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L'illuminazione a stato solido con diodi emettitori di luce o LED fornisce da 5 a 10 volte più illuminazione per watt delle lampadine a incandescenza - o anche di più. I LED hanno una vita utile in decine di migliaia di ore, piuttosto che le migliaia offerte dalle lampadine a incandescenza. E i LED offrono un controllo preciso dell'emissione luminosa, rispetto alle lampadine a incandescenza, che spruzzano la loro luce in tutte le direzioni.
Tutte queste caratteristiche si traducono in significativi vantaggi in termini di prestazioni per i LED, ma ciò non significa che siano privi di problemi. Possono avere problemi con il colore, l'output può degradarsi nel tempo e i LED devono essere raffreddati. Il guasto in uno dei numerosi componenti del dispositivo LED può causare il guasto dell'intero LED. L'industria, il governo e il mondo accademico hanno affrontato questi problemi, portando a una crescita esplosiva della disponibilità di LED per l'illuminazione generale.
Colore
Il carattere e il colore della luce che fuoriesce dalla lampadina a incandescenza dipende dalla temperatura del minuscolo filamento interno. Anche se un filamento è costruito in modo diverso da un altro, verrà comunque riscaldato alla stessa temperatura e genererà all'incirca la stessa luce di colore. Non così con i LED.
I LED sono costruiti in modo simile ai chip di un computer, con strati di materiali semiconduttori depositati con precisione. Piccoli cambiamenti nello spessore degli strati possono cambiare il colore della luce dei LED. Inoltre, la maggior parte dei LED a luce bianca ha un altro strato chiamato fosforo. Piccoli cambiamenti nel fosforo porteranno anche a cambiamenti di colore che possono rendere un LED bianco bluastro mentre un altro rossastro e un altro giallastro.
Manutenzione del lume
Ogni sorgente luminosa si degrada nel tempo. Anche le lampadine a incandescenza cambieranno colore e si attenueranno man mano che invecchiano, ma si rompono completamente prima che quegli effetti diventino troppo evidenti. I LED si attenuano e cambiano colore man mano che invecchiano. Nel corso della loro vita, l'esposizione al calore e alla luce causa cambiamenti fisici e chimici ai LED e ai fosfori che modificano l'illuminazione. Poiché i LED durano da 25 a 50 volte più a lungo delle lampade a incandescenza, tali effetti diventano evidenti.
Raffreddamento
I LED sono molto più efficienti delle lampadine a incandescenza. Le lampadine a incandescenza trasformano il 5 percento in energia elettrica dal 10 percento, mentre i LED convertono circa la metà della loro elettricità in luce. Il resto di quell'energia - la parte sprecata - entra in calore. Le lampadine a incandescenza si liberano di quel calore emettendolo come radiazione infrarossa invisibile, motivo per cui la tua mano si sente calda davanti a una lampadina a incandescenza. I LED non emettono molta radiazione infrarossa.
I LED generano ancora calore, quindi deve essere rimosso con qualche altro metodo. I LED devono essere collegati ai dissipatori di calore per allontanare l'energia termica dal LED, quindi i dissipatori di calore devono essere progettati per eliminare in qualche modo quel calore. Se i LED non si raffreddano, si degradano molto rapidamente, quindi si guastano completamente.
Integrazione di più componenti
Quando acquisti una luce a incandescenza, puoi collegarla a una lampada da scrivania, un applique o un apparecchio da incasso a soffitto: funzionerà ovunque. È una storia diversa per i LED. Una sorgente luminosa a LED è molto più che il LED stesso. Contiene inoltre il dissipatore di calore e l'elettronica del driver: un gruppo di circuiti che converte i 120 V dalla presa in una tensione CC che può essere utilizzata dal LED. Perché un LED funzioni correttamente, il LED stesso, il fosforo, il dissipatore di calore e l'elettronica devono essere privi di guasti. Se hai mai visto un semaforo a LED con una macchia di oscurità nel mezzo, non hai mai visto un LED guasto; hai visto un pacchetto elettronico LED guasto. Poiché i LED stessi possono durare molte decine di migliaia di ore, anche gli altri elementi del pacchetto devono essere progettati con quel tipo di vita: una sfida tecnica.
Affrontare i problemi
All'inizio degli anni 2000, tutti questi problemi - e alcuni altri - erano problemi tecnici per l'illuminazione a LED. Il lavoro coordinato di imprese, università e governo ha migliorato notevolmente la situazione. Ora ci sono serie di standard di progettazione e test. Anche se i consumatori probabilmente non vogliono essere sepolti nei dettagli delle procedure di prova, possono fare un semplice passo verificando che i prodotti LED che acquistano abbiano un'etichetta "Fatti illuminotecnici". Solo i produttori che seguono le procedure di prova possono utilizzare l'etichetta.