L’Unione europea punta a un futuro a Led, e investe 11.8 milioni nel progetto di ricerca NewLED, finalizzato allo sviluppo di una nuova generazione di LED bianchi molto più efficienti delle attuali lampadine commerciali
L’Unione europea punta a un futuro a LED. E con un finanziamento di 11.8 milioni di euro sostiene il progetto di ricerca NewLED, finalizzato allo sviluppo di una nuova generazione di LED bianchi molto più efficienti delle attuali lampadine commerciali. L’obiettivo? Ridurre il consumo di energia globale e le emissioni di CO2. In pratica, ottenere un risparmio energetico pari al 50-60% riducendo, grazie a un sistema efficiente, anche i costi operativi.
Tra i partner accademici e industriali, coordinati dall’Università di Dundee, anche il gruppo di ricerca “Opto&Nanoelectronics” del Dipartimento di ingegneria elettronica dell’Università Roma Tor Vergata.
«Il progetto si propone di sviluppare LED bianchi di nuova generazione con efficienze maggiori di 200 lumen/watt, senza l’utilizzo di fosfori e con indice di resa cromatica, parametro associato alle caratteristiche dell’illuminazione della luce rispetto a quella naturale, maggiore del 95%» precisa Aldo Di Carlo, responsabile del team di ricercatori italiani. «Ci prefiggiamo di raggiungere questi obiettivi – aggiunge – ottimizzando sia la capacità di generare luce, riducendo il riscaldamento del dispositivo, sia l’estrazione di luce attraverso un opportuno disegno del dispositivo stesso».
In particolare quale sarà il vostro contributo?
«Abbiamo il compito di progettare i nuovi LED utilizzando approcci di simulazione multiscala che permettono di ottimizzare il dispositivo connettendo la descrizione atomistica con quella macroscopica. In pratica dovremo descrivere le proprietà elettroniche e ottiche dei LED tenendo conto della loro specifica struttura atomica».
Ma perché puntare su un futuro illuminato dai vostri LED?
«Le lampadine comuni hanno un livello di efficienza piuttosto basso e anche il migliore LED bianco attualmente in commercio ha un rendimento complessivo di circa il 30%. Se saremo in grado di produrre questo nuovo LED e, soprattutto, se verrà comunemente utilizzato per l’illuminazione, gli effetti sul consumo energetico saranno enormi. I risultati del nostro progetto potranno avere infatti immediate ricadute nell’ambito dell’illuminazione e dell’efficienza energetica, permettendo un risparmio notevole di elettricità a parità di flusso luminoso».
Facciamo un passo indietro per maggiore chiarezza. Su cosa si basa la tecnologia LED?
«La tecnologia LED si differenzia molto dalle sorgenti di luce convenzionale. Nelle ormai obsolete lampadine a filamento, la luce è emessa da un filo di tungsteno reso incandescente dal passaggio della corrente elettrica. Nelle comuni lampade a fluorescenza, la luce è emessa attraverso una scarica elettrica, all’interno di un gas, convertita poi in luce visibile da un sottile strato di materiale fluorescente che si trova sulla superficie interna della lampadina. Nei LED, invece, al posto del metallo o del gas vengono utilizzati altri materiali: i semiconduttori».
Quali?
«Non tutti i materiali semiconduttori possono essere utilizzati per emettere luce. Per esempio il silicio, usato nella maggior parte dei dispositivi elettronici, dai microprocessori alle memorie dei nostri computer per esempio, non è un buon emettitore di luce. Lo sono invece il nitruro di gallio e le sue leghe con alluminio e indio, il cui uso è stato introdotto dagli anni ’90».
Ma perché i LED consentono di ridurre il consumo energetico a beneficio dell’ambiente e delle nostre tasche?
«Il principale vantaggio del LED è quello di trasformare la maggior parte della potenza elettrica in potenza ottica, emessa con il colore desiderato. In pratica, mentre nelle lampade convenzionali buona parte dell’energia elettrica è trasformata in calore, nei LED invece questo fenomeno può essere notevolmente ridotto. Questo permette dunque di avere a parità di potenza elettrica utilizzata (misurato in Watt) un migliore flusso luminoso (misurato in lumen)».
I LED, cioè, usano meno energia elettrica per produrre la stessa quantità di luce?
«Esatto. Il rapporto flusso luminoso/potenza elettrica (lumen/Watt) viene chiamato efficienza e per i LED è ormai arrivata attorno ai 200 lumen/watt, superiore dunque alle lampade convenzionali più efficienti, le lampade ai vapori di sodio comunemente utilizzate per l’illuminazione stradale. Un’altra fondamentale caratteristica dei LED è la durata. I LED moderni possono funzionare per oltre 50.000 ore: stiamo parlando di un fattore circa dieci volte superiore alle comuni lampade a fluorescenza. Questo significa che devono essere sostituiti meno frequentemente, e, di conseguenza, che si producono meno rifiuti».
Quali sono però ancora i limiti dell’illuminazione a LED?
«La tecnologia LED è in continua evoluzione e molto si può fare ancora per migliorare efficienza e qualità della luce emessa. Per esempio c’è ancora da risolvere la riduzione di efficienza sia quando la potenza elettrica aumenta (effetto “droop”) sia quando il colore del LED va verso il verde (effetto “green gap”). Un altro punto cruciale per aumentare l’efficienza è quello di estrarre in maniera ottimale la luce emessa dal LED stesso. Infatti, la luce è generata all’interno del dispositivo e per essere visibile deve fuoriuscire, ma l’emissione è ostacolata dalla differenza di indice di rifrazione tra il semiconduttore e l’aria. Per questo motivo, per aumentare la quantità massima di luce emessa, è necessario sviluppare delle strutture opportunamente ingegnerizzate, e anche a questo puntiamo con il progetto NewLED».
S.R.
Fonte: La Stampa