Philips Lumileds ha ampliato il proprio portafoglio di LED LUXEON per il mercato dell'illuminazione con il suo primo emettitore ad alta tensione. Il nuovo LUXEON H si unisce al recentemente rilasciato LUXEON S (il primo prodotto con "Freedom From Binning"), e il LUXEON Rebel ed LUXEON Rebel ES.
Gli emettitori Luxeon H sono pilotati direttamente dalla tensione AC rettificata. L'architettura ad alta tensione ottimizza lo spazio per ulteriori gestioni di calore, permettendo un aumento del limite termico anche per i bulbi più piccoli. Il Luxeon H supporta soluzioni sia da 110V che da 240V.
I vantaggi del Luxeon H
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- Soluzione semplificata per le implementazioni di problemi di spazio
- Alta qualità della luce
- Eccezionale stabilità del colore alla temperatura per le prestazioni delle applicazioni del mondo reale
questa è la svolta! Uno dei problemi che rendeva le persone riluttanti a migrare verso l’illuminazione a led era la necessittà di dover spesso installare sistemi di alimentazione particolari, trasformatori ecc. Quasi sempre si risolve il problema scartando la soluzione del led e montando lampade a flourescenza (comunenìmente dette a neon). Leggendo le specifiche vedo che andrebbero pilotati a 20 milliampere, questo vuol dire un consumo di potenza (se l’alimentazione è di 220 volt rms) che va sopra i 4Watt. Ora parte di questa potenza viene emessa come radiazione luminosa e parte viene necessariamente “buttata via” in calore, e a questo punto una basetta per il raffreddamento diventa obbligatoria.
In un mercato che richiede specifiche via via sempre più stringenti in termini di efficienza energetica quale è quello dell’illuminazione, Philips penso che stia davvero facendo la differenza promuovendo questa nuova serie di led direttamente alimentati a 220VAC. Quindi non ci sarà più bisogno di circuiti di abbassamento della tensione di rete (trasformatori, convertitori switching step-down, ecc..) dando così al mondo la possibilità di migrare verso la tecnologia LED in modo totalmente indolore rispetto alla vecchia tecnologia di lampade ad incandescenza o a quelle a neon comunemente conosciute come a basso consumo.
La migrazione avverrebbe a costi relativamente bassi data la completa eliminazione di sistemi di conversione intermedi. Resta comunque il fatto che l’illuminazione a LED, dal mio punto di vista, non ha ancora raggiunto quella maturità che la renderebbe idonea ad illuminare ampi spazi, ma è un’illuminazione intensa e concentrata su un raggio di apertura non così ampio come quello delle lampade a neon, quindi pirma di poter sostituire del tutto queste ultime con lampade totalmente a LED, penso che dobbiamo attendere ancora un po’…
Per quanto concerne l’efficienza totale di emissione luminosa di un led, questa dipende da tantissimi fattori fisici come ad esempio la così detta perdita di Fresnel che porta i fotoni a non uscire dal semiconduttore ma per effetto della disparità tra gli indici di rifrazione di semiconduttore e aria (in realtà tra semiconduttore-resina e resina-aria) vengono riflessi verso il semiconduttore stesso disperdendo questa energia sottoforma di calore nel reticolo cristallino…questo è uno dei tanti effetti di dispersione che si possono contare come responsabili dell’efficienza di conversione del diodo LED. Comunque è impossibile non concludere che Philips ha effettivamente realizzato un ampio passo avanti in questa tecnologia ancora fonte di ricerche a livello mondiale. In un mondo in cui si sente parlare di green Energy, è inevitabile non pensare alla riduzione dei consumi soprattutto nell’illuminazione che è la fonte più pesante di dispendio energetico e Philips si sta muovendo proprio verso questo fronte di mercato…
Si, effettivamente penso anche io sia una svolta.
Già anni fa una svolta sono stati i convertitori led driver che accettavano in ingresso 230Vac quindi tramite il dc-dc (o ac-dc) e pochi altri componenti si otteneva un led driver, in pratica quello che troviamo oggi nelle lampade a led che funzionano a tensione di rete.
Qui è sttao fatto ancora un passo avanti…. non c’è più bisogno del driver, i led si collegano direttamente alla tensione di rete 230Vac. Questo troveremo nelle lampade a led di domani!
Direi che la competizione CREE Vs Philips Lumileds sta dando i suoi risultati
Ecco un esempio applicativo
Vorrei cogliere l’occasione per descrivere il funzionamento dei led. L’effetto elettroluminescente delle giunzioni di semiconduttori fu scoperto per la prima volta da H. J. Round. costui notò tra il 1906 e il 1907 che applicando una differenza di potenziale di 10 volt tra due punti di un cristallo di carburo di silicio (SiC) veniva emessa una luce giallastra. Si è poi accorto che la luce veniva solo dagli angoli del cristallo (dove avviene il contatto e si realizza la giunzione) e che cambiando minerale, la luce poteva essere anche di altri colori. All’inizio lui pensava che si si trattasse di un effetto termoelettrico, dovuto al riscaldamento del cristallo al passaggio di corrente. Il primo led vero e proprio fu creato dal russo Losev nel 1927. Lui distribuì i suoi scritti in europa, ma non se lo filava nessuno, e la sua invenzione è rimasta sepolta per qualche decennio. Nel 1955 è stata scoperta da Braunstein l’emissione di luce infrarossa in una giunzione di Arsenuro di Gallio (GaAs) e un altro blocco di semiconduttore. Le sue ricerche continuarono e notò che veniva emessa luce infrarossa realizzando delle giunzioni “a diodo” con materiali come antimoniuro di gallio (GaSb), GaAs, fosfato di indio (InP), e leghe di silicio e germanio (SiGe). Il primo LED vero e proprio che emetteva luce visibile fu scoperto da Holonyak nel 1962. dieci anni più tardi un suo studente creò il primo led giallo che irradiava un’intensità luminosa dieci volte maggiore, e nel 76 è stato introdotto il primo led ad alta efficienza che è servito per le connessioni in fibra ottica. La produzione in massa di LED iniziò 1968. prima di allora ogni unità costava oltre 200$. Quando è cominciata questa massificazione il led iniziò a introdursi un pò alla volta nella vita di tutti. Il suo punto di forza erano i bassi consumi, confrontato alle lampadine a incandescenza. L’uso dei led, andando a sostituire i fragili e affamati di corrente tubi di nixie, permise anche di realizzare le prime calcolatrici portatili a pile.
Un pò di fisica: I led sono diodi. come i diodi sono caratterizzati da un anodo e da un catodo. All’anodo e al catodo sono colegati due materiali “semiconduttori” diversi. L’anodo è il terminale sul quale consideriamo entrante la corrente, e il catodo è il terminale dal quale la consideriamo uscente
anodo —|>|—- catodo
sull’anodo è presente un materiale “drogato p” e al catodo “drogato n”. Questo vuol dire che al materiale P vengono iniettati atomi di altri elementi, in modo tale che non tutti i legami atomici che formano il cristallo siano completi, generando “lacune” nel cristallo. Di solito si usano come elelemti droganti P quelli del terzo gruppo della tavola periodica. Sull’altro lato il cristallo N è drogato con elementi del quinto gruppo. Questi sono tali che i legami atomici sono completi, ma che avanza un elettrone per ogni atomo del drogante. Questo elettrone è di carica negativa e diciamo che riesce a muoversi con sufficiente facilità nel cristallo. Anche la lacuna è capace di spostarsi (anche se più lentamente), ed è come se trasportasse una carica positiva. Nel punto in cui i due cristalli si toccano (giunzione) avviene che se viene applicata una tensione ai suoi capi, gli elettroni possono passare dal catodo all’anodo, ma le lacune non possono passare dall’anodo al catodo (entro certi limiti). Da corsi di fisica un pò avanzati si impara che l’elettrone ha una certa energia potenziale. Saltando da una parte all’altra della giunzione, perde tutto di colpo parte della sua energia. Quello che esce è una radiazione con frequenza = E/h dove h è la costante di plank. nei LED la frequenza di questa radiazione cade nello spettro della luce visibile
I LED sono nati come diodi a bassa tensione,adesso occorre comprendere se l’elemento emettitore lavora a tensione di 220 V rettificata o no.Comunque l’elettronica sarà sempre necessaria perchè il LED richiede una corrente costante controllata,ed è cosa molto importante per la durata e per la dissipazione:occorre avere altre informazioni prima di agitarsi:attualmente le lampade con potenze di 12 W hanno dei costi molto elevati ( ved il mio commento più sopra) ma sicuramente scenderanno per fare concorernza alle PL che hanno durata tre/quattro volte inferiore.
..spieghiamo meglio…
diciamo che la corrente che passa modifica la popolazione media delle particelle nei livelli energetici, che saltano sul livello energetico più alto e tendono sempre a scendere in banda di valenza livello basso (inversione di popolazione in parole povere) è proprio in questo passaggio da banda di conduzione a banda di valenza che emettono luce … per questo ci vogliono dei semiconduttori a gap diretto (tipo arseniuro di gallio per gli infrarossi o composti ternari tipo alluminio-gallio-arsenico o addirittura quaternari tipo InGaAsP indio gallio arsenico fosforo, realizzati con tecniche di crescita epitassiale lentissima per evitare “sporcizia”)
variando i drogaggi otteniamo strati con alto gap o strati a basso gap variando l’energia dei fotoni emessi e quindi lunghezza d’onda di emissione (che cambia a seconda dell’applicazione).. in realtà non sono fatti cone dei diodi ma tra lo strato n e lo strato p (clad) ad alto gap ci mettono uno strato sottile super “pulito” detto core con basso gap… così elettroni e lacune si ritrovano un muro sa superare per andare in zona n o p … altrimenti ci vorrebbe troppa corrente per reggere la ricombinazione che si avrebbe nelle zone adiacenti alla zona di svuotamento e porterebbe la fusione del materiale..(il prof disse che bisognerebbe portarlo a 3 K per non fondere) (dobbiamo avere un certo tenore di cariche in banda alta per avere inversione di popolazione e contrastare la ricombinazione non radiativa).. in questo modo ( mi pare che la struttura così fatta si chiama doppia eterogiunzione) ci vuole solo la corrente per mantenere le cariche che si ricombinano (generando luce) solo nel core…
il fatto di tenere il materiale pulito ossia con poche impurezze, non è cosa da poco, perchè sono proprio quelle che incentivano la ricombinazione non radiativa e cha scalda il materiale…
riguardo a questo componente, sono molto curioso di sapere come è stato realizzato e quali tecniche hanno usato per potergli applicare una tensione così alta … maremmabona
boh,ho sul mio tavolo da circa 1 mese una lampada Master LED bulb MV della Philips da 12 W,fa più luce di una 11 W tipo PL 8 a tubi fluorescenti.Ha uno zoccolo a vite tipo E27 come le lampade ad incandescenza e le PL ed è alimentata normalmente a 220 Volt!Non capisco quale sia la novità anche se è sicuramente tecnologicamente molto avanzata,poichè la durata è di 35000 ore!
La lampada a mie mani ha solo un paio di difetti: costa 60€ di listino e pesa come due PL perchè deve dissipare la temperatura a mezzo di un “corpo” metallico inserito fra l’attacco a vite e la parte illuminante e naturalmente contiene tutta l’elettronica necessaria ad alimentare a corrente costante i LED ( penso siano 4 LED di potenza da 3 W cad).
Altro ” fattaccio” è che se la guardi direttamente,gli occhi rimangono “abbagliati” per qualche secondo!
giustissimo, ma non mi andava di addentrarmi troppo… avrei rischiato di sparare qualche scemenza… 😀
comunque mi chiedo anche io come diavolo abbiano fatto a poter imporre delle cadute di potenziale così estreme ai capi di un led, dato che con quelli attuali la durata di funzionamento dipende praticamente da quanta tensione mettiamo ai capi della giunzione (e quanta corrente passa). e la durata attesa varia con legge esponenziale se non ricordo male. La corrente anche per questi led è modesta, ma la tensione è esagerata! Di sicuro va escluso che su quella resistenza cadano 200 volt 😀 Devo provare a vedere se sul datasheet si trova qualche informazione, anche se sono dubbioso
l’arcano è stato parzialmente svelato. Il datasheet dice che la tensione ai capi del led deve essere minimo 50, tipicamente 53 e massimo 60 Volt. Questo intanto vorrebbe dire che se va alimentato a 220V ne vanno messi 4 in serie.
Le altre aratteristiche indicano una temperatura di giunzione di 120°C e una temperatura del case intorno a 100°C. Con questo setup la corrente massima è di 20mA
Fatto sta che 50 V sono sempre un bel pò!
Ora cerco altre informazioni
Aggiornamento. Philips non si è inventata un bel niente: guarda qua
http://it.mouser.com/Optoelectronics/LED-Lighting/LED-High-Power-05-Watts/_/N-7a24r?FS=True&Ns=Operating%20Voltage|1
ai primi posti ci sono LED che lavorano fino a 260V, ma non mi è chiaro come si faccia ad aumentare così tanto la tensione ai suoi capi. tocca mandare una email al prof di fisica, tanto a breve gli devo anche chiedere la tesi…
ho dato uno sguardo veloce … mi sembra di aver capito che sui vari modelli (a seconda del modello cambia la Vmax e la Vmin) la tensione applicabile di quseti dispositivi è tra 50 e 60 volt infatti torna anche lo schema che ha postato manuele, c’è la resistenza e poi ce ne mettono due in serie 🙂 a occhiometro, senza fare conti ci dovremmo stare con 4…
…secondo te potrebbero aver messo segli strati che fanno in modo di abbassare la densità di corrente ?
Il circuito che qui ci mostri mi sembra che c’è un grosso spreco di energia in potenza termica sopra la resistenza non sarebbe più opportuno aggiungere in serie all’alimentatore un condensatore ,
Avrebbe il vantaggio uno di potere dimensionare la resistenza di un valore piccolo e con una piccola dispersione di potenza elettrica e soprattutto a livello tecnico eviterebbe di dover raffreddare questa resistenza visto che deve dissipare una potenza importante rispetto al LED .
Il Condensatore al vantaggio di non disperdere potenza elettrica , è sicuramente funzionerebbe, ma tutto questo è solo a livello ipotetico sarebbe necessario fare delle prove .
oooo http://www.acriche.com/en/product/prd/zpowerLEDz5.asp
certi li pilotano con pwm… 🙂
io magari provo a chiedere al prof di fotonica 🙂
certi led ho visto che li fanno in GaAsN !! questi qui –> http://it.mouser.com/Search/ProductDetail.aspx?qs=zXUFZjqEZiinzuEhcJ5zDA%3d%3d
comunque a parte la tecnologia, queste robe qui sarannno veramente il futuro, l’alta efficienza dice tutto
ps scusa per il commento precedente ho scritto la stessa cosa in pratica, ma stavo facnedo anche altro e non ho visto che avevi risposto
sinceramente sto già considerando di usare qualcuno di questi led di potenza, se il circuito è diventato così semplice allora non ci sono più scuse per non cambiare! Finora sono stato limitato dal fatto che bisogna montare trasformatori ecc. ora un bel blocco di alluminio mi basta ed è anche decorativo!
anche io!!! ero intenzionato a comprare le lampadine a led, non so se le hai viste, poi ho visto in vendita le strisce che vendono al metro, non mi ricordo quanto costano ma mi sembra circa 12 € al metro, poi ho visto questo… mi ha ispirato parecchio proprio per la semplicità, tanto anche se la corrente è raddrizzata anche se scende a zero, è a 100 Hz quindi non da fastidio.. altra cosa, il contatto per dissipare non è collegato ad anodo o catodo, quindi viaggi in tutta sicurezza 🙂
Accidenti! molto interessante!
il circuito così concepito è molto semplice ,sarebbe veramente un sogno! ma ci sono alcuni problemi oltre allo spreco di energia:
il primo è dovuto alla variabilità del valore di tensione di rete ( + o – 10%) che si ripercuote sulla corrente che attraversa il circuito ed in definitiva sulla durata di vita del LED e sulla quantità di luce emessa.
la seconda è che il LED deve funzionare a corrente costante appunto per mantenere le sue caratteristiche immutate o quasi nel tempo,quindi è necessaria una elettronica di controllo anche per controllare la temperatura di funzionamento.
la terza è che i data sheet considerano la tensione di alimentazione max dei LED nell’ordine di 50 V quindi occorre un sistema switching che provveda all’abbassamento della tensione.
Morale:senza un circuito elettronico più complesso non si risolvono le necessità dei LED!
con 4 diodi Led dovresti raggiungere l’emissione di una lampada a incandescenza da 75 W, ma va ancora meglio delle lampade compatte che hanno una resa di 22 lumen/W contro i 56 lumen/W di questi nuovi Led, ma bisognerà considerare le perdite del circuito di alimentazione.
volevo dire 90 lumen/W delle compatte. sorry…rendono meno.
Se avessi letto gli altri commenti e visto le foto, avresti letto che siamo convenuti alla soluzione che vengono montati come 4 led in serie, in uscita da un raddrizzatore. così 220/4 = 55 volt cadauno. Che in realtà saranno un pò di meno perchè tra ponte di diodi, e una resistenza scende un altro pò.
inlotre.. non è detto che devi pilotarli con corrente continua esiste il pilotaggio PWM
leggi anche qui
http://www.energeticambiente.it/elettrodomestici-e-apparecchiature-elettriche-elettroniche-domestiche/14728552-risparmio-del-80-con-illuminazione-led-impulsiva.html
e qui…
http://www.ilb2b.it/node/16775
Non capisco quale sia il vantaggio di avere led ad alto voltaggio. Se prima associavo il led ad un dispositivo a basso consumo, soprattutto per la bassa tensione di alimentazione (3-5V), questa notizia di Philips ed altri brand che producono led ad alto voltaggio rimuove questa associazione.
All’ultima fiera delle terre di mezzo, fai la cosa giusta, i led avevano una presenza importante tra i vari padiglioni e molti sostenitori delle energie sostenibili, proponevano la sostituzione dei vecchi bulbi con i led.
Voglio comunque condividere con voi 10 motivi per scegliere i led ispirati da (http://www.greenme.it/abitare/risparmio-energetico/1920-i-10-motivi-per-scegliere-lilluminazione-a-led )e ccoli di seguito,
I 10 vantaggi dell’illuminazione a LED:
Ovviamente il risparmio e l’efficienza energetica, piu’ o meno si ha una corrispondenza in watt di 3 a 20,se compariamo un led con una normale lampada. Inoltre scaldando di meno i led durano da tre a 5 volte in piu’ rispetto alle lampade a fluorescenza.
2) I led costano meno delle lampade e come detto al punto 1 durano di + quindi un doppio vantaggio.
3) I led sono molto piu’ resistenti agli urti e alle vibrazione. Quante volte vie capitato di usare nuovamente un led dopo che vie e’ caduto?non si puo’ dire lo stesso di una normale lampada! Inoltre i led possono essere usati in un range di temperature maggiori senza subire shock.
4) Forniscono immediatamente piena luce (anche a temperature estreme -40), anche per quanto riguarda i tempi di accensione i light emitting diode straccino completamente le lampadine tradizionali , sopratutto quelle a risparmio energetico.
5) Minimo riscaldamento
6) La tecnologia LED è il futuro dei dispositivi di illuminazione, permetterà di eliminare con il tempo l’inquinamento luminoso essendo il fascio luminoso delle lampade LED direzionale definito, a 90° da 90 lumen/watt (alimentazione a 350mA) questo soprattutto per le illuminazioni delle nostre città.
7) Alimentazione a bassissima tensione in corrente continua;
8) Maggiore Durata di funzionamento fino a 50.000 ore;
9) Colori Saturi: nessuna variazione rispetto al colore iniziale
10) Non emettono raggi UV quindi per tutte quelle superfici sostanze sensibili a questi raggi, il led risulta la fonte di luce ottimale per illuminare senza compromettere.
Inoltre ha il vantaggio dei LED si accendono quasi istantaneamente ma almeno più velocemente che le lampadine a tubi fluorescenti , che hanno una partenza a freddo molto lenta ,
La resa luminosa è necessario anche vedere di che colore è la luce se è una luce bianca tipo neon o una colore caldo come una lampadina a incandescenza ,
a stessa potenza può cambiare l’ illuminazione
per avere certe quantità di luce, anche in un led a 3-5 volt devi mandarci una corrente anche di 500 mA ! senza poi contare che ci son gli “sprechi” del convertitore… facendo un conto veloce 55V*30mA=1,65W ; 3,5V*500mA=1,75W … siamo li !!! 🙂
…aggiungo ai tuoi 10 motivi altri buonissimi motivi per usare i led –>
-assenza di raggi infrarossi e raggi ultravioletti;
-assenza di sostanze tossiche e/o nocive nei componenti, tipo di mercurio, sodio ..quindi rispetto dell’ambient..
-cromaticità ossia la possibilità di LED di diversi colori ben definiti..
e ricorda basso consumo non vuol dire basso voltaggio ma bassa potenza 🙂