Cos'è diodo led?

Diodo LED (Light Emitting Diode)

Un diodo LED (Light Emitting Diode) è un dispositivo a semiconduttore che emette luce quando una corrente elettrica lo attraversa in direzione diretta. È un tipo speciale di diodo che sfrutta il fenomeno dell'elettroluminescenza per produrre luce.

Principi di Funzionamento:

Il funzionamento di un LED si basa sul principio della ricombinazione di elettroni e lacune nella giunzione p-n del semiconduttore. Quando una tensione positiva (diretta) viene applicata al LED, gli elettroni dalla regione n e le lacune dalla regione p vengono spinti verso la giunzione. Quando un elettrone si ricombina con una lacuna, rilascia energia sotto forma di un fotone (particella di luce). La lunghezza d'onda, e quindi il colore, della luce emessa dipende dall'energia della banda proibita del materiale semiconduttore. Per ulteriori dettagli sul principio di funzionamento, si può consultare https://it.wikiwhat.page/kavramlar/principio%20di%20funzionamento%20LED.

Componenti Chiave e Materiali:

• Semiconduttore: Il materiale semiconduttore utilizzato determina il colore della luce emessa. Comunemente utilizzati sono composti come il Gallio arseniuro fosfuro (GaAsP), il Gallio fosfuro (GaP), l'Alluminio gallio indio fosfuro (AlGaInP) e il Nitruro di gallio indio (InGaN). La scelta del materiale influenza direttamente la https://it.wikiwhat.page/kavramlar/lunghezza%20d'onda%20LED e, quindi, il colore.
• Giunzione P-N: La giunzione p-n è la regione cruciale dove avviene la ricombinazione elettrone-lacuna e l'emissione di luce. È formata dalla giunzione di un semiconduttore di tipo p e un semiconduttore di tipo n.
• Contatti: I contatti metallici permettono il collegamento del LED al circuito elettrico.
• Lente/Resina: Spesso, i LED sono incapsulati in una lente o resina che protegge il semiconduttore e aiuta a focalizzare la luce emessa.

Caratteristiche Elettriche:

• Tensione Diretta (Forward Voltage, Vf): È la tensione necessaria per far condurre il LED e farlo emettere luce. La Vf varia a seconda del colore del LED e del materiale semiconduttore. Solitamente, è compresa tra 1.8V e 3.3V.
• Corrente Diretta (Forward Current, If): È la corrente che scorre attraverso il LED quando è polarizzato direttamente. È importante non superare la corrente massima consentita per evitare danni al LED. Tipicamente varia da 10mA a 30mA per LED standard.
• Corrente di Perdita Inversa (Reverse Leakage Current, Ir): È una piccola corrente che scorre attraverso il LED quando è polarizzato inversamente. Idealmente, dovrebbe essere molto piccola (nell'ordine dei microampere).

Vantaggi:

• Efficienza Energetica: I LED sono molto più efficienti delle lampade a incandescenza e alogene, convertendo una maggiore percentuale di energia elettrica in luce. Per approfondire l'efficienza energetica si può consultare https://it.wikiwhat.page/kavramlar/efficienza%20energetica%20LED.
• Lunga Durata: I LED hanno una durata di vita molto più lunga rispetto alle lampade tradizionali, tipicamente tra 25.000 e 100.000 ore.
• Dimensioni Ridotte: I LED sono disponibili in diverse dimensioni e forme, rendendoli adatti a una vasta gamma di applicazioni.
• Accensione Rapida: I LED si accendono istantaneamente, senza bisogno di riscaldamento.
• Robustezza: I LED sono più resistenti agli urti e alle vibrazioni rispetto alle lampade tradizionali.
• Controllo del Colore: I LED possono emettere luce di diversi colori senza bisogno di filtri.

Svantaggi:

• Costo Iniziale: Il costo iniziale dei LED può essere superiore a quello delle lampade tradizionali, ma il costo totale di proprietà è spesso inferiore grazie alla maggiore durata e all'efficienza energetica.
• Sensibilità alla Temperatura: Le prestazioni dei LED possono essere influenzate dalla temperatura.
• Dipendenza dalla Corrente: La luminosità dei LED dipende dalla corrente che li attraversa, quindi è necessario un controllo preciso della corrente.
• Radiazione Blu (nei LED Bianchi): Alcuni LED bianchi emettono una quantità significativa di luce blu, che può essere dannosa per la retina se si è esposti per lunghi periodi.

Applicazioni:

I LED hanno una vasta gamma di applicazioni, tra cui:

• Illuminazione: Illuminazione domestica, illuminazione stradale, illuminazione industriale.
• Display: Display a LED, schermi televisivi, smartphone.
• Indicatori: Indicatori di stato, spie luminose.
• Segnaletica: Segnali stradali, semafori.
• Retroilluminazione: Retroilluminazione di schermi LCD.
• Settore Automotive: Luci di stop, indicatori di direzione, fari.
• Comunicazioni: Trasmissione di dati tramite luce visibile (Li-Fi).

Considerazioni sul Circuito:

È fondamentale utilizzare una resistenza in serie con il LED per limitare la corrente e proteggerlo da sovratensioni. Il valore della resistenza deve essere calcolato in base alla tensione di alimentazione, alla tensione diretta del LED e alla corrente desiderata. Non collegare mai un LED direttamente a una fonte di alimentazione senza una resistenza limitatrice. È anche possibile utilizzare circuiti integrati specializzati (LED driver) per controllare la corrente e la luminosità dei LED. Per calcolare la resistenza si può consultare https://it.wikiwhat.page/kavramlar/calcolo%20resistenza%20LED.