LED – Light Emitting Diode
Oggi voglio parlarti di un componente elettronico che sicuramente conosci bene: il LED, ovvero il Light Emitting Diode. In questo articolo vedremo cosa è, come funziona e perché è così importante e diffuso in tantissime applicazioni. Ti racconterò anche qualche esempio tecnico per farti capire bene il funzionamento e l’utilizzo pratico.
Cos’è un LED?
Il LED è un diodo speciale che, quando attraversato da corrente elettrica, emette luce visibile o invisibile a seconda del materiale usato. A differenza delle lampadine tradizionali che producono luce tramite filamenti riscaldati, il LED produce luce attraverso il fenomeno dell’elettroluminescenza.
Questo significa che l’energia elettrica si trasforma direttamente in fotoni, con altissima efficienza e consumi molto bassi. Non solo, i LED durano moltissimo e sono molto robusti, per questo sono ovunque, dai display agli indicatori, fino all’illuminazione domestica e industriale.
Come funziona un LED?
Il LED è costituito da una giunzione p-n, come un normale diodo, ma realizzata con materiali semiconduttori specifici. Quando applichi una tensione diretta (polarizzazione diretta) sufficientemente alta, gli elettroni e le lacune si ricombinano nella giunzione e rilasciano energia sotto forma di luce.
La lunghezza d’onda (cioè il colore) della luce dipende dal materiale semiconduttore e dalla sua struttura. Ad esempio:
- LED rossi usano spesso arsenico di gallio (GaAs)
- LED verdi e blu usano nitruro di gallio (GaN)
Esempio tecnico: circuito base con LED
Se ti stai chiedendo come collegare un LED in un circuito, ti spiego in modo semplice e diretto.
- Colleghi il terminale positivo del LED (anodo) al polo positivo della batteria o alimentatore.
- Dal terminale negativo del LED (catodo) metti una resistenza in serie, che serve a limitare la corrente e proteggere il LED.
- Colleghi l’altra estremità della resistenza al polo negativo della batteria.
Quindi il circuito è: batteria + → anodo LED → catodo LED → resistenza → batteria –.
Se dimentichi la resistenza, il LED potrebbe bruciarsi perché riceverebbe troppa corrente. In genere, la resistenza si calcola così:
Ad esempio, se alimenti un LED rosso con una batteria da 9V, con tensione di soglia V_f = 2V e corrente I_f = 20mA (0.02A), la resistenza sarà:
R = (9V – 2V) / 0.02A = 350Ω
Quindi userai una resistenza standard da 330Ω o 360Ω per proteggere il LED.
Tipi di LED e applicazioni
Il mondo dei LED è molto vario. Ecco alcune categorie comuni:
- LED indicatori: piccole dimensioni, usati per segnalare stati in dispositivi elettronici.
- LED ad alta luminosità (High Brightness): usati per illuminazione e display.
- LED RGB: integrano tre LED (rosso, verde, blu) per generare una vasta gamma di colori combinandoli.
- LED infrarossi: invisibili all’occhio umano, usati nei telecomandi e sensori.
La tecnologia LED ha rivoluzionato l’illuminazione perché consuma meno energia, dura molto di più e può essere integrata in forme e dimensioni piccolissime. Oggi si usano in smartphone, TV, lampade, segnaletica, automotive e molto altro.
Considerazioni tecniche importanti
Quando lavori con i LED devi considerare anche:
- Caduta di tensione (Vf): ogni tipo di LED ha una tensione di soglia diversa.
- Corrente massima: superarla può danneggiare il LED.
- Orientamento: il LED è un diodo, quindi funziona solo in polarizzazione diretta.
- Efficienza luminosa: non tutti i LED producono la stessa quantità di luce per Watt consumato.
Insomma, per usarlo bene bisogna conoscere questi parametri, calcolare correttamente la resistenza e scegliere il tipo giusto per la tua applicazione.
Domani andremo a vedere un argomento molto interessante: il funzionamento del fotodiodo, un componente che, al contrario del LED, converte la luce in corrente elettrica. Sarà una lettura utile per comprendere meglio i dispositivi optoelettronici.