Introduzione all'Alimentazione di Prodotti di Illuminazione a LED

POLARIZZAZIONE DEI LED

Per ottenere luce da un LED è sufficiente far percorrere la sua giunzione da una corrente elettrica diretta di intensità corretta, ossia abbastanza elevata da produrre luce, ma inferiore al valore massimo ammissibile per non danneggiare il LED.

I costruttori forniscono le specifiche di tensione o corrente corrette per alimentare (Polarizzare) il diodo LED, ossia la tensione da applicare tra anodo e catodo per ottenere uno specifico valore di corrente.

Tale valore di corrente deve essere regolato in modo stabile perché modifica la luminosità del diodo LED, mentre lo scopo del progettista è mantenere costante la zona di lavoro prescelta, ad esempio 3,4V di tensione e 350mA di corrente.

La polarizzazione dei Led deve essere in Corrente Continua (anodo positivo verso il catodo)

La connessione in parallelo si utilizza solo quando la tensione di alimentazione è molto bassa e vicina alla tensione di soglia dei LED.

Il metodo più semplice per polarizzare un LED è alimentarlo in continua ad una tensione e corrente maggiori di quelle a cui il componente deve lavorare e poi in serie al LED va inserita una resistenza il cui valore viene calcolato in funzione della corrente voluta, secondo la formula:

R = (Vcc - Vf) / If

dove
R = Resistenza
Vcc = tensione di alimentazione
Vf = caduta di tensione sul diodo

Tale approccio è valido anche per gruppi di LED; in tal caso la configurazione più utilizzata è la serie, cercando di avvicinare il più possibile (ma almeno 1 Volt minore) la somma delle cadute sui Led alla tensione di alimentazione per minimizzare le perdite di potenza nella resistenza di limitazione della corrente.

In tale configurazione ogni Led presenta ai sui capi una differenza di potenziale in funzione della corrente che lo attraversa e si adatta perciò bene alle condizioni circuitali anche se ogni Led è differente dagli altri (con tensione di caduta differente).

Se dobbiamo collegare molti diodi possiamo considerare anche la configurazione serie/parallelo prestando attenzione però che ogni serie di diodi che andrà parallelata abbia una caduta di tensione simile alle altre.

ALIMENTATORE (DRIVER) IN CORRENTE

Benché semplice alimentare un diodo Led in continua con resistenza di limitazione, il miglior funzionamento lo si ottiene utilizzando degli alimentatori regolati in corrente che siano cioè progettati per mantenere stabile il valore di corrente.

Il motivo va ricercato nella curva di funzionamento caratteristica dei Led.

La relazione tra tensione diretta e corrente diretta è esponenziale perciò superato il valore di soglia, piccole variazioni di Vf comportano grandi variazioni della If e pertanto della luminosità: inoltre, in particolare per i Power Led, per sfruttarli alla massima intensità luminosa la corrente deve essere prossima al limite sopportabile quindi eventuali fluttuazioni [rete AC] possono danneggiare le giunzioni in modo irreparabile.

Ulteriore motivo, non meno importante, è la deriva termica ossia il punto di lavoro non è costante ma varia in base alla temperatura raggiunta dalla giunzione [e dall'ambiente] e se tale calore non viene smaltito in modo efficace la deriva continua ad aumentare.

Quindi alimentando un led a tensione costante non saremo mai sicuri che la corrente di polarizzazione ed il flusso luminoso saranno costanti!

Gli alimentatori in corrente (generatori di corrente) sono generalmente adattabili a diverse configurazioni e numero di Led [fare riferimento alle tensioni di lavoro utili minime e massime].

Il circuito di tali alimentatori forniscono di solito una tensione più alta di quella richiesta dal numero massimo di Led collegabili salvo poi adattare tale tensione per imporre come unica condizione il mantenimento del valore di corrente per cui sono progettati.