LED: la sorgente luminosa del futuro, che proviene dal passato
←
→
Trascrizione del contenuto della pagina
Se il tuo browser non visualizza correttamente la pagina, ti preghiamo di leggere il contenuto della pagina quaggiù
LED
LED: la sorgente luminosa del futuro,
che proviene dal passato
LED: illumination source of tomorrow,
that comes from yesterday
Risale al 1920 la prima intuizione da parte di uno It was back in 1920 that a Russian scientist first
scienziato russo in merito a questa nuova sorgente glimpsed at the possibilities of this new source of
luminosa. Ma la nascita del LED può essere attribu- light. But the invention of LEDs can be attributed
ita a tutti gli effetti a Mr. Nick Holonyak Jr. che nel almost entirely to Mr. Nick Holonyak Jr., who built the
1962 ne mise a punto il primo esemplare funzio- first functioning prototype in 1962. The technology
nante. Gli studi in materia proseguirono fino agli continued to be studied until the nineties, when the
anni Novanta, quando il ricercatore giapponese Japanese researcher Shuji Nakamura succeeded in
Shuji Nakamura riuscì ad aumentare considere- considerably increasing of luminescence of blue and
volmente il flusso luminoso dei LED a luce blu e green LEDs, giving new impetus to the entire lighting
verde, dando un nuovo impulso all’intero mercato industry.
dell’illuminazione.
Grazie all’avvento di questa nuova tecnologia com- Thanks to expanding of this new technology, com-
binata con l’esperienza decennale maturata nel bined with decades of experience in the lighting
settore dell’illuminazione, il dipartimento di Ricerca sector in general, FAEL’s R&D department has been
e Sviluppo di Fael ha saputo sviluppare un’ampia able to develop a broad range of LED equipment
gamma di apparecchiature a LED dalle elevate with elevated technical and qualitative character-
caratteristiche tecniche e qualitative. istics. The energy efficiency and reliability of these
L’affidabilità e l’efficienza di queste apparecchia- devices, meticulously produced and tested in-house,
ture, progettate e testate meticolosamente inter- make them suitable for a wide range of applications.
namente, ne consentono l’utilizzo in diversi ambi- Transport links, historic town centers, monuments
ti applicativi. Vie di comunicazione, centri storici, and architectural details can be highlighted with
monumenti e particolari architettonici verranno this new and fascinating technology, combined with
messi in risalto grazie a questa nuova ed affascinan- impeccable planning and design executed by FAEL
te tecnologia unita all’impeccabile progettazione LUCE.
messa a punto da Fael LUCE.
17Light Emitting Diode (Led)
Il LED è un componente elettronico con una giun- LED is an electronic component with a semiconduc-
zione PN a semiconduttore. tor PN junction.
Quando esso viene alimentato, gli elettroni liberi When the diode is switched on, free electrons in the
presenti nello strato N del semiconduttore migrano N layer of the semiconductor migrate towards the
verso le lacune presenti nello strato P passando holes present in the P layer, passing through the PN
attraverso la giunzione PN. junction.
Junction p-n SILICIO
Zona P Zona N
lacona
p-type n-type elettrone
Fotoni
hole electron
In questo processo il led emette fotoni sotto forma During this process, LED emits photons in the form
di radiazione luminosa anche nel visibile (tra 380nm of radiant energy, including some in the visible spec-
e 780nm) (elettroluminescenza). trum (between 380nm and 780nm) (electrolumines-
cence).
Lunghezza d’onda (nm) Wavelength (nm)
380 400 500 600 700 780
Radiazione visibile
Visible radiation
Raggi/Rays Raggi/Rays Ultravioletto Infrarosso Onda radio
g c Ultraviolet Infrared Radio Wave
10 -14 10 -12 10 -10 10 -8 10 -6 10 -4 10 -2 1 10 2 10 4
(nm)
Fig. 1
Spettro elettromagnetico
Electromagnetic spectrum
18LED
La luce bianca è generata da un LED a luce blu e The white light is generated by a blue LED covered
una successiva copertura di fosfori gialli permette by yellow phosphor that transform part of the blue
di trasferire parte della luce blu in radiazione con light into longer wavelengths. This yields a white
lunghezza d’onda più lunga. In questo modo si beam of light, and according to the composition of
ottiene un fascio luminoso a luce bianca a seconda the conversion materials, the generated light can be
di come sono composti i materiali di conversione la warmer or colder.
temperatura di colore può variare generando una
luce calda oppure fredda.
100
80
60 5000K CCT
4000K - 5000K CCT
3000K CCT
40
20
Lunghezza d’onda
Wavelenght
0 (nm)
380 430 480 530 580 630 680 730 780
Fig. 2
Luce colorata e dinamica: COLORED AND DYNAMIC LIGHT:
versione RGB THE RGB VERSION
I LED sono in grado di riprodurre la luce in diversi LEDs can produce light of various colors. Colored
colori. I diodi colorati possono essere combinati diodes can be combined in clusters and controlled
in un cluster e comandati per generare arcobaleni to generate dynamic rainbows of light by using the
dinamici mediante la tecnica RGB. RGB system.
19Caratteristiche del LED
LED characteristics
Per ottenere apparecchi di illuminazione che siano In order to produce high-performance lighting equip-
performanti si utilizzano Power LED di ultima gene- ment, next generation Power LEDs are utilized. These
razione. Questi led hanno un’elevata efficienza in LEDs provide highly efficient luminous flux at output.
termini di flusso luminoso in uscita. However, this is not enough: the quality of the light
Tuttavia questo non basta, occorre tener presente produced must also be taken into consideration, as
anche la qualità della luce, misurata dall’indice di measured by the color rendering index (CRI) and the
resa cromatica (CRI) e della temperatura di colore, warmth of the color, measured in Kelvins.
misurata in gradi Kelvin.
Indice di resa cromatica (CRI) COLOR RENDERING INDEX (CRI)
Tale indice misura l’attitudine dei LED a riprodurre This index measures the degree to which the LEDs
fedelmente i colori degli oggetti o delle persone accurately reproduce the colors of the objects or
illuminate: questi colori infatti non dipendono solo people they illuminate: these colors, in fact, do not
dagli oggetti stessi, ma anche dalla composizione depend only on the objects, but on the wavelengths
spettrale della luce che li investe. of light that strike them.
Il valore di indice di resa cromatica, che va da 0 a The value of the chromatic rendering index, which
100, indicato anche con Ra oppure CRI, è ottenuto ranges from 0 to 100 and is also abbreviated as
comparando il led con un’opportuna sorgente stan- Ra or CRI, is obtained by comparing the LED with
dard campione; si registrano le differenze cromati- a standard light source; the chromatic variations
che su un diagramma di riferimento allorquando are recorded when a reference diagram in which a
vengono illuminate un certo numero di piastrine certain number of colored patches are illuminated.
di vari colori. The slighter the differences, the higher the value of
Minori sono tali differenze, migliore è l’indice gene- the source’s index of chromatic rendering (CRI).
rale di resa cromatica (CRI) della sorgente e, quindi, The chromatic rendering index of the LEDs used in
maggiore il valore dell’indice. FAEL equipment is always over 70. If we consider that
L’indice di resa cromatica delle sorgenti a led uti- the chromatic rendering index is inversely propor-
lizzate negli apparecchi Fael è sempre maggiore tional to the output, it is possible to achieve higher
di 70. Considerando che l’indice di resa cromatica index values, but at the cost of diminished output
è inversamente proporzionale al flusso in uscita, è (in lumens).
possibile richiedere valori Ra superiori, a scapito del The diagram in the figure below shows the CIE color
flusso in uscita. curve, created to plot every color visible to the human
Il diagramma rappresentato nella figura sottostan- eye by assigning each two coordinates: x and y.
te, mostra lo spazio colore CIE creato per definire
tramite le coordinate x, y ogni colore visibile all’oc-
chio umano.
Fig. 3
Diagramma cromatico Chromaticity Diagram
y
520
0,8
540
500
0,6 560
580
0,4 600
620
640
750
480
0,2
460 x
440 380
0,2 0,4 0,6 0,8
20LED
Temperatura di colore COLOR TEMPERATURE
In illuminotecnica la temperatura di colore è un In illumination engineering, the temperature of a
valore espresso in gradi Kelvin, utilizzato per indica- color is expressed in Kelvin degrees, and describes
re la tonalità della luce. La scala dei valori è compre- the tonality of the light. The scale ranges from 1600K
sa in un range fra 1600K e 16000K . to 16000K.
Un valore basso di temperatura di colore indica una A low temperature value indicates a warm hue (tend-
tonalità calda (tendente al giallo - rosso).Valori ele- ing towards yellow-red), while higher values are
vati denotano invece una tonalità fredda (tendente associated with colder tonalities (tending towards
al blu). blue).
Ad esempio nell’illuminazione pubblica vengono For example, for public street lighting the color tem-
scelte temperature di colore dei led da 4000K a perature of the LEDs chosen ranges from 4000K to
6000K. 6000K.
La temperatura di colore delle sorgenti a led utiliz- The color temperature of the LED sources used in
zate negli apparecchi Fael è sempre tra i 4000 e i FAEL equipment is always between 4000 and 5000K,
5000K, a seconda del tipo di apparecchio. Su richie- depending on the type of device. On request, other
sta altre temperature di colore. color temperatures can be arranged.
1600K 4000K 8000K 12000K 16000K
Fig. 4
ELLISSI DI MacAdam MacAdam ELLIPSE
Per definire la tolleranza accettabile in termini di To define an acceptable tolerance in terms of color
deviazione del colore, tutti i produttori di LED deviation, all LED producers have adopted the
hanno adottato le ellissi di MacAdam e la misura MacAdam Ellipse and the SDCM (Standard Deviation
SDCM (Standard Deviation of Colour Matching - of Color Matching), which measures chromatic con-
deviazione standard della corrispondenza colore) sistency, subdivided in 7 steps.
della consistenza cromatica, suddivisa in 7 steps. The color variations comprised within the 3rd step
Per l’occhio umano, le variazioni di colore entro il 3° of the MacAdam ellipse cannot be perceived by the
step dell’ellisse MacAdam sono impercettibili. human eye.
Luce delicata DELICATE LIGHT
La luce emessa dai LED non contiene infrarossi The light emitted by LEDs contains no infrared or
né ultravioletti. La loro superficie sviluppa poco ultraviolet wavelengths. Their surface develops lit-
calore e quindi si presta all’illuminazione di oggetti tle heat and is thus ideal for illuminating delicate
delicati. objects.
ELLISSI DI MacAdam 7 Step
MacAdam ELLIPSE
4 Step
2 Step
3200K 2700K
21Dissipazione termica
Thermal dissipation
Il led è un componente ottimo se utilizzato e fatto LED can be an excellent component if used prop-
funzionare nel migliore dei modi. erly. In the lighting design stage, one must take into
In fase di progettazione dei corpi illuminanti è neces- consideration that LEDs produce heat and, in order
sario tenere in considerazione che il led ha un proprio to ensure their proper functioning, this heat must
riscaldamento interno e, per garantirne un corretto be dissipated. In fact, if the junction temperature
funzionamento, è necessario dissipare verso l’ester- becomes too high inside the device, the output may
no tale calore. Un’elevata temperatura di giunzione be affected, and the LEDs themselves may be perma-
dei led all’interno dell’apparecchio, infatti, può pre- nently damaged.
giudicare sia il mantenimento del flusso che la vita FAEL floodlights are designed to provide excellent heat
stessa dei led. dissipation, prolonging the life of the LED devices.
I corpi illuminanti Fael sono studiati per garantire Dissipation of the heat produced is accomplished
l’ottimale dissipamento del calore prodotto dai led, thanks to systems designed in-house, utilizing ther-
prolungando conseguentemente la vita dell’appa- mal interfaces and superconductors, as well as next-
recchio. Tale dissipazione viene assicurata sia grazie generation LEDs with low heat resistance, which thus
a sistemi di dissipazione progettati internamen- generate less heat.
te con interfacce termiche e materiali ad elevata The LEDs are mounted on a patented aluminum
conducibilità termica, sia grazie all’utilizzo di led printed circuit with a dielectric ceramic, guaran-
di ultima generazione che presentano una bassa teeing excellent heat dissipation and known as an
resistenza termica e quindi un contenuto auto MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board), developed
riscaldamento. in-house, using the “pick and place” system. The
I led sono montati con il sistema “pick and place” dielectric material retains both its electrical insulat-
su un circuito stampato in alluminio con dielettrico ing capacity and its thermal conductivity unaltered
ceramico brevettato, altamente dissipante termica- over time.
mente MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board), The thermal interfaces between the LED layers and
progettato internamente. the bodies are selected with low thermal resistance.
Il materiale dielettrico mantiene nel tempo sia le Studies of the materials and constant testing during
proprietà isolanti elettriche sia le caratteristiche the design stage resulted in highly efficient devices
termoconduttive. that minimize the temperatures at which the LEDs
Le interfacce termiche tra le piastre led e i corpi function. The FAEL Design department also utilizes
sono selezionate con resistenze termiche ridotte. advanced thermal simulation software, which con-
Lo studio dei materiali ed i continui test in fase di tributes to optimizing performance by identifying
progettazione hanno permesso di ottenere elevate the best solutions for achieving the desired objective.
efficienze degli apparecchi, minimizzando la tem-
perature di funzionamento dei led.
Il dipartimento di progettazione Fael si avvale inol-
tre di avanzati software di simulazione termica, che
ottimizzano la progettazione trovando le migliori
soluzioni allo scopo prefissato.
Fig. 6 Fig. 7
Immagine ad infrarossi con termocamera Simulazione termica
Infrared image with thermo camera Thermal simulation
22Puoi anche leggere
