Nell’ultimo decennio, i LED hanno vissuto una crescita esplosiva nelle applicazioni luminose. I LED offrono grandi vantaggi rispetto alle tradizionali sorgenti di luce, come ad esempio l’affidabilità, la lunga durata, un ridotto consumo di energia, le dimensioni ridotte, l’alta efficienza (rapporto tra flusso luminoso ed energia consumata), ed un alto grado di flessibilità. Vediamone insieme categorie e caratteristiche per capire al meglio come si sta evolvendo questa tecnologia.
Articolo gentilmente offerto da Mouser Electronics.
Tanti tipi di packaging
I produttori di luci LED lavorano in maniera meticolosa per incrementare le possibilità di design creativo per i clienti, adattando i prodotti grazie ad un’ampia varietà di opzioni di packaging. Sono tre le principali categorie che meritano un’analisi:
- componenti separati;
- matrici integrate e generiche;
- soluzioni di packaging come i moduli di LED.
Led singoli ad alta potenza
Quando si pensa alla categoria di Led per l’illuminazione, viene in mente un Led singolo ad alta potenza (1W o più). Un Led singolo è un diodo a semiconduttore che viene montato individualmente in una confezione termico-meccanica appropriata.
Idealmente, un Led singolo sarebbe allo stesso tempo piccolo e luminoso. Le dimensioni occupate da questo tipo di packaging si sono naturalmente ridotte nel corso del tempo e le più utilizzate nel recente passato corrispondevano a 12 mm&sip2 e a 6.3 mm². Il package di un Led come il Philips Lumileds LUXEON®Z misura solo 2.2 mm², permettendo quindi una densità estremamente elevata. I produttori di Led lavorano per fornire il maggior output di luce utilizzando le più ridotte dimensioni di packaging.
Figura 1: un esempio di un Led singolo ad alta potenza, la piattaforma LUXEON Z di Philips Lumileds. La sua superficie misura solo 1.3 mm x 1.7 mm= 2.2 mm2.
Il fattore limitante nel design dei Led singoli spesso è rappresentato dalla resistenza termica (espressa in °C/W). I package dei Led con bassa resistenza termica permettono una migliore conduzione del calore lontano dal die.
Led singoli a media potenza: una categoria ormai matura
Negli ultimi due anni, molti produttori di Led si sono orientati verso una nuova categoria di prodotto chiamata Led a media potenza, per via delle numerosissime applicazioni luminose sia lineari che distribuite.
Questi Led consumano circa 0.2W-1W di potenza (@ 3 VDC x [da 75mA a 250mA]). I prodotti a media potenza vengono spesso fabbricati in dimensioni simili (anche se in package differenti) a quelle dei loro fratelli più luminosi (> 1W), per quanto concerne la superficie. Il costo inferiore e un minore output di luce totale permettono di inserire più Led per metro lineare, garantendo così uno schema luminoso distribuito meglio e più armonioso, in grado di replicare la classica immagine omogenea e piacevole tipica del Led, a cui i consumatori sono abituati.
Matrici
Dopo aver sviluppato linee di Led singoli, i produttori sono rapidamente arrivati alla conclusione che ci sarebbero molti vantaggi nell’incorporare die di Led multipli all’interno di un singolo package termo-meccanico. Una ragione è legata all’aumentato bisogno di CCT costante (Correlated Color Temperature) nelle applicazioni luminose generiche. Il beneficio derivante da una matrice Led è la capacità, per il produttore di Led, di gestire i die dei Led su una superficie molto piccola, sotto il controllo elettrico di un definito package e sotto il controllo ottico di un distinto sistema di finestre e/o di lenti. Variazioni comuni di questa configurazione sorgono in molte composizioni di packaging, con quattro die in un singolo package.
Matrici integrate (Chip-on-Board)
Concentrandosi sulle applicazioni finali per i consumatori, i produttori di Led sono giunti ad un’altra idea creativa: matrici integrate o Chip-on-Board. In questo modo si sfruttano i vantaggi di una matrice ma si va anche oltre: è possibile montare il die del Led direttamente sul circuito stampato o sul substrato. Questo permette di ottenere un sistema unico di confezionamento, grazie al quale i produttori possono avvolgere l’intera matrice in una capsula in vetro ricoperta di fosforo. Si ottengono così un’alta efficienza e un elevato output luminoso da un singolo componente integrato. Queste matrici incapsulate risultano particolarmente gradevoli dove è necessaria un’elevata produzione luminosa da parte di una singola sorgente di luce, come nel caso dell’illuminazione a soffitto.
Figura 2: Moduli LMH di Cree sono delle soluzioni complete. I produttori di Led hanno l’obiettivo di venderne il maggior numero possibile e per questo cercano di mettere a disposizione dei clienti soluzioni onnicomprensive, che spesso prevedono di combinare funzionalità Led, ottiche, elettroniche e meccaniche in un unico prodotto chiamato modulo. Ne è un esempio rappresentativo l’LMH della Cree.
Conclusioni
Mouser Electronics è un’azienda dedicata alla fornitura dei più innovativi prodotti nel campo dell’illuminazione Led e delle tecnologie all’avanguardia; il tutto è combinato con un insuperabile servizio clienti e supporto in tutto il mondo. Quest’ultimo include il più ampio e approfondito assemblaggio in serie di prodotti ottici, elettronici e meccanici per supportare i progetti di illuminazione a Led.
Per maggiori informazioni su come selezionare e progettare con i Led, visita il sito.
Scusate, una domanda: quando parlate di LED sapete anche che serve il sistema di raffreddamento? Quanto è grande? Cosa richiede per l’alloggiamento?
Che si intede per “viene montato individualmente in una confezione termico-meccanica appropriata”?
Immagino proprio di sì 😀
La tecnologia dei LED resta sempre la stessa anche se le soluzioni diventano più brillanti, più efficace, consumano meno e via dicendo.
Dopodiché il fatto che riscaldi è inevitabile.
Sono convinto che le tue domande possano avere risposta direttamente sul catalogo. Sono dettagli tipici 😉
Facci sapere se non dovesse essere così.