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Diodo Led

Indice Argomento Corrente

1) Colore del led e materiale impiegato nella costruzione (esempio indicativo perché in rapida evoluzione)

2) Il diodo led a luce bianca

3) Caratteristiche e peculiarità dei diodi LED da considerare in fase di progetto

4) Formati e principali colori dei diodi LED per segnalazione

5) Diodi led per illuminazione

6) Forme e dimensioni classiche dei LED

7) Circuito di misura delle caratteristiche elettriche

8) Impieghi particolari del diodo led

E' un componente universalmente utilizzato in illuminotecnica come lampada, come indicatore (spia) nelle apparecchiature e come display numerico negli strumenti di misura. Ha la caratteristica di emettere luce se polarizzato direttamente. Negli ultimi anni è impiegato soprattutto nei sistemi di illuminazione, grazie alla ricerca si è giunti a diodi led con rendimenti di conversione molto alti, nel migliore dei casi anche più alto delle lampade a scarica. LED è l'acronimo di Light Emitting Diode (diodo ad emissione luminosa).

1 - Colore del led e materiale impiegato nella costruzione (esempio indicativo perché in rapida evoluzione)

Materiale	Colore luce	Lunghezza Onda (nm)	Banda Passante (nm)	Tensione di soglia diretta a 20mA/25°C
SiC/GaN (Carburo di Silicio/Nitrito di Gallio)	Ultra Blu	430		3,8V
SiC/GaN (Carburo di Silicio/Nitrito di Gallio)	Super Blu	470		3,6V
GaP-GaP (Fosfuro di Gallio)	Verde puro	555	25	2,1V
GaP-GaP (Fosfuro di Gallio)	Verde alta efficienza	565		2,1V
InGaAlP (Indio Gallio Alluminio Fosfuro)	Giallo Limone	574		2,4V
GaAsP-GaP (Fosfuro Arseniuro di Gallio/ Fosfuro di Gallio)	Arancio	610	35	2,1V
GaAlAs-GaAlAs (Arseniuro di Alluminio di Gallio)	Rosso	660	25	2,2V
GaAlAs-GaAs (Arseniuro di Alluminio di Gallio / Arseniuro di Gallio)	Rosso	700	25	2,2V
GaAlAs-GaAlAs (Arseniuro di Alluminio di Gallio)	Infrarosso	880	80	1,7V
GaAs-GaAs (Arseniuro di Gallio)	Infrarosso	940	45	1,7V

2 - Il diodo led a luce bianca

Ci sono due modi per produrre questo tipo di luce: Il primo prevede la miscelazione della luce di tre diverse sorgenti nelle giuste proporzioni in sintesi additiva (RGB), il secondo metodo consiste nell'eccitare dei fosfori tramite un led a luce blu o ultravioletta.

3 - Caratteristiche e peculiarità dei diodi LED da considerare in fase di progetto

• Il diodo led quando polarizzato direttamente con una tensione uguale o leggermente superiore a quella di soglia diretta (che dipende dal tipo di led) viene attraversato da una corrente ed emette luce.

• Una caratteristica secondaria dei diodi led è se polarizzati inversamente colpiti da luce si comportano (con una efficienza abbastanza scarsa) come un fotodiodo. In genere presentano una maggiore sensibilità verso il tipo di luce per la quale sono stati costruiti.

• Un altro impiego atipico ma abbastanza usato è utilizzarlo come riferimento di tensione in polarizzazione diretta (come se fosse uno zener). Per ottenere tensioni di riferimento diverse occorre accoppiarne diversi (in serie) anche di diversi colori a patto che abbiano la stessa corrente massima di lavoro. Si possono accoppiare in serie anche a zener e diodi rettificatori.

• Il diodo led sopporta una tensione inversa abbastanza bassa, in genere 5 Volt, quindi se deve essere sottoposto a forti tensioni inverse mettetelo in serie ad un diodo rettificatore.

• La durata di un led è di solito molto migliore di quella di una analoga lampada ad incandescenza e in qualche caso anche migliore delle lampadine a scarica nel gas. Occorre tuttavia precisare che esistono anche led di pessima qualità che hanno una durata inferiore alle 1000 ore, specie per quello che riguarda il colore bianco.

• Il LED come anche il diodo zener è fonte di rumore bianco quando in conduzione. Quindi si può usare anche in questa veste.

4 - Formati e principali colori dei diodi LED per segnalazione

Diodi led con contenitore trasparente. I led ultima generazione hanno questo tipo di contenitore indipendentemente dal tipo di luce emessa.	Diodi led RGB. Hanno a terminali, uno comune e gli altri 3 uno per ogni colore. Dosando l'intensità dei singoli colori è possibile ottenere tutte le tonalità di colore.	Diodi led RGB. Hanno a terminali, uno comune e gli altri 3 uno per ogni colore. Dosando l'intensità dei singoli colori è possibile ottenere tutte le tonalità di colore.

Diodi led con contenitore colorato di svariati colori (rosso, verde, giallo)	Diodi led con contenitore colorato di svariati colori (rosso, verde, giallo)	Diodi led con contenitore colorato di svariati colori (rosso, verde, giallo)

Diodi led impiegati come illuminatori in una scheda colorimetro digitale.	Diodo led verde acceso.	Diodo led blu acceso.

Diodo led verde acceso.	Diodo led rosso acceso.	Diodo led giallo acceso.

Diodo led ambra acceso.	Diodo led blu acceso.	Diodo led verde acceso.

5 - Diodi led per illuminazione

Diodi led per illuminazione con contenitore smt. Sono presenti 3 diodi led per ogni contenitore e sono assemblati per costituire una lampada led a luce bianca.

Led COB (chips on board). Si tratta di una matrice di led montati su una superficie che ne consente il raffreddamento in unione con un dispositivo in grado di smaltire il calore, come ad esempio una aletta di raffreddamento e una ventola. La grande densità di led per unità di superficie ne fa degli ottimi sistemi di illuminazione con un ingombro molto ridotto.

Led COB (chips on board) da 10W privo dell'aletta di raffreddamento, visto dal fianco. Per l'impiego continuo occorre corredarlo di aletta di raffreddamento.	Led COB (chips on board) da 10W privo dell'aletta di raffreddamento, visto di fronte.	Led COB (chips on board) da 10W privo dell'aletta di raffreddamento, visto da dietro (contatto termico per dissipazione di calore).

Diodi led impiegati in dei display a sette segmenti. Ne esistono di diversi colori e dimensioni.

6 - Forme e dimensioni classiche dei LED

I led più diffusi sono quelli smt per le lampade da illuminazione, se non altro per il numero notevole utilizzato in ogni singola lampada. Quelli più classici invece sono quelli tondi da 3 o 5 mm di diametro. Ma vi sono di tutte le forma e dimensioni, a sezione quadrata, triangolare, rettangolare, cilindrica.

7 - Circuito di misura delle caratteristiche elettriche

Circuito per il rilievo delle caratteristiche di un diodo led in polarizzazione diretta ed inversa. La misura va effettuata a 25°C di temperatura e mettendo il led in un ambiente buio (specie per misurare la caratteristica inversa). La resistenza R2 serve per limitare la corrente che passa nel led. Da notare che per la caratteristica inversa si usa un microAmperometro in serie al led mentre per la caratteristica diretta di usa un milliAmperometro.

La procedura è la solita (in riferimento alla figura sopra) punto a punto partendo da una tensione di 0V e arrivando ad una tensione tale da far scorrere nel led la corrente nominale, per quello che riguarda la polarizzazione diretta, mentre per la polarizzazione inversa si aumenta la tensione fino alla rottura (breakdown) poi si continua mantenendo sempre la corrente in un range accettabile per l'integrità del componente. Si rileva per ogni valore di tensione il valore della corrente e si riportano i dati su un piano cartesiano.

La curva che si ottiene è quella comune a tutti gli altri diodi semiconduttori, l'unica cosa interessante è la tensione di accensione che varia da colore a colore. Un parametro che si può facilmente estrapolare da questo grafico è la resistenza differenziale del diodo che è data, nel punto lineare della conduzione dal rapporto fra l'incremento della tensione fratto l'incremento della corrente corrispondente.

8 - Impieghi particolari del diodo led

I diodi led hanno delle caratteristiche tali, riferendoci alla curva di funzionamento che possono in qualche caso essere impiegati come diodi zener utilizzando la caratteristica diretta (o polarizzazione diretta). Scegliendo una giusta combinazione di colore e numero è possibile costruire dei circuiti in cui fungono sia da diodi di segnalazione che da diodi zener. Praticamente un diodo zener che si illumina quando funziona. Nello schema a sinistra i diodi led sono posti in serie per ottenere una tensione di polarizzazione della griglia che è la somma di quella dei due led. Ck in questo caso serve per eliminare il rumore che potrebbe essere prodotto dai led e la reazione in corrente serie derivante dalla resistenza serie dei led che, anche se piccola, ha la sua influenza.

Un altro possibile impiego del diodo led è come feedback di tipo ottico accoppiato ad una fotoresistenza per realizzare dei compressori di dinamica, dei controlli automatici di guadagno completamente isolati o per disattivare alcune sezioni del circuito ponendo la fotoresistenza in serie o il parallelo al segnale.
In pratica si realizzavano dei fotoaccoppiatori lineari.
Questo tipo di impiego è comune, per la facilità di progettazione, in molti circuiti valvolari.