Caratteristiche tecniche [modifica]
In molti casi i LED sono alimentati in corrente continua con una resistenza in serie Rs per limitare la corrente diretta al valore di lavoro, il quale può variare da 5-6 mA fino a 20 mA quando è richiesta molta luce. Tale valore dipende anche dalla lunghezza d'onda della luce emessa dal LED.
La necessità dell'impiego della stessa è giustificata anche dalla necessità di garantire una lunga vita al dispositivo. Se tale resistenza non ci fosse, un piccolo aumento della corrente di impiego farebbe diminuire il valore della resistenza differenziale del "diodo emettitore di luce" come previsto dal grafico tensione/corrente. Tali variazioni, se di entità sufficiente, potrebbero innescare un differenziale negativo in quanto la progressiva diminuzione della resistenza del led causerebbe (alimentando a tensione costante come di norma) l'aumento della corrente ed un sempre maggiore riscaldamento per effetto Joule che porterebbe velocemente il dispositivo a bruciarsi.
Il valore della resistenza in serie Rs è calcolato mediante la legge di Ohm conoscendo la corrente di lavoro richiesta If, la tensione di alimentazione Vs e la differenza di potenziale del LED alla corrente di lavoro data, Vf .
Nel dettaglio, la formula per calcolare la resistenza in serie necessaria è:
che ha come unità di misura
Esempio: qualora risultino Vs = 12 volt, Vf = 1,8 volt e I = 20 mA si ha
La differenza di potenziale del LED Vf può essere stimata da quella data per una corrente di 20 mA nel datasheet del prodotto. I LED devono essere fatti operare solo con tensione diretta e non devono essere sottoposti a tensioni inverse superiori a pochi volt che potrebbero danneggiarli. A differenza delle lampadine ad incandescenza sono molto sensibili alle variazioni di tensione: basta il 10% in meno perché non si illuminino e il 10% in più per bruciarli.
In linea generale, quando non si possiede il datasheet specifico, si può considerare per i LED consueti di diametro 5 mm una tensione Vf pari a circa 2 V ed una corrente di lavoro If prudenziale di 10-15 mA, fino a 20 mA. Valori superiori di corrente sono in genere sopportati, ma non assicurano un funzionamento duraturo. Quindi, secondo la suddetta formula, la resistenza dovrà essere compresa tra questi due valori:
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Per i LED di tipo flash, per i quali come si è detto la corrente può variare tra 20 e 40 mA, i valori minimo e massimo della resistenza saranno 250 e 500 (valori standard 270 Ohm e 470 Ohm).
Se un LED viene alimentato in alternata deve essere protetto dalla tensione inversa mediante un semplice circuito. Il metodo più semplice è quello di usare un diodo collegato in una configurazione che in gergo elettronico si chiama "anti-parallelo" al LED, cioè in parallelo al LED ma con polarità invertita (per limitare la tensione inversa). Ciò protegge il LED durante il ciclo negativo della sinusoide, (si ha passaggio di corrente attraverso il diodo di protezione) ma non viene emessa luce, dimezzando l'efficienza.
È bene evitare di mettere il diodo di protezione in serie, in quanto in questa configurazione entrano in gioco le resistenze inverse (equivalenti) dei due componenti, queste, essendo di valore comparabile, potrebbero determinare ai capi del led una tensione pericolosa per esso.
Un metodo alternativo che mantiene attiva l'uscita luminosa consiste nell'usare un ponte di quattro diodi per assicurare che una corrente diretta scorra sempre attraverso il LED, ovviamente da un punto di vista dell'efficienza, il ponte di diodi ha senso soltanto se andiamo ad alimentare "molti" LED in serie, altrimenti l'energia dispersa nello stesso a causa delle sue cadute di tensione sarà inaccettabile.
Se si vuole alimentare un LED con la tensione di rete, senza che il nostro circuito dissipi troppa energia nella resistenza in serie, si può usare un circuito costituito da un condensatore collegato in serie ad una sezione, che consiste nel LED in parallelo ad un diodo di protezione, (con polarità invertita per limitare la tensione inversa) e al tutto seguirà ancora in serie, una resistenza di protezione, che serve a limitare la scarica all'accensione (di valore un decimo della reattanza del condensatore alla frequenza di rete). Il valore della capacità del condensatore dipenderà dalla reattanza (Impedenza) che lo stesso dovrà presentare alla frequenza di rete per far scorrere la voluta corrente (If) nel LED.
La massima quantità di luce che può essere emessa da un LED è limitata essenzialmente dalla massima corrente media sopportabile, che è determinata dalla massima potenza dissipabile dal chip. Quando sono richiesti valori d'uscita più alti normalmente si tende a non usare correnti continue, ma ad usare delle correnti pulsanti con duty cycle scelto in maniera opportuna. Ciò permette alla corrente e, di conseguenza, alla luce di essere notevolmente incrementate, mentre la corrente media e la potenza dissipata rimangono nei limiti consentiti.
