Cosa vuol dire LED?
E’ l’acronimo di “Light Emitting Diode”, ovvero “diodo che emette luce”, un dispositivo che
sfrutta le proprietà ottiche di alcuni materiali semiconduttori per produrre fotoni, un fenomeno
detto elettroluminescenza.
I fotoni non sono prodotti dal surriscaldamento di un materiale, come avviene per i neon (dove a scaldarsi è un gas) o per le classiche lampadine a
incandescenza (dove è il filamento di tungsteno che raggiunge elevate temperature).
Un’altra delle proprietà dei LED, che li differenzia dagli altri sistemi di produzione della luce, è quella di poter lampeggiare a frequenze molto alte, superiori al Mhz. Il tempo di
accensione è tipicamente di 200 ns (nanosecondi, ovvero miliardesimi di secondo)
Cos’è un LED?
Un LED è un diodo costituito da una giunzione di semiconduttore (silicio) opportunamente
drogato, che emette fotoni (quindi luce) quando è attraversato da una corrente. La qualità
del semiconduttore è uno dei fattori che determinano l’efficienza dei LED.
I primi LED erano disponibili solo nel colore rosso, e a questi fecero seguito quelli gialli e
verdi. Dato che avevano un basso livello di emissione, furono utilizzati esclusivamente come
luci-spia.
Con la realizzazione di LED a luce blu fu possibile realizzare dispositivi che, integrando tre
LED (uno rosso, uno verde e uno blu), potevano generare qualsiasi colore. Il successivo
sviluppo della tecnologia ha portato all’utilizzo come illuminatori veri e propri.
Dallo schema sottostante possiamo vedere come il semiconduttore drogato è montato su un
chip, e che due fili d’oro permettono il passaggio di corrente. I fotoni emessi dal
semiconduttore vanno ad eccitare uno strato di fosfori depositati sulla superficie. Dalla
tipologia e dalla qualità dei fosfori dipende il colore in uscita e la qualità della luce.
Una lente di plastica ha il compito di moltiplicare l’effetto e di direzionarlo.
E’ facilmente intuibile che la luce in uscita è direzionale (ha un cono di circa 120° di
apertura), a differenza di una lampadina classica, la cui luce viene diffusa a 360°. Nelle
lampade classiche, quindi, parte della luce viene dispersa nell’ambiente, anche se con
alcuni accorgimenti (specchi, superfici metallizzate), può essere in parte recuperata. Negli
illuminatori a LED è possibile, con opportune lenti, restringere il cono al di sotto dei 10°, e
quindi concentrare la luminosità in un’area ben precisa.
Perché utilizzare la tecnologia LED?
La tecnologia LED si propone innanzitutto nel settore restauro per la QUALITA’ della luce.
Ci sono però molti altri vantaggi (che per esempio sono stati sfruttati per la retroilluminazione
dei display dei televisori LCD o nei telefoni cellulari di ultima generazione), quali:
• Bassissimo consumo energetico
• Sicurezza dovuta al bassissimo voltaggio
• Lunghissimo tempo di vita (fino a 100.000 ore per il LED di alta qualità = 11 anni di
utilizzo continuo), e quindi ridotta manutenzione (un risparmio indiretto).
• Piccole dimensioni e leggerezza.
• Alta efficienza luminosa rispetto alle lampade ad incandescenza e alogene.
• Basso impatto ambientale (niente mercurio).
• Ampio range di temperatura di funzionamento (da -40C a + 90°C).
I punti di forza che interessano il nostro settore, oltre a quello della qualità che andremo ad
analizzare più sotto, sono:
• Assenza di radiazioni UV (non si stancano gli occhi e non si degradano gli strati
pittorici).
• Assenza di radiazioni IR (non si scaldano le superfici illuminate).
• Resistenza a shock e vibrazioni (dovuta all’assenza di filamenti incandescenti).
Per comprendere la diversa qualità della luce emessa dai LED è necessario introdurre alcuni
termini tecnici, il principale dei quali è il CRI, ossia l’Indice di Resa Cromatica.
Gli oggetti che non emettono luce propria si presentano di un certo colore perché assorbono
parte delle radiazioni luminose che ricevono, e riflettono il resto, che nel suo complesso
definisce il colore. Le sorgenti di luce artificiale non emettono tutte le lunghezze d’onda
visibili. Per misurare la loro capacità di avvicinarsi al livello ottimale, corrispondente ad una
emissione completa su tutte le lunghezze d’onda, come quella della luce solare, si usa il
CRI, che è un indice che va da 0 a 100. I LED possono andare da 65 a 95, nella nuova scala
basata su 15 bande, o lunghezze d’onda (la vecchia ne prevedeva solo 8).
Altri termini utili sono:
Flusso luminoso_ Si intende la quantità di luce emessa da una sorgente luminosa in un
secondo e si misura in lumen (lm).
Illuminamento_ Si definisce come la quantità di luce (quindi il flusso) che colpisce una
superficie, e si misura in lumen/m2. L’unità di misura dell’illuminamento è il lux, definito
come 1 lumen su 1 m2. Per dare un’idea delle dimensioni in gioco, la terra in una notte di
luna piena è illuminata da 1 lux.
Efficienza luminosa_ E’ il rapporto tra il flusso luminoso e la potenza elettrica assorbita. Si
misura in lumen/Watt (lm/W). Occorre tenerlo presente nella scelta di una lampada, perché
fonti luminose diverse possono assorbire la stessa potenza, ma emettere un flusso
differente, richiedendo una quantità di energia diversa. I LED hanno una efficienza
luminosa fino a 100 lm/W. Come termine di paragone basti pensare che una lampada ad
incandescenza ha un’efficienza luminosa massima di 15 lm/W, una lampada alogena di 25
lm/W ed una fluorescente lineare tipicamente 70 lm/W.
Temperatura di colore_ Con questo termine si quantifica la tonalità della luce. Ogni fonte
luminosa ha una sua temperatura di colore che si misura in kelvin (k). Più la temperatura è
bassa, più la luce percepita dall’occhio umano è calda: se la temperatura sale, ci si avvicina
a tonalità fredde. Per esempio: una lampadina ad incandescenza da 100W ha una
temperatura di 2.900 k: una lampadina da 40W tocca i 2.650 k. Importante sottolineare che
mentre per una lampada a incandescenza se si varia l’intensità, varia la sua temperatura di
colore, ciò non avviene per il LED che mantiene costante