Elettronica_Oggi

LIGHTING 7 - gennaio/febbraio 2015

XII

Lighting

mical Vapor Deposition, MOCVD, ottenuto con l’intro-

duzione di una tecnica battezzata Two Flow o “a doppio

flusso” che consente e semplifica la crescita dell’InGaN.

Sono queste due innovazioni che hanno permesso a Na-

kamura di migliorare l’efficienza dei LED contenendo

i costi a un livello competitivo. Oggi è diventato profes-

sore emerito nella sede di Santa Barbara dell’

Università

della California (UCSB)

, ma Nakamura fece tutto ciò

quando si trovava nei laboratori della società nipponi-

Nichia

che ha la sede proprio nella sua città natale

di Tokushima e che oggi è leader nella produzione di

prodotti LED.

L’ottenimento di un blu ad alta luminosità ha aperto la

via alla sperimentazione dei LED bianchi HB, o high-

brightness, fabbricabili con eterogiunzioni p-n di InGaN

amalgamate da uno o più strati di fosfori gialli realizzati

in Ce3+:YAG (granato di ittrio-alluminio drogato con

cerio).

In questo modo, infatti, alcuni dei fotoni blu generati

dalla giunzione possono trovarsi casualmente in riso-

nanza con i fosfori gialli e riuscire pertanto a ec-

citarli abbastanza per produrre un po’ di fotoni

gialli che si uniscono a quelli blu producendo

in uscita una luce bianca di elevata luminosità e

con una temperatura di colore particolarmente

naturale, molto piacevole alla vista.

Sviluppando questa tecnologia si è visto che con

strati multipli di fosfori si è potuto migliorare ul-

teriormente la qualità del colore ottenibile ed è

quindi proprio grazie al lavoro di Nakamura che

sono nati i nuovi HB LED bianchi capaci di foca-

lizzare l’emissione per generare una luminosità

persino superiore a quella solare.

Bianco caldo o bianco freddo?

D’altro canto, sul gradimento dei colori da parte

degli osservatori c’è ancora molto da approfon-

dire. L’indice di resa cromatica (IRC) o Color

Rendering Index (CRI) ci dice quanto “norma-

li” appaiono i colori degli oggetti illuminati con

una sorgente luminosa diversa da quella natura-

le ossia quanto i colori ottenibili con quella sor-

gente luminosa siano simili a quelli visibili alla

luce del sole. Precisamente, la temperatura di

colore (descritta in gradi Kelvin) serve per quan-

tificare la tonalità della luce ed è da riferirsi al

corpo nero perché è proprio in funzione della

sua temperatura che un corpo nero emette uno

spettro luminoso in base alla legge di Wien.

Ciò significa che tutti gli oggetti in natura seguo-

no la stessa legge per offrire a chi li osserva uno

spettro luminoso proporzionale alla loro temperatura

oltre che alle caratteristiche superficiali in termini di

materiali e geometria.

Per esempio, una temperatura di 2000K corrisponde

all’arancione mentre a 3000K si ha il giallo, a 5500K il

bianco e solo ad almeno 12000K l’azzurro con il blu che

può arrivare a oltre 15000K.

Quest’ampia gamma termica spiega, innanzi tutto, per-

ché è stato particolarmente difficile ottenere i LED con

un blu potente a costi competitivi e, in secondo luogo,

evidenzia la differenza fra le diverse lampade bianche in

riferimento agli oltre 10000K della luce solare dato che

le candele hanno circa 1000K, le lampade a incandescen-

za circa 3000K al pari delle lampade alogene, le lampade

a fluorescenza da circa 3000K fino a circa 8000K a secon-

da del materiale attivo risonante e similmente anche per

i LED c’è uno spettro luminoso particolarmente ampio

a seconda dei semiconduttori utilizzati nella giunzione

attiva. Infine, spiega anche perché si considera il bianco

caldo se la sua temperatura di colore è inferiore a circa

Fig. 2 – Nichia produce un’ampia gamma di HB LED che

uniscono all’elevata luminosità un’ottima resa del colore

e una versatilità applicativa che ne consente moltissimi

utilizzi