Eine lichtemittierende Diode (LED) leuchtet und emittiert aufgrund ihrer einzigartigen Halbleitermaterialien und Konstruktion Licht, wenn sie in Vorwärtsrichtung betrieben wird. Wenn Strom in Vorwärtsrichtung (Anode zu Kathode) durch eine LED fließt, rekombinieren Elektronen und Löcher innerhalb des Halbleiterübergangs der LED und setzen Energie in Form von Photonen frei. Dieser Prozess ist als Elektrolumineszenz bekannt, bei dem der Energieniveauunterschied zwischen den Leitungs- und Valenzbändern des Halbleitermaterials die Wellenlänge (Farbe) des emittierten Lichts bestimmt. Im Gegensatz dazu ist eine Gleichrichterdiode nicht darauf ausgelegt, Licht zu emittieren, sondern bei Vorspannung in Vorwärtsrichtung den Strom nur in eine Richtung mit minimalem Spannungsabfall fließen zu lassen oder bei Vorspannung in Sperrrichtung den Strom vollständig zu blockieren.
Der Grund dafür, dass eine LED Licht emittiert, während dies bei einer Standard-PN-Sperrschichtdiode nicht der Fall ist, liegt in erster Linie an den spezifischen Halbleitermaterialien, die bei ihrer Konstruktion verwendet werden. LEDs werden aus Halbleitermaterialien mit direkter Bandlücke wie Galliumarsenid (GaAs) oder Galliumphosphid (GaP) hergestellt, die eine effiziente Lichtemission ermöglichen, wenn Elektronen über den Übergang hinweg mit Löchern rekombinieren. Im Gegensatz dazu verwenden Standard-Dioden mit PN-Übergang typischerweise Materialien mit indirekten Bandlücken, wie etwa Silizium, bei denen Elektronen, die mit Löchern rekombinieren, keine Photonen emittieren, sondern stattdessen Wärmeenergie freisetzen. Dieser grundlegende Unterschied bei den Halbleitermaterialien erklärt, warum LEDs Licht emittieren, während PN-Übergangsdioden dies nicht tun.
Aus verschiedenen Gründen kann es sein, dass einige LEDs nicht leuchten oder kein Licht abgeben. Eine häufige Ursache ist falsche Polarität: LEDs sind polarisierte Geräte, was bedeutet, dass sie die richtige Ausrichtung (positive Spannung an der Anode und negative an der Kathode) benötigen, um Strom zu leiten und Licht zu emittieren. Durch Umkehren der Polarität wird verhindert, dass Strom durch die LED fließt, sodass diese nicht leuchtet. Ein weiterer Grund könnte eine unzureichende Durchlassspannung sein: LEDs benötigen eine bestimmte Durchlassspannung (typischerweise etwa 1,8 V bis 3,3 V, je nach Farbe), um einzuschalten und Licht auszusenden. Wenn die angelegte Spannung unter diesem Schwellenwert liegt, leuchtet die LED möglicherweise nicht. Schließlich kann es auch bei beschädigten oder defekten LEDs vorkommen, dass sie trotz richtiger Polarität und ausreichender Spannung nicht leuchten.
LEDs können hauptsächlich aufgrund ihrer Durchlassspannungseigenschaften und ihrer Unfähigkeit, Sperrspannungen effektiv zu verarbeiten, nicht als Gleichrichterdioden verwendet werden. LEDs sind für die Lichtemission optimiert und weisen im Vergleich zu Standard-Gleichrichterdioden, die für niedrige Durchlassspannungsabfälle ausgelegt sind, um den Leistungsverlust zu minimieren, relativ hohe Vorwärtsspannungsabfälle auf. Darüber hinaus weisen LEDs schlechte Leistungseigenschaften auf, wenn sie Sperrspannungen ausgesetzt werden, die in Gleichrichterschaltungen typisch sind. Sie können beschädigt werden oder hohe Leckströme aufweisen, wenn sie in Sperrrichtung vorgespannt werden, was sie für Gleichrichtungsaufgaben ungeeignet macht, bei denen ein geringer Vorwärtsspannungsabfall und ein robuster Umgang mit Sperrspannungen unerlässlich sind.
LEDs werden als Gleichrichterdioden oder Wandler in Gleichrichterschaltungen vor allem deshalb vermieden, weil sie nicht für die spezifischen Anforderungen der Gleichrichtung optimiert sind. Gleichrichterdioden müssen Wechselstrom effizient in Gleichstrom umwandeln, indem sie Spannungsabfälle in Vorwärtsrichtung minimieren und Strom in Rückwärtsrichtung blockieren. LEDs sind jedoch eher auf Lichtemission als auf effiziente Gleichrichtung ausgelegt. Im Vergleich zu Standard-Gleichrichterdioden weisen sie höhere Spannungsabfälle in Vorwärtsrichtung auf und sind bei der Bewältigung von Sperrspannungen weniger effizient. Der Einsatz von LEDs in Gleichrichterschaltungen würde aufgrund ihrer unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften und Betriebsbeschränkungen zu höheren Leistungsverlusten, verringerter Effizienz und potenziellen Zuverlässigkeitsproblemen führen.