Dalle TV alle lampadine a basso consumo: il LED come nuova luce per il mondo
Cosa è un Led?
Il termine LED è ormai entrato nel linguaggio comune, ma di cosa si tratta esattamente? Cosa è un LED e come fa ad emettere luce?
La sigla LED sta per “Light Emitting Diode”, letteralmente “Diodo che emette luce”. Si tratta di un dispositivo optoelettronico con due estremità dette terminali (da qui il termine diodo o bipolo) e denominate come Anodo e Catodo, che consente di trasformare corrente elettrica in luce di diversi colori percettibili all’occhio umano.
L’ingrediente di base per costruire un dispositivo di questo tipo è l’utilizzo di particolari materiali detti semiconduttori che, opportunamente scelti, consentono di fare avvenire il processo di emissione di luce (fotoluminescenza) in seguito all’applicazione di un segnale elettrico. Il primo LED è stato sviluppato nel 1962 e nel corso degli anni sono stati realizzati LED in una gamma di colori sempre maggiore.
Come “nasce” la luce?
Un LED utilizza le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre particelle di luce (fotoni).
Per realizzare un LED si modificano le proprietà chimiche di un certo materiale semiconduttore (ad esempio Silicio) aggiungendo percentuali di materiali differenti, ad esempio Boro e Fosforo.
Si realizzano in questo modo due regioni: una di tipo p (quella in cui è stato aggiunto il Boro) e una di tipo n (quella con il Fosforo). Queste due regioni sono caratterizzate l’una (regione p) da un eccesso di cariche positive, che prendono il nome di lacune e l’altra (regione n) da un eccesso di cariche negative, gli elettroni.
Se si applica una tensione tra la regione p e la regione n si generano due correnti di cariche, una di lacune e una di elettroni, che si spostano da una regione all’altra in verso opposto.
Quando un elettrone e una lacuna, di carica opposta, si ricombinano incontrandosi, entrambe “scompaiono” e al loro posto si crea una particella di luce, un fotone.
Il primo LED implementato era caratterizzato dall’ emettere luce rossa ma ad oggi è possibile realizzarne di ogni colore cambiando e combinando opportunamente vari materiali.
Di particolare importanza è stata la realizzazione del LED a luce blu che valse il Nobel nel 2014 ai 3 ricercatori giapponesi Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura. Dopo i LED Red e Green mancava infatti il terzo ingrediente, il Blue, per completare la terna RGB che consente di riprodurre ogni tipo di colore, e, in particolare, di ottenere la luce bianca.
Impiego dei LED
Dalla torcia degli smartphones, ai lampadari, passando per le decorazioni natalizie, l’impiego dei LED nella vita quotidiana è ormai sempre più vasto e destinato a crescere.
Avete mai fatto caso alla spia rossa del tasto di accensione del telecomando? Bene, anche in questo caso si tratta di un LED, per la precisione di uno che emette luce rossa. Ma gli esempi non mancano anche al di fuori dalle mura di casa, basti pensare all’impiego di LED nei semafori stradali e nei veicoli di emergenza di ultima generazione (ambulanze, carabinieri, polizia, ecc.).
LED o lampadina?
In base a quanto detto finora è chiaro che l’utilizzo del LED sta ormai sostituendo in misura sempre maggiore quello della lampadina tradizionale. Ma quali sono effettivamente i vantaggi che ciò comporta?
Una caratteristica fondamentale del LED è sicuramente la possibilità di poter essere fabbricato in dimensioni minuscole (meno di 1 mm). Se pensiamo ad una lampadina a LED in commercio, che si presenta del tutto analoga ad una tradizionale, questa contiene in realtà al suo interno tanti piccoli LED in modo da ottenere una maggiore emissione di luce a seconda dell’utilizzo a cui è destinata.
Le dimensioni ridotte e le diverse forme in cui è possibile realizzare un LED consentono inoltre la loro installazione nei modi e luoghi più diversi per creare illuminazioni dal design originale e di qualità superiore rispetto ad altri tipi di illuminazione.
Anche impatto ambientale ed economico portano a prediligere un LED rispetto ad una tradizionale lampadina. I LED infatti consumano molta meno elettricità (almeno il 75% in meno), durano più a lungo (tra le 10.000 e le 15.000 ore contro le circa 1.000 ore di una lampadina a incandescenza) ed emettono pochissimo calore (una lampadina ad incandescenza rilascia circa il 90% della propria energia sotto forma di calore).
Negli Stati Uniti si stima che l’uso diffuso dell’illuminazione a LED porterà entro il 2035 ad un risparmio energetico di 569 TWh all’anno, pari all’ energia prodotta in un anno da oltre 92 centrali elettriche da 1.000 MW.
Sapevate che…
La città di Raleigh (in Carolina del Nord) è considerata dal 2006 la prima città a LED del mondo per il largo impiego dell’illuminazione a LED attuato ai fini di promuoverne l’utilizzo.
a cura di Rosa Vaira