Un diodo a emissione di luce (LED) si illumina ed emette luce quando polarizzato direttamente grazie ai materiali semiconduttori e alla struttura esclusivi. Quando la corrente scorre attraverso un LED nella direzione in avanti (da anodo a catodo), gli elettroni e le lacune si ricombinano all’interno della giunzione del semiconduttore del LED, rilasciando energia sotto forma di fotoni. Questo processo è noto come elettroluminescenza, in cui la differenza di livello energetico tra le bande di conduzione e di valenza del materiale semiconduttore determina la lunghezza d’onda (colore) della luce emessa. Al contrario, un diodo raddrizzatore non è progettato per emettere luce ma piuttosto per consentire alla corrente di fluire in una sola direzione con una caduta di tensione minima quando polarizzato direttamente o per bloccare completamente la corrente quando polarizzato al contrario.
Il motivo per cui un LED emette luce mentre un diodo a giunzione PN standard non lo fa è principalmente dovuto agli specifici materiali semiconduttori utilizzati nella loro costruzione. I LED sono realizzati con materiali semiconduttori con una banda proibita diretta, come l’arseniuro di gallio (GaAs) o il fosfuro di gallio (GaP), che consente un’emissione efficiente di luce quando gli elettroni si ricombinano con le lacune attraverso la giunzione. Al contrario, i diodi a giunzione PN standard utilizzano tipicamente materiali con bande proibite indirette, come il silicio, dove gli elettroni che si ricombinano con le lacune non emettono fotoni ma rilasciano invece energia termica. Questa differenza fondamentale nei materiali semiconduttori spiega perché i LED emettono luce mentre i diodi a giunzione PN no.
Alcuni LED potrebbero non accendersi o emettere luce per diversi motivi. Una causa comune è la polarità errata: i LED sono dispositivi polarizzati, il che significa che richiedono un orientamento corretto (tensione positiva sull’anodo e negativa sul catodo) per condurre corrente ed emettere luce. L’inversione della polarità impedirà il flusso di corrente attraverso il LED, impedendone l’accensione. Un altro motivo potrebbe essere una tensione diretta insufficiente: i LED richiedono una tensione diretta specifica (in genere tra 1,8 V e 3,3 V a seconda del colore) per accendersi ed emettere luce. Se la tensione applicata è inferiore a questa soglia, il LED potrebbe non accendersi. Infine, i LED danneggiati o difettosi potrebbero non accendersi anche con la polarità corretta e una tensione sufficiente.
I LED non possono essere utilizzati come diodi raddrizzatori principalmente a causa delle loro caratteristiche di tensione diretta e della loro incapacità di gestire efficacemente le tensioni inverse. I LED sono ottimizzati per l’emissione di luce e presentano cadute di tensione diretta relativamente elevate rispetto ai diodi raddrizzatori standard, progettati per cadute di tensione diretta basse per ridurre al minimo la perdita di potenza. Inoltre, i LED hanno caratteristiche prestazionali scarse se sottoposti a tensioni di polarizzazione inversa tipiche dei circuiti raddrizzatori. Possono danneggiarsi o presentare elevate correnti di dispersione se polarizzati in modo inverso, rendendoli inadatti per attività di raddrizzamento in cui sono essenziali una bassa caduta di tensione diretta e una gestione robusta della tensione inversa.
I LED vengono evitati come diodi raddrizzatori o convertitori nei circuiti raddrizzatori principalmente perché non sono ottimizzati per i requisiti specifici del raddrizzamento. I diodi raddrizzatori devono convertire in modo efficiente la corrente alternata in corrente continua riducendo al minimo le cadute di tensione nella direzione diretta e bloccando la corrente nella direzione opposta. I LED, tuttavia, sono progettati per l’emissione di luce piuttosto che per un raddrizzamento efficiente. Hanno cadute di tensione diretta più elevate e sono meno efficienti nel gestire le tensioni inverse rispetto ai diodi raddrizzatori standard. L’utilizzo dei LED nei circuiti raddrizzatori comporterebbe maggiori perdite di potenza, efficienza ridotta e potenziali problemi di affidabilità a causa delle loro diverse caratteristiche elettriche e limitazioni operative.
