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XXV LED LIGHTING 25 - MARZO 2021 tensione minima di polarizzazione (soglia o di forward) prima che il flus- so di corrente (e il conseguente flusso luminoso) sia stabile. Anche tale valo- re di tensione dipende dal materiale di cui è composto il dispositivo. I ma- teriali più utilizzati per la realizzazione di LED sono AlGaAs, GaAlP, GaAsP, SiC, GaN, GaP, Si, C e altri. Le appli- cazioni dei LED sono davvero molte- plici. Le più ovvie sono quelle riguar- danti il lighting (lampadine, lampade di emergenza, lampioni stradali), ma l’impiego di questa tecnologia è largamente diffuso anche nell’elettronica di consumo (come indicatori di stato nei dispositivi, o retroilluminazione di schermi televisivi e monitor). Usi meno scontati, invece, sono quelli relativi ai fototransi- stori (in cui sono impiegati un LED e un transistor con una base fotosensibile), alla sensoristica e al laser. Tra i produttori più coinvolti nella progettazione e innovazio- ne di questa tecnologia si annoverano Cree Inc , Omron , Osram Opto Semiconductor , RECOM e molti altri. Ol- tre ai semplici LED, questi produttori hanno a catalogo svariati moduli di potenza e tutti gli accessori necessari per il corretto funzionamento dei dispositivi, quali alette di raffreddamento e alimentatori controllati in corrente. Applicazioni elettroniche: circuito base, pilotaggio e driver Dal punto di vista elettronico, i LED sono componenti controllati con corrente costante. Come già detto, per azionare un LED c’è bisogno di una differenza di potenziale tra la parte drogata N (detta anodo) e la parte drogata P (detta catodo); tale differen- za di potenziale deve essere maggiore della tensione di soglia per l’attivazione del LED, e ogni materiale ha una tensione di soglia specifica. In figura 2 è mostrato uno schema circuitale di base che mostra come pilotare in maniera semplice un LED. L’azionamento avviene trami- te un microcontrollore che pilota la base di un transistor (o il gate di un mosfet): se il pin è basso non scorre corrente nel LED; se il pin è alto, il transistor va in conduzione e la differenza di potenziale tra anodo e catodo del dispositivo farà fluire la corrente necessaria all’accensio- ne del LED. La resistenza sul collettore è detta di limitazione in quanto, se ben dimensionata, permette di evitare sovra- correnti sul componente, salvaguardan- dolo da eventuali rotture. I LED sono dispositivi pilotati in cor- rente continua. Questa caratteristica, unita al fatto che la curva di pilotaggio può essere in un tratto approssimata a una retta, rende il LED il componente ideale per il driving tramite dimming: il segnale di pilotaggio sarà quindi un’onda quadra modulata PWM, così da decidere la quantità di corrente utilizzata per l’accensione del LED, e di conseguenza regolarne l’intensità luminosa. Chiaramente, se la necessità è quella di realizzare moduli che fan- no uso spinto di LED, efficienti e robusti nel tempo, c’è bisogno di progettare circuiti di pilotaggio ad-hoc. Molti produttori di semiconduttori hanno realizzato dei veri e propri driver di corrente con parametri programma- bili, multicanali, con package differenti e una moltitu- dine di potenze disponibili. Tra questi possiamo citare Microchip , Texas Instruments , Maxim Integrated , NXP e Analog Devices . Cypress, inoltre, ha progettato l’intera gamma Power PSoC con un occhio di riguardo alle ap- plicazioni di potenza, integrando nei microcontrollori dei mosfet, utili tra l’altro al pilotaggio diretto di LED, senza dover utilizzare componentistica esterna. OLED Oggi è facile trovare televisori con schermo LED. Questa tecnologia è stata utilizzata in maniera spinta come bac- klight per pannelli LCD, a partire da Samsung e Sony, per le serie di televisori di punta. Il termine è stato un po’ abusato, dato che in questo caso i LED sono utilizzati solo come retroilluminazione. Differente è il caso degli OLED (Organic LED), tecnologia che sfrutta materiali organici (polimeri conduttivi plastici) per realizzare l’e- quivalente di un diodo a emissione di luce. Quindi uno schermo OLED non è retroilluminato, ma i pixel sono formati direttamente dai LED. La particolarità di questa nuova tecnologia è che lo schermo risultante è estrema- mente fino. Questa caratteristica permette agli schermi OLED di essere flessibili e leggeri, quin- di adatti per dispositivi wearable e mo- bili (Fig. 3). La più grande pecca degli OLED è il co- sto, che non ancora risente di un’eco- nomia di scala, e i consumi simili a uno schermo al plasma. Esistono a oggi mol- ti processi costruttivi e materiali diffe- renti per la realizzazione di schermi con materiali organici; alcune delle varianti di OLED sono AMOLED, PHOLED, PLED, SM-OLED, SOLED, TOLED e così via. Fig. 2 – Esempio di pilotaggio LED (Fonte: Sparkfun) Fig. 3 – Schermo OLED flessibile (Fonte: IEC)