Il diodo LED Le prove pratiche - gonellaluce.it

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disponibile LED da cinque watt con una efficienza luminosa di 18-22 lumen per watt [lm/W), per confronto, una tradizionale lampadina ad incandescenza da 60-100W produce circa 15 lm/W, e le luci fluorescenti standard producono fino a 100 lm/W. Un problema ricorrente e' che l'efficienza cade drammaticamente con l'aumento della corrente. Questo effetto e' noto come caduta e effettivamente limita la potenza luminosa dei LED, aumentando il riscaldamento piu' della potenza luminosa quando si incrementa la corrente. Nel settembre del 2003, un nuovo tipo di LED blu e' stata presentato dalla societa' Cree, Inc. per fornire 24 MW a 20 milliampere [mA], ed ha prodotto un componente commerciale a luce bianca ch eroga 65 lm/W a 20 mA, diventando il LED bianco piu' luminosa disponibile in commercio al momento, e piu' di quattro volte piu' efficienti delle lampade a incandescenza standard (2005). Nel 2006 e' stato presentato un prototipo di LED bianco con efficacia record con di 131 lm/W a 20 mA, anche la Seoul Semiconductor ha pianificato LED da 135 lm/W entro il 2007 e 145 lm/W entro il 2008, che sarebbe in avvicinamento a un ordine di grandezza in piu' delle lampade a incandescenza standard e meglio anche delle lampade fluorescenti standard, Nichia Corporation ha sviluppato un LED bianco con efficienza luminosa di 150 lm/W con corrente di 20 mA. I LED ad alta potenza (1 watt o superiore) sono necessari per applicazioni reali di illuminazione generale, le correnti di funzionamento tipiche per questi dispositivi iniziano a 350 mA. Si noti che questi incrementi di efficienza sono solo per il LED tenuto a bassa temperatura in un laboratorio, ma nelle applicazioni di illuminazione che operano a temperature piu' elevate e con le perdite del circuito di azionamento, le efficienze sono molto piu' basse. La sperimentazione da parte del DOE (United States Department of Energy) di lampade LED commerciali progettate per sostituire le lampade ad incandescenza o le lampade fluorescenti compatte hanno mostrato che l'efficacia media e' stata ancora di circa 46 lm/W nel 2009 (durante i test le prestazioni variavano dai 17 lm/W a 79 lm/W). Cree ha emesso un comunicato stampa il 3 febbraio 2010, circa un prototipo di LED in laboratorio che raggiungere 208 lumen per watt a temperatura ambiente, il correlato temperatura di colore e' stato segnalato per essere a 4579 K (Luce emessa dal corpo nero a 4579k). Torna all'indice Tempi di vita e guasti I dispositivi allo stato solido, come i LED sono oggetti di usura molto limitata se impiegati a basse correnti e a basse temperature, molti dei LED prodotti negli anni 1970 e 1980 sono ancora oggi in servizio. I tempi di vita tipici riportati sono da 25.000 a 100.000 ore, ma il calore e le impostazioni della corrente possono estendere o accorciare questo tempo in modo significativo. Il sintomo piu' comune di un LED (o di laser a semiconduttore) di una incipiente rottura e' la graduale riduzione della emissione di luce e la perdita di efficienza, i guasti improvvisi, per quanto rari, possono pure verificarsi. I primi LED rossi erano noti per la loro breve vita, ma con lo sviluppo di LED ad alta potenza i dispositivi sono sottoposti a temperature di giunzione piu' alte e maggiori densita' di corrente rispetto ai dispositivi tradizionali, cio' e' causa di stress del materiale e puo' causare precoce degrado della luce in uscita. Per classificare quantitativamente i tempi di vita in un modo standardizzato e' stato suggerito di utilizzare i termini L75 e L50 che e' il tempo che ci vorra' un dato LED per raggiungere rispettivamente il 75% e il 50% di emissione di luce. Come per gli altri dispositivi di illuminazione, la prestazione del LED dipende dalla temperatura, le valutazioni pubblicate dalla maggior parte dei produttori di LED sono per una temperatura di esercizio di 25° C. I LED utilizzati all'esterno, come segnali stradali o illuminazione di lucernari che vengono utilizzati nei climi dove la temperatura entro l'apparecchio diventa molto calda, potrebbe aversi una intensita' di segnale basso o addirittura una rottura. I LED aumentano la loro potenza luminosa a temperature fredde, ed il livellamento a seconda del tipo e' a circa-30C, di conseguenza, la tecnologia LED puo' essere un buon sostituto in settori come l'illuminazione dei frigoriferi nei supermercati che durera' piu' a lungo rispetto ad altre tecnologie, poiché i LED generano meno calore delle lampadine ad incandescenza, ma sono una tecnologia a basso consumo energetico da utilizzare in tali contesti. D'altra parte, dato che non generano molto calore, ghiaccio e neve possono accumularsi sulla illuminazione a LED nei climi piu' freddi, la mancanza di produzione di calore disperso ha causato a volte notevoli problemi con i semafori e la illuminazione aeroportuale delle piste nei siti coperti di
neve, anche se alcune ricerche sono state fatte per cercare di sviluppare tecnologie per dissipare il calore o per il trasferimento di calore alle zone di supporto del corpo illuminante. Torna all'indice Colori, caratteristiche e materiali I LED convenzionali sono realizzati da una varieta' di materiali inorganici semiconduttori, nelle tabelle ho cercato di fornire i dati a mia disposizione. Colori e caratteristiche dei led Torna all'indice LED blu ed ultravioletto. Il primo LED blu ad alta luminosita' e' stato prodotto da Shuji Nakamura della Nichia Corporation e usava GaN basandosi sugli sviluppi del GaN con nucleazione su substrati di zaffiro e la dimostrazione del doping di tipo-p di Gan, che sono stati sviluppati da Isamu Akasaki e H. Amano a Nagoya. Nel 1995, Alberto Barbieri presso l'Universita' di Cardiff Laboratory (GB) ha indagato l'efficienza e l'affidabilita' dei LED ad alta luminosita' e ha dimostrato un risultato veramente impressionante, utilizzando un contatto trasparente a base di ossido di indio e stagno (ITO) per il LED (AlGaInP / GaAs). L'esistenza di LED blu e led ad alta efficienza hanno rapidamente portato allo sviluppo dei primi LED bianchi, che occupavano un Y3Al5O12: CE, o "YAG", il rivestimento al fosforo per mescolare la luce gialla (down-convertita) con il blu per la produzione di luce che appare bianca. A Nakamura e' stato assegnato il Millennium Technology Prize 2006 per la sua invenzione. Nel febbraio 2008 l'universita' Bilkent in Turchia segnalato 300 lumen di luce visibile per watt di efficenza luminosa (non per watt elettrici) e la luce calda utilizzando nanocristalli. Nel 2009, ricercatori della Cambridge University ha riferito un processo per la coltivazione di nitruro di gallio (GaN) LED sul silicio. I costi potrebbero essere ridotti fino al 90% utilizzando wafer di silicio da sei pollici invece di wafer di zaffiro da due pollici. La squadra e' stata guidata da Colin Humphreys. I primi LED blu sono state fatti nel 1971 da Jacques Pankove (inventore dei LED al nitruro di gallio) presso i laboratori RCA, questi dispositivi avevano una uscita troppo debole per essere di grande utilita' pratica. Tuttavia, i primi LED blu trovano impiego in alcune applicazioni a bassa intensita', come indicatori di luci abbaglianti nelle autovetture. Alla fine del 1980 le scoperte chiave sulla crescita epitassiale del GaN ed il drogaggio di tipo-p ha inaugurato l'epoca moderna dei dispositivi optoelettronici basati su GaN, Sulla base di questo lavoro, nel 1993, sono stati commercializzati diodi blu ad alta luminosita', ed alla fine degli anni 1990, Il LED blu era diventato ampiamente disponibile. I LED blu ad alta intensita' hanno una regione attiva costituita da uno o piu' pozzi quantici di InGaN inseriti tra spessi strati di GaN, chiamato rivestimento di strati, variando la frazione relativa Inn-GaN in pozzi quantici di InGaN, l'emissione luminosa puo' essere variata dal viola al giallo ambrato. Il nitruro di gallio alluminio (AlGaN) con variazioni frazionarie di AlN puo' essere usato per fabbricare il rivestimento ed il pozzo quantico a strati per i LED ultravioletti, ma questi dispositivi non hanno ancora raggiunto il livello di efficienza e di maturita' tecnologica dei dispositivi InGaN GaN blu / verde. Se nel pozzo quantico attivo gli strati sono di GaN in opposizione alla lega InGaN o AlGaN, il dispositivo emette luce nel vicino-ultravioletto con lunghezze d'onda intorno a 350-370 nm. I LED verdi realizzati col sistema InGaN-Gan sono molto piu' efficienti e piu' luminosi di LED verde prodotta con i sistemi di materiale senza nitruro, mentre con nitruri contenenti alluminio, piu' spesso AlGaN e AlGaInN , sono realixzzabili anche le lunghezze d'onda piu' corte. LED nell'ultravioletti, in una vasta gamma di lunghezze d'onda sono sempre piu' disponibili sul mercato. I led nel vicino ultravioletto con lunghezze d'onda intorno a 375-395 nm sono gia' a buon mercato e spesso si incontrano, per esempio, come sostituzione delle lampade a luce nera per l'ispezione anticontraffazione di filigrane e carte in alcuni documenti e monete. Diodi con lunghezza d'onda piu' corte, ache se sostanzialmente piu' costosi, sono disponibili in commercio per lunghezze d'onda fino a 247 nm. dato che la fotosensibilita' dei microrganismi corrisponde circa allo spettro di assorbimento del DNA , con un picco a circa 260 nm, e LED che emettono a 250-270 nm sono attesi in futuro e come dispositivi di disinfezione e sterilizzazione,
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