LIGHTING 5 - MAGGIO 2014
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Lighting
migliori si ottengono con le lampada
ad alogenuri metallici (115 lm/W) e
quelle ad alta pressione al Sodio (150
lm/W), ma i LED si stanno avvicinando
rapidamente.
Per gli altri componenti necessari ai
LED, un ruolo importante è quello del
sistema di alimentazione. I LED, infatti,
producono una quantità di luce che
è proporzionale al flusso di corrente
che li attraversa e la maggior parte
sono gestiti tramite un alimentatore
DC e un driver che mantiene costante
la corrente. Stanno iniziando a vedersi
però anche sistemi di alimentazione
che sfruttano direttamente la corrente
alternata.
I trend
Ci sono diversi trend tecnologici interessanti che riguardano
l’evoluzione dei LED. Partendo dai substrati, la maggioranza
dei LED è attualmente di tipo GaN su zaffiro, realizzati su
wafer da 2”, 4” di diametro. Anche se alcuni produttori si
stanno spostando verso wafer da 6” il problema principale è
che questo tipo di materiale è comunque costoso.
Per questo motivo un certo numero di aziende sta cercando
di trovare dei materiali per i substrati meno costosi, fra cui
il silicio. In effetti questa poterebbe essere una soluzione
ottimale, visto che i wafer di Silicio sono disponibili con
dimensioni maggiori, visto anche l’impiego per gli altri
semiconduttori, ma anche perché si prestano a soluzioni
tecnologiche particolarmente complesse dal punto di vista
dell’integrazione.
I problemi però sono ancora molti. I due limiti principali
sono infatti la scarsa compatibilità a livello cristallino e di
coefficiente termico di dilatazione dei due materiali, limiti
che portano a una riduzione sensibile dell’efficienza del
LED. Si sta sperimentando però l’impiego di uno strato
aggiuntivo usato come buffer fra i due materiali e molti
ritengono che entro un anno l’efficienza dei LED GaN su
Silicio potrà competere con quella dei LED GaN su zaffiro.
Gli analisti comunque stimano che entro il 2020 i LED GaN
su Silicio potrebbero avere un market share tra il 10% e
oltre il 20%. Una recente stima di
IHS Research
si spinge
ancora più in là, attribuendo a questi dispositivi una quota di
mercato del 40% di qui a sei anni.
Sempre in tema di materiali per i substrati, un’azienda sta
lavorando allo sviluppodi LEDdi tipoGan suGaN. I vantaggi
di questa soluzione sonodiversi. Il primoconsistenell’assenza
dei problemi di incompatibilità fra diversi materiali. Un altro
vantaggio risiede nell’efficienza, visto che questo tipo di LED
sembra possa supportare correnti dieci volta maggiori per
unità di superficie rispetto alle
soluzioni tradizionali e produrre
una luce dieci volta maggiore.
La tecnologia GaN su GaN,
inoltre, produce una luce il cui
spettro ricade nel violetto che,
una volta applicata l’opportuna
combinazione
di
fosfori,
permette di ottenere dei LED
con uno spettro particolarmente
ampio, molto vicino a quello
della luce solare.
Questo permette di illuminare
in modo diverso gli oggetti, con
colori naturali, attivando anche
gli esaltatori di luminosità che
spesso sono utilizzati in carta,
cosmetici e altri oggetti che
invece la luce bianca derivata dal
blu dei LED tradizionali non riesce a fare.
In effetti quello della regolazione dei colori dei LED è
un settore molto attivo, e questo per diversi motivi. I LED
possono essere progettati infatti per riprodurre qualsiasi
spettro di luce visibile e diverse aziende stanno lavorando per
offrire questa possibilità direttamente agli utenti.
Un altro elemento importante del colore della luce è legato
alla modalità con cui lavora l’occhio umano e in particolare
la retina. Gli esperti stanno studiando infatti gli effetti sulla
visione e altri parametri fisiologici della luce bianca ottenuta
partendo dal blu.
Un altro trend tecnologico interessante riguarda la possibilità
di alimentazione dei LED direttamente tramite corrente
alternata. Le aziende sono riuscite nel tempo a risolvere i vari
inconvenienti, come per esempio il flickering, l’elevata THD
e lo scarso PF tipici di questo tipo di approccio.
I vantaggi di questa soluzione risiedono nel minor numero di
componenti necessari (e quindi costi più bassi) rispetto alle
soluzioni tradizionali, ma anche nell’assenza di componenti
come i trasformatori che potrebbero incidere sulla vita utile
delle lampade.
Per quanto riguarda questo specifico aspetto, un altro
elemento che condiziona la vita di un LED è il calore.
La giunzione di questi diodi infatti si scalda notevolmente
quando lavora e se si supera la temperatura imposta
dal produttore, la vita utile del LED diminuisce
progressivamente. Molte aziende stanno ottimizzando
il design delle lampade a LED proprio per favorire
la dissipazione del calore prodotto, ma cercando di
contenere i costi del dissipatore che incide ancora
sensibilmente su alcuni prodotti, come per esempio le
lampadine LED da usare direttamente in sostituzione di
quelle a incandescenza.
Fig. 3 – I LED di terza generazione GaN
on GaN di Soraa sono caratterizzati da
un’elevatissima efÀcienza, superiore di
20 punti percentuali rispetto ad analoghi
prodotti al momento disponibili
