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XXI
LIGHTING 13 - MARZO 2017
MID POWER LED
che realizzano lampioni, in quan-
to gli apparecchi di illuminazione
possono essere esposti a tempera-
tura estreme e all’aria inquinata
dai gas di scarico dei veicoli, alle
emissioni degli stabilimenti indu-
striali e ad altri agenti contami-
nanti presenti nell’aria (Fig. 1).
Se da un alto l’alto costo unitario
dei LED ad alta potenza – con un
rapporto tra prezzo e prestazioni
dell’ordine di 500 lm/$ – rappre-
senta un deterrente per il loro
utilizzo, gli OEM che operano nel
settore finora hanno continuato a
utilizzare questi dispositivi a causa dell’elevata affida-
bilità sul lungo termine che sono in grado di offrire
in condizioni operative particolarmente severe. La ne-
cessità di ricorrere ai LED ad alta potenza potrebbe
essere giunta al capolinea.
LED a media potenza: più economici ma meno robusti
Il problema per gli OEM operanti nel settore dei lam-
pioni è rappresentato dal fatto che l’utilizzo di dispo-
sitivi alternativi ai LED ad alta potenza, ovvero i LED a
media potenza – caratterizzati da un rapporto tra prez-
zo e prestazioni dell’ordine di 1000 lm/$ – è troppo
rischioso a causa dell’elevata probabilità che si verifi-
chino guasti prematuri.
Cioè è dovuto al fatto che la struttura dei LED a media
potenza è meno robusta rispetto a quella dei LED ad
alta potenza: essa prevede infatti un contenitore pla-
stico al posto di un substrato ceramico e un leadframe
(telaio metallico) placcato in argento. Intrinsecamen-
te questi componenti sono meno resistenti alle conta-
minazioni di natura chimica e alle sollecitazioni termi-
che rispetto a quelli realizzati con materiali resistenti
alla corrosioni. A questo punto è utile osservare che la
contaminazione è uno dei nuovi rischi associati all’im-
piego dei LED a media potenza nei lampioni.
Nel caso delle luci interne, che operano in condizio-
ni favorevoli e stabili, un rischio di questo tipo non
esiste e i LED a media potenza
sono ampiamente utilizzati negli
apparecchi di illuminazione per
uso interno. La diffusione su larga
scala dei LED a media potenza ha
contribuito allo sviluppo di un ric-
co ecosistema di componenti com-
patibili, come ad esempio ottiche,
circuiti di pilotaggio e connettori,
che supportano le famiglie di LED
a media potenza dei più importan-
ti costruttori. Questo ecosistema,
abbinato al basso costo unitario,
rendono i LED a media potenza
una valida alternativa per i produt-
tori di lampioni.
Nelle applicazioni esterne, invece, i tradizionali LED
a media potenza possono essere soggetti a deteriora-
menti o guasti che si verificano secondo modalità che
i produttori di apparecchi di illuminazione per interni
non hanno molta familiarità, come ad esempio:
•
Contaminazione (solforazione) del leadframe plac-
cato in argento che può provocare una riduzione del
flusso o un cambiamento di colore dovuta all’ossida-
zione del metallo. In alcune note applicative redat-
te da Nichia e LG, vengono spiegate il processo e le
conseguenze della solforazione dell’argento (Fig. 2).
•
Deterioramento del materiale del contenitore pla-
stico ascrivibile a sollecitazioni di natura meccanica
oppure termica.
•
Possibilità di rottura delle connessioni elettriche a
filo saldato (wire bonding) utilizzate nei LED a me-
dia potenza. Questo effetto dipende dai costituenti e
dalla concentrazione del gas corrosivo.
A livello di sistema, gli OEM attivi nel settore dei lam-
pioni progettano i loro prodotti prevedendo certo
grado di protezione contro l’ingresso di agenti esterni
e liquidi (IP – Input Protection): quello solitamente
utilizzato è IP68. A questo punto si potrebbe ritenere
che ciò garantisca un grado di protezione sufficiente
contro la contaminazione. Ma per valutare la durata di
Fig. 2 – Effetto della sol-
forazione di un leadframe
d’argento
(
3 = !
*
Esiste una nuova opportunità
che i produttori di lampioni
possono sfruttare per ridurre
il costo della BoM necessaria
per realizzare i loro prodotti:
una nuova generazione
di LED a media potenza
opportunamente "irrobustiti"