in una gamma di colori sempre più vasta. Con i LED blu è stato possibile realizzare dispositivi che, integrando tre LED (rosso, verde e blu), generavano qualsiasi colore. 

Per quanto riguarda invece le applicazioni, i primi diodi rossi venivano utilizzati come indicatori nei circuiti elettronici e nei display. Poi, lo sviluppo della tecnologia ha diffuso i LED in molti campi tra i quali, di primaria importanza vi è l’illuminazione.

Vantaggi dei LED rispetto altre tecnologie

I vantaggi dei LED rispetto ad altre tecnologie sono:

  • la durata
  • costi di manutenzione (assenti o comunque molto ridotti)
  • elevato rendimento
  • luce pulita, priva di componenti IR e UV
  • la flessibilità di installazione del punto luce
  • funzionamento a bassissima tensione, quindi in sicurezza
  • accensione a freddo (fino a -40 °C)
  • insensibilità a umidità e vibrazioni
  • durata non influenzata dal numero di accensioni/spegnimenti
  • regolabili in corrente e frequenza.

Svantaggi dei LED rispetto altre tecnologie

Gli svantaggi dei LED rispetto ad altre tecnologie sono:

  • Bassi valori di flusso emesso
  • Necessità di accorpare più unità
  • Necessità di componenti ausiliari.

Va aggiunto che lo spettro luminoso dei LED varia molto in base alla tipologia e, se il LED viene usato per l’illuminazione, lo spettro può essere sfruttato anche al 100%.

Come leggere le schede tecniche dei sistemi contenenti LED

Nelle schede tecniche dei sistemi contenenti LED sono presenti diversi simboli che fanno riferimento a normative, direttive, standard che sono di seguito descritti.

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Classificazione degli apparecchi secondo il grado di protezione dalla scossa elettrica

Le classi di isolamento elettrico sono il raggruppamento omogeneo definito dall'IEC (International Electrotechnical Commission ) delle caratteristiche tecniche applicabili ad un dispositivo elettrico per limitare i rischi di folgorazione conseguenti ad un guasto dello stesso. Gli apparecchi possono essere classificati in:

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Grado di protezione (IP)

Il grado di protezione è un codice per identificare la protezione dell'apparecchio dai contatti accidentali e dalla penetrazione di polveri e umidità.

Il grado IP è indicato con due cifre caratteristiche più eventuali due lettere addizionali.

Codice IP 

Sistema di codificazione per indicare i gradi di protezione di un involucro contro l'accesso a parti pericolose, la penetrazione di corpi solidi estranei, e/o contro l'ingresso di acqua e che fornisce informazioni supplementari su tale protezione.

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Prima cifra caratteristica:

0 nessuna protezione

1 protetto contro corpi solidi superiori a 50 mm di diametro

2 protetto contro corpi solidi superiori a 12 mm di diametro

3 protetto contro corpi solidi superiori a 2,5 mm di diametro

4 protetto contro corpi solidi superiori a 1 mm di diametro

5 protetto contro le polveri (nessun deposito nocivo)

6 totalmente protetto contro le polveri

La seconda cifra indica il grado di protezione contro la penetrazione di liquidi.

IP Significato

0 nessuna protezione

1 protetto contro le cadute verticali di gocce d’acqua

2 protetto contro le cadute di gocce d’acqua o pioggia fino a 15° dalla verticale

3 protetto contro le cadute di gocce d’acqua o pioggia fino a 60° dalla verticale

4 protetto contro gli spruzzi d’acqua da tutte le direzioni

5 protetto contro i getti d’acqua

6 protetto contro i getti d’acqua potenti

7 protetto contro gli effetti delle immersioni temporanee

8 protetto contro gli effetti delle immersioni continue

9 Protetto contro i getti d’acqua ad alta pressione e a temperatura elevata

9k Protezione contro l'acqua nel caso di pulizia a vapore / ed alla pressione, vale solo per veicoli stradali

La lettera aggiuntiva indica il grado di protezione contro l'accesso a parti pericolose.

IP Significato

A protetto contro l’accesso con la mano

B protetto contro l’accesso il dito

C protetto contro l’accesso con attrezzo

D protetto contro l’accesso con filo

La lettera supplementare fornisce informazioni relative alla protezione del materiale.

IP Significato

H adatto per apparecchiatura ad alta tensione

M provato contro gli effetti dannosi dovuti all’ingresso d’acqua quando le parti mobili dell’apparecchiatura sono in moto

S provato contro gli effetti dannosi dovuti all’ingresso d’acqua quando le parti mobili dell’apparecchiatura non sono in moto

W adatto all’uso in condizioni atmosferiche specificate e dotato di misure o procedimenti addizionali.

La classificazione l'IP69K è stata sviluppata per i settori in cui è necessaria la protezione supplementare contro le alte pressioni e le alte temperature. Le applicazioni tipiche che richiedono questa classificazione sono relative ai veicoli. 

Esempio 1.

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Sistemi di illuminazione con grado di protezione IP40. Fonte: Fibretec srl

IP40: protetto contro corpi solidi superiori a 1 mm di diametro, nessuna protezione contro la penetrazione di liquidi.

Esempio 2.

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Sistemi di illuminazione con grado di protezione IP68. Fonte: Fibretec srl

IP68: totalmente protetto contro le polveri, protetto contro gli effetti delle immersioni continue.

Sistemi di alimentazione dei LED 

Gli alimentatori dei sistemi LED sono caratterizzati da tre parametri principali: 

  • potenza in W
  • corrente in mA su una o più uscite
  • tensione di uscita in V. 

La tensione di uscita non è fissa, ma è compresa tra un valore minimo e uno massimo, per garantire che la corrente si mantenga costantemente al suo valore nominale. La tensione fornita dipenderà dal tipo di LED impiegati e dal loro numero. 

Valori tipici di tensione sono 12/24V DC (ovvero 12 / 24 Volt in corrente continua, Direct Current)

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