GUIDA L.E.D. cosa sono e come funzionano.

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Blume

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28 Ottobre 2018
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Tutti conosciamo i Led, sono facilmente reperibili e li troviamo applicati ad una miriade di progetti; da quelli più professionali fino ad arrivare agli strumenti d'uso quotidiano. I loro colori brillanti li rendono adatti ad ogni utilizzo e senza dubbio di piacevole impatto visivo. Il funzionamento però non è banale come si può pensare, bensì risulta essere molto affascinante. Vediamo insieme come sono formati e come lavorano i Led, analizziamo gli usi e il funzionamento di questi piccoli e preziosi diodi.

Cosa sono i Led:

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LED è l'acronimo di "light-emitting diode" ovvero diodo ad emissione luminosa.
I led lavorano esattamente come molti altri diodi, sono dei semiconduttori costituiti nella maggior parte dei casi da arseniuro di gallio (GaAs), fosfuro di gallio (GaP) o arseniuro di fosfuro di gallio (GaAsP). Questo tipo di semiconduttori ha la particolarità di poter essere assottigliato fino a 0,5 micron. Un micron corrisponde esattamente a un millesimo di millimetro, da qui deriva la possibilità di realizzare un prodotto molto piccolo.

Possiamo quindi affermare che i LED sono uno speciale tipo di diodi a giunzione p-n, formati da un sottile strato di materiale semiconduttore drogato.

I LED devono essere alimentati a corrente costante e polarizzata. Per ottenere questo risultato si può utilizzare un generatore di corrente o più semplicemente una resistenza di valore appropriato da mettere in serie al LED in modo da limitare la corrente per una data tensione di alimentazione.
I diodi ad emissione luminosa LED hanno saputo imporsi sul mercato grazie al basso prezzo, alla elevata efficienza ed alla loro affidabilità.


E' bene ricordare che il primo LED è stato sviluppato nel 1962 da Nick Holonyak Jr. un inventore statunitense.

Come funzionano i led:

Il dispositivo in questione, LED, sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori (citati in precedenza) per produrre fotoni a partire dalla ricombinazione di coppie elettrone, lacuna.
Per capire il funzionamento di un diodo led prendiamo in considerazione che la luce è una forma di energia e che tale energia viene rilasciata da un atomo. La luce come tutti ben sapete è composta da delle piccole particelle, le quali vengono chiamate fotoni. Ora supponiamo che in un led ci siano diversi atomi con diversi elettroni che girano intorno al nucleo sulle proprie orbite, ovviamente a seconda dell'orbita che occupa un elettrone sarà più o meno carico di energia (l'energia è direttamente proporzionale alla larghezza dell'orbita).

Quando uno di questi elettroni passa da un orbita larga ad una inferiore andando a riempire una lacuna Positiva perde un po' della sua energia ed ecco svelato il mistero: da qui deriva la luce che vediamo, ovvero dalla perdita di energia sotto forma di fotone. Più energia perde l'elettrone che si sposta (ad esempio con un calo di orbita elevato) maggiore sarà la frequenza della luce emessa, da qui si determina il colore della luce stessa.

Dunque abbiamo detto che con la perdita di energia durante il passaggio da un'orbita all'altra si determina il colore della luce, ora la domanda sorge spontanea: e se noi volessimo produrre della luce bianca? C'è da dire innanzitutto che la luce bianca non è un colore ma bensì la combinazione di molti colori. Un modo per ottenere questo risultato potrebbe essere quello di utilizzare un LED RGB e mescolare i colori rosso, verde e blu per fare il bianco, ma questo richiederebbe un certo controllo sui vari LED molto difficile da realizzare.

Esiste però un altro metodo più semplice e veloce per ottenere della luce bianca da un Led ed è quello di applicare alcuni strati di fosforo sulla cima del Led stesso.
Solitamente se ne sceglie uno di colore blu; tali strati hanno la funzione di spostare la lunghezza d'onda della luce che li attraversa e riprodurre la luce bianca. Il funzionamento è molto simile a quello delle luci fluorescenti.
 
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