Eine Leuchtdiode (LED) ist ein Halbleiterbauelement, das elektrische Energie durch einen Prozess namens Elektrolumineszenz direkt in Licht umwandelt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Glühlampen, die Licht durch Erhitzen eines Glühfadens erzeugen, sind LEDs hocheffizient, langlebig und geben wenig Wärme ab, was sie ideal für Anwendungen von Displays bis hin zu Beleuchtung macht.
Im Kern besteht eine LED aus einem P-N-Übergang, der durch die Kombination von Halbleitermaterialien vom P--Typ (positiv geladen, mit Elektronenlöchern) und N--Typ (negativ geladen, mit überschüssigen Elektronen) gebildet wird, beispielsweise Galliumarsenid (GaAs) für rotes Licht oder Galliumnitrid (GaN) für blaues Licht. Wenn eine Durchlassspannung (typischerweise 1,8–3,3 V) angelegt wird, fließen Elektronen von der N--Seite zur P--Seite, während sich Löcher entgegengesetzt bewegen. An der Verbindung rekombinieren Elektronen mit Löchern und setzen Energie in Form von Photonen-sichtbarem Licht frei, dessen Farbe von der Bandlückenenergie des Materials abhängt (z. B. 1,8 eV für Rot, 3,4 eV für Blau).
Weiße LEDs verwenden häufig eine blaue LED, die mit gelbem Leuchtstoff beschichtet ist, um ein breites Spektrum zu erzeugen. LEDs werden mit Gleichstrom (DC) betrieben und sind polaritätsempfindlich. Daher ist eine korrekte Ausrichtung erforderlich, um Schäden zu vermeiden. Ihre Effizienz kann 100–200 Lumen pro Watt erreichen, mit einer Lebensdauer von bis zu 50.000 Stunden, was die energieeffiziente Beleuchtung revolutioniert.
