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XXVII LED DRIVER LIGHTING 25 - MARZO 2021 Storia del LED e prime applicazioni Nei primi anni 60, i LED furono inventati e utilizzati principalmente per sostituire le lampade a incande- scenza o al neon per l’indicazione, nonché i display a sette segmenti in apparecchiature costose, perché la densità di potenza era ridotta e il loro costo estrema- mente elevato. La ricerca continua nel campo della tec- nologia dei LED ha portato alla realizzazione di LED più efficienti con diversi colori. Nel 1994, l’invenzione di LED blu estremamente luminosi ha senza dubbio accelerato lo sviluppo di LED bianchi caratterizzati da prezzi contenuti. Nel frattempo, la gamma di lunghez- za d’onda dei LED si è ampliata passando dagli origi- nali IR agli UV, mentre i moderni LED hanno iniziato a coprire le lunghezze d’onda del visibile, UV e IR con emissione luminosa ad alta efficienza. Le applicazioni dei LED moderni spaziano dai semplici indicatori alle luci visibili e invisibili, con casi d’uso pra- ticamente in qualsiasi tipo di apparecchiatura elettro- nica. Ad esempio, nelle smart home, gli altoparlanti smart fungono da hub della smart home a cui si colle- gano altri dispositivi smart dell’abitazione, tra cui serra- ture intelligenti, videocitofoni, termostati, elettrodo- mestici grandi e piccoli, robot aspirapolvere e sistemi di illuminazione (Fig. 2). In queste applicazioni, ven- gono utilizzati LED con diversi livelli di potenza e colo- re per indicare lo stato, oppure per l’interfacciamento uomo-macchina, per la retroilluminazione degli LCD o per l’illuminazione a IR/bianca. Aspetti di progettazione I LED sono diodi che, sebbene semplici da accendere con la polarizzazione diretta, sono complessi da pro- gettare utilizzando un singolo metodo per coprire una gamma di applicazioni così vasta. La regola di progetta- zione tradizionalmente adottata prevede di considera- re il livello di potenza dei LED totali nel sistema come guida per selezionare diversi driver per LED. Tuttavia, poiché la possibilità di regolare l’intensità luminosa (dimming) sta diventando un requisito comune e la miscelazione dei colori dei LED RGB e bianchi con- tribuisce a migliorare la fruizione da parte dell’uten- te, l’aggiunta del controllo software ai driver per LED complica l’individuazione di una soluzione adeguata. Pertanto, i progettisti devono considerare non soltanto il livello di potenza, ma anche la topologia, l’efficienza, il metodo di regolazione della luminosità e il controllo. Indicazione a LED Gli indicatori a LED sono utilizzati in quasi tutti i tipi di dispositivi elettronici. Essendo senza dubbio la fun- zione di riferimento, gli indicatori a LED sono decisa- mente i più semplici da progettare. Gli indicatori nel si- stema, di solito, devono soltanto accendersi o spegnersi per indicare uno stato; pertanto, l’applicazione di una tensione a polarizzazione diretta sul LED e l’aggiunta di una resistenza di limitazione della corrente, come mostrato nella figura 3, rappresentano il metodo più diretto e semplice. Un interruttore meccanico o elet- tronico (un transistor o un MOSFET, ossia transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo) pos- sono accendere o spegnere il LED. Alcune tipologie di apparecchiature, come gli elettro- domestici, utilizzano diversi indicatori o display a sette segmenti e a matrice di punti per mostrare informazio- ni come il tempo o il livello di potenza della batteria. Di solito, i progettisti implementano registri a scorri- Fig. 2 – Casi d’uso dei LED in una smart home Fig. 3 – Un circuito di pilotaggio di un LED con una resistenza di limitazione della corrente