LED come sensore luminoso

Ciao a tutti,
recentemente mi hanno illuminato su questa capacità del LED: può funzionare come un sensore di luminosità. Pensandoci non risulta difficile capire il perchè:

fotone --> contenitore trasparente --> giunzione PN --> elettrone che supera il potenziale di giunzione

Quindi si può fare un semplice sensore di luminosità prendendo un led e misurandolo come un generatore di corrente (la corrente esce dal catodo). Fin qui tutto regolare, però mi hanno anticipato anche un'altra caratteristica del led come sensore, questa molto interessante. A quanto pare il LED, a seconda del colore, dovrebbe essere sensibile solo a determinate lunghezze d'onda della luce. A quanto dicono dovrebbe avere anche una selettività piuttosto elevata.
La mia domanda si centra proprio su questa peculiarità del led: come funziona?

Mi sembra che in molti strumenti di misura dove la selettività del colore sia fondamentale (es. misure di fluorescenza) vengano utilizzati dei filtri ottici molto costosi abbinati ad un semplice fotodiodo. Questi filtri ottici sono soggetti anche ad un forte invecchiamento, quindi un semplice LED potrebbe essere forse una valida alternativa a certi sistemi low-cost.
Ho cercato su internet, ma ho trovato ben poco al riguardo. Più che altro gente che provava questa caratteristica del led, senza spiegare il perchè. Dove potrei trovare qualche dato? Magari una tabella indicante il colore e le lunghezze d'onda a cui il led è sensibile?

Saluti e grazie,
Gabriele

Il problema di usare un led come sensore di luce è che purtroppo ha poca sensibilità, quindi deve stare quasi a contatto con la sorgente luminosa.
La distanza non deve essere superiore ai 3 / 4 cm

Quello in molti casi non é un problema. Basta pensare a molti strumenti nel campo biomedicale che danno la libertà di posizionare i sensori dove si vuole, ma che richiedono l'utilizzo di quei costosi filtri ottici.

Inoltre ho pensato che questa scarsa sensibilità potrebbe essere un vantaggio in alcune applicazioni, come la misurazione di grosse intensità luminose. Ho misurato che la corrente generata a seguito dell'esposizione ad alcune fonti luminose:
- adesso fuori dalla finestra: 50nA
- a contatto con una lampada a fluorescenza da 11W (luce bianca fredda): 600nA
- puntato in direzione del Sole: 12000nA !
Non sono correnti immisurabili dell'elettronica,soprattutto se non serve una grossa precisione. Ho pensato ad un eventuale misuratore di potenza per LASER, i fotodiodi normali non riescono ad erogare correnti sufficientemente elevate data la loro alta sensibilità. Quale sarà la massima corrente inversa di un led?

I LED emettono luce colorata non in base al filtro di plastica che li avvolge ma in base al drogaggio.
In particolare un LED rosso potrebbe anche avere il contenitore trasparente (effettivamente alcuni sono fatti cosi).

Il drogaggio determina il salto energetico della giunzione PN che si viene a formare. In base a questo le cariche che lo attraversano rilasciano una determinata energia.
Questa energia e' quantizzata e non continua. In particolare secondo la relazione di Plank, c'e' una relazione di proporzionalità tra l'energia e la frequenza d'onda emessa. Per cui modulando la quantità di energia, per mezzo del drogaggio, si può fissare la lunghezza d'onda emessa ovvero il colore.

Per i diodi usati come sensori di luce, l'area esposta della giunzione e' piuttosto ampio al fine di favorire che l'energia sotto forma di onda permetta alle cariche si saltare la giunzione. Il ragionamento inverso a quello precedente determina la sensibilità del sensore a particolare lunghezze d'onda.

Per i sensori luminosi trovi la relazione Lux/corrente ma per i normali diodi questa relazione non la trovi.

Relativamente ai filtri ottici la ragione e' legata al fatto che il sensore usato in ricezione ha spesso una banda piuttosto ampia e il filtro seleziona solo la banda d'interesse. Giocando con filtro e sensore si possono avere ottimi strumenti e al tempo stesso si potrebbe usare lo stesso strumento per varie applicazioni semplicemente cambiando il filtro.


Saluti,

Mauro

PS
Mi perdonino coloro, che freschi dello studio della giunzione, dovessero trovare terminologie poco appropriate...
...ma credo di aver mantenuto la morale...

Ciao Mauro,

si immaginavo che fosse così, in quanto sono le cariche lasciate libere dai droganti a determinare la conduzione. Qui l'energia a queste cariche viene data dai fotoni invece che dal campo elettrico (come nel caso di un normale diodo). A questo punto lo spettro a cui è sensibile un LED dipende da quale drogante è stato usato per garantire quel colore alla luce del led. Corretto?

Quindi ora dovrei trovare una tabella che esprima questa corrispondenza:

Colore led -> Drogante -> Spettro luminoso al quale è sensibile

Qualcuno sa dove potrei trovarla?