La tecnologia LED per l’Illuminazione

Nell’ottica dell’efficientamento energetico degli edifici, anche nel settore dell’illuminazione si è cercato di ridurre i consumi di energia, ricorrendo alla domotica, ossia i controllo intelligente ed automatizzato dei dispositivi e, negli ultimi anni, con l’impiego dell’illuminazione a LED, che permette di abbattere consumi e costi. Ma cosa sono i LED?

I LED (Light Emitting Diode) sono dispositivi realizzati in materiale semiconduttore optoelettronici che emettono luce quando sono attraversati da una corrente elettrica continua: la conversione della corrente da alternata (dell’alimentazione) in continua (per il funzionamento del LED) è effettuata dal driver inglobato nel dispositivo.

La struttura del LED è quella di una tipica giunzione p-n che, sottoposta ad una tensione diretta, abbatte la barriera di potenziale della giunzione e permette la ricombinazione di elettroni e lacune: durante questo processo viene emessa luce. Il funzionamento risulta essere inverso rispetto alle celle fotovoltaiche, che convertono l’energia luminosa del sole in energia elettrica.

La principale caratteristica dei LED è la capacità di opporre una bassa resistenza al passaggio della corrente, in modo da ridurre le perdite per effetto Joule ed aumentare il rendimento del processo di conversione. Inoltre, i costi di manutenzione sono ridotti e la vita media delle lampade è più elevata rispetto alle altri sorgenti luminose in commercio.

Dal punto di vista fotometrico, la luce prodotta risulta essere completamente priva di infrarossi e ultravioletti e ciò rende i LED adatti anche all’illuminazione di oggetti sensibili alla radiazioni, come opere d’arte antiche o monumenti.

Impiegando materiali semiconduttori differenti, è possibile variare la lunghezza d’onda della luce emessa, ossia il colore: i primi LED realizzati negli anni ‘60 erano rossi, in seguito furono realizzati in altri colori come il giallo e il verde, mentre più recente è la costruzione del LED blu è valsa il Nobel nel 2014 agli scienziati Akasaki, Amano e Nakamura. La luce bianca, che possiamo trovare, ad esempio, nel flash degli smartphone, si ottiene componendo i fasci emessi da led verdi, rossi e blu oppure facendo filtrare la luce emessa da un diodo blu attraverso uno strato di sostanze fluorescenti.

Vi sono varie configurazioni in cui è possibile trovare i LED: singolarmente, in moduli chiamati “arrays”o nei formati delle lampade ad incandescenza ed alogene, per permetterne la progressiva sostituzione. Uno svantaggio del formato modulare è quello di sviluppare parecchio calore, difficile da disperdere date le esigue dimensioni di dispositivi: si pensa, però, di sfruttare tale calore utilizzando celle di Peltier, che impiegano l’effetto Seebeck, ossia da una differenza di temperatura permettono di ottenere una differenza di tensione.

Una tecnologia che sfrutta lo stesso principio sono le lampade OLED, realizzate con strati di materiali semiconduttori organici che hanno la caratteristica di svilupparsi in superficie, permettendo una maggiore integrazione delle sorgenti luminose con gli arredi, nonché applicazioni innovative.

L’impiego della tecnologia LED permette non solo la riduzione dei costi ma apre la strada all’utilizzo di varie tecnologie per permettere anche il recupero di energia, ottenendo un importante risultato nell’ambito della riduzione del risparmio energetico.