Luce a LED

Luce fredda
Si tratta di un tipo di luce LED con una temperatura di colore superiore a 5,000 gradi Kelvin. È leggero con toni bluastri, stimolante e perfetto per le zone dove è richiesta maggiore concentrazione. Proprio per questo motivo, alcuni dei luoghi in cui possiamo trovare comunemente questo tipo di luce LED sono i laboratori, gli ospedali, nel settore della vendita al dettaglio e nelle zone ad alto traffico di persone. Tuttavia, non è un tipo di luce che viene utilizzato nelle case, nei ristoranti, negli uffici e negli alberghi, poiché questi luoghi richiedono piuttosto un tipo di luce che inviti a sedersi e a divertirsi in modo tranquillo e piacevole, e la luce fredda non incoraggia proprio questo.

Luce calda: 2700k o meno
La luce calda è inferiore a 3.300 gradi Kelvin ed è un tipo di luce LED dai toni rossi o arancioni, fondamentale per creare un'atmosfera rilassante. Questa luce fornisce una luminosità sufficiente per vedere chiaramente, ma in un modo che rende qualsiasi spazio il luogo perfetto per riposarsi e rilassarsi, come nei soggiorni, nelle camere da letto, nelle aree dei tavoli dei ristoranti e negli hotel. La differenza tra l'utilizzo di un tipo di luce LED o un altro è grande e spiegherebbe ad esempio perché ci sono luoghi che non troviamo accoglienti e piacevoli, come un ospedale, e altri in cui vogliamo trascorrere del tempo e rilassarci, come il soggiorno di una casa. In questo caso la luce calda è quella che dà la sensazione che un luogo sia accogliente e quindi la temperatura e l'intensità della luce sono ciò che può cambiare completamente le sensazioni che un luogo trasmette.

Luce neutra: tra 2700k e 4000k
La luce neutra è una luce di circa 4,000 gradi Kelvin e presenta toni che non sono né caldi né freddi. È una luce che favorisce anche la concentrazione, per questo la si trova spesso negli uffici e nelle zone studio, ma anche in spazi come cucine o bagni, dove l'illuminazione di prima mattina dovrebbe essere stimolante. Proprio per questo motivo, questa tipologia di luce LED è molto utilizzata anche nel settore retail sia per creare un'immagine accattivante di un negozio, sia per incentivare i consumi. La luce neutra è perfetta per evidenziare i colori e stimolare le persone (piuttosto che favorire il relax e il riposo). Lo stesso vale in altri tipi di negozi, come i negozi di alimentari, dove la luce non è solo necessaria per garantire visibilità, ma anche per presentare i prodotti in modo accattivante incoraggiando i clienti a effettuare un acquisto. Ma al di là delle raccomandazioni esistenti per il corretto utilizzo dei tipi di luci LED, si tratta di una questione che dipende in gran parte anche dal gusto di ciascuno. Se è vero che la luce fredda non è accogliente e la luce calda lo è, a volte le persone preferiscono un tipo di luce LED più neutra anche per luoghi come le case.

Il funzionamento interno di un LED, che mostra il circuito e lo schema delle bande. Una giunzione PN può convertire l'energia luminosa assorbita in una corrente elettrica proporzionale. Qui lo stesso processo è invertito (cioè la giunzione PN emette luce quando le viene applicata energia elettrica). Questo fenomeno è generalmente chiamato elettroluminescenza, che può essere definita come l'emissione di luce da un semiconduttore sotto l'influenza di un campo elettrico. I portatori di carica si ricombinano in una giunzione PN polarizzata in avanti mentre gli elettroni attraversano la regione N e si ricombinano con le lacune esistenti nella regione P. Gli elettroni liberi si trovano nella banda di conduzione dei livelli energetici, mentre le lacune si trovano nella banda energetica di valenza. Pertanto il livello energetico delle lacune sarà inferiore al livello energetico degli elettroni. Una parte dell'energia deve essere dissipata per ricombinare gli elettroni e le lacune. Questa energia viene emessa sotto forma di calore e luce.

Gli elettroni dissipano energia sotto forma di calore per i diodi al silicio e al germanio, ma nei semiconduttori fosfuro arseniuro di gallio (GaAsP) e fosfuro di gallio (GaP), gli elettroni dissipano energia emettendo fotoni. Se il semiconduttore è traslucido, la giunzione diventa la sorgente della luce man mano che viene emessa, diventando così un diodo emettitore di luce, ma quando la giunzione è polarizzata inversamente non verrà prodotta luce dal LED e, al contrario, il dispositivo potrebbe anche essere danneggiato. Il LED è costituito da un chip di materiale semiconduttore drogato con impurità per creare una giunzione pn. Come in altri diodi, la corrente scorre facilmente dal lato p, o anodo, al lato n, o catodo, ma non nella direzione opposta. I portatori di carica – elettroni e lacune – fluiscono nella giunzione da elettrodi con tensioni diverse. Quando un elettrone incontra una lacuna, cade in un livello energetico inferiore e rilascia energia sotto forma di fotone.

La lunghezza d'onda della luce emessa, e quindi il suo colore, dipende dall'energia del gap di banda dei materiali che formano la giunzione pn. Nei diodi al silicio o al germanio, gli elettroni e le lacune solitamente si ricombinano mediante una transizione non radiativa, che non produce emissione ottica, poiché si tratta di materiali con gap di banda indiretto. I materiali utilizzati per il LED hanno un gap di banda diretto con energie corrispondenti alla luce del vicino infrarosso, visibile o del vicino ultravioletto. Lo sviluppo dei LED è iniziato con dispositivi a infrarossi e rossi realizzati con arseniuro di gallio. I progressi nella scienza dei materiali hanno consentito di realizzare dispositivi con lunghezze d’onda sempre più corte, che emettono luce in una varietà di colori.

I LED sono solitamente costruiti su un substrato di tipo n, con un elettrodo attaccato allo strato di tipo p depositato sulla sua superficie. Si verificano anche substrati di tipo P, sebbene meno comuni. Anche molti LED commerciali, in particolare GaN/InGaN, utilizzano un substrato in zaffiro. La maggior parte dei materiali utilizzati per la produzione dei LED hanno indici di rifrazione molto elevati. Ciò significa che gran parte della luce verrà riflessa nel materiale all'interfaccia materiale/superficie dell'aria. Pertanto, l’estrazione della luce dai LED è un aspetto importante della produzione dei LED, oggetto di numerose ricerche e sviluppi.