Ora che il LED lighting si sta sempre più affermando, impariamo qualche soluzione per mantenere alta la performance delle nostre LED strip.
La differenza di emissione del flusso luminoso fra un LED e una lampada a incandescenza fa sì che la luce del primo venga percepita in modo estremamente concentrato. In termini tecnici, si dice che l’emissione tende a essere puntiforme. Per questo motivo, a parte qualche eccezione, i progettisti di LED lighting tendono a proporre soluzioni con più LED posti su uno stesso supporto (strip) provvisto di un apposito elemento trasparente che, diffondendo la luce emessa su un piano più ampio, elimina ulteriormente la problematica introdotta. L’alimentazione di ogni singolo LED della strip è posta in derivazione, e ciò nasce da precise considerazioni legate alle sue caratteristiche. In particolare, dal rapporto fra Vf (tensione ai capi del LED quando conduce) e la If (corrente che lo attraversa quando è polarizzato direttamente). Nel nostro esempio, prenderemo in considerazione un LED da 350 mA/1W, elemento molto comune nel lighting di interni ed esterni. Osservando il grafico di Figura 1 si noterà come piccole differenze di Vf provocano grandi differenze nella corrente If. Ad esempio, passando da una Vf di 3,0 V a una pari a 3,25, il LED incrementa la sua corrente del 100% andando addirittura a funzionare in una zona al di sopra della sua corrente massima, nel nostro caso 350 mA (che corrisponde al punto B del grafico di Figura 1).
Figura 1: Andamento di Vf e If e zona di lavoro del LED
Questo comportamento non ci deve stupire troppo poiché è tipico delle giunzioni a semiconduttore sottoposte a corrente diretta. Il problema, tuttavia, non si pone soltanto in termini di superamento dei parametri di funzionamento massimi. Infatti, osservando il grafico di Figura 2, possiamo avere un’idea di come il flusso luminoso varia al variare della corrente che attraversa il LED (definita If). Si noti che il valore di luminosità è riportato in ordinate come un rapporto, in altri termini viene preso il valore di luminosità per una corrente pari a 350 mA come pari all’unità (valore di riferimento). Facciamo un esempio numerico: se la corrente scende a 300 mA la luminosità può scendere allo 0,9 del valore di riferimento (90%). Questa differenza di corrente, pari a 50 mA (350 - 300 = 50), si traduce in veramente pochi mV di differenza di Vf. Si consideri adesso come l’occhio umano riesce a percepire differenze di luminosità pari anche al 5%. E questo accade tanto più le sorgenti sono puntiformi e vicine fra loro, come per l’appunto i LED presenti su una strip. Tenuto conto che piccole variazioni della tensione Vf possono essere introdotte, oltre che dalla diversità intrinseca dei componenti, anche da differenze di cablaggio (ad esempio il diametro dei fili), nasce l’esigenza di far transitare nello stesso gruppo di LED rigorosamente la stessa corrente. In altri termini, la nostra strip LED deve essere alimentata a corrente costante con tutti gli elementi posti in serie e attraversati dalla stessa corrente.
Figura 2: Andamento della luminosità in funzione della corrente If
