Een Light-Emitting Diode (LED) gloeit en straalt licht uit wanneer deze naar voren is gericht vanwege de unieke halfgeleidermaterialen en constructie. Wanneer stroom door een LED in voorwaartse richting vloeit (van anode naar kathode), recombineren elektronen en gaten in de halfgeleiderovergang van de LED, waardoor energie vrijkomt in de vorm van fotonen. Dit proces staat bekend als elektroluminescentie, waarbij het verschil in energieniveau tussen de geleidings- en valentiebanden van het halfgeleidermateriaal de golflengte (kleur) van het uitgestraalde licht bepaalt. Daarentegen is een gelijkrichterdiode niet ontworpen om licht uit te zenden, maar om de stroom slechts in één richting te laten stromen met een minimale spanningsval wanneer deze in voorwaartse richting is voorgespannen, of om de stroom volledig te blokkeren wanneer deze in tegengestelde richting is voorgespannen.
De reden dat een LED licht uitzendt, terwijl een standaard PN-junctiediode dat niet doet, is voornamelijk te wijten aan de specifieke halfgeleidermaterialen die bij de constructie ervan zijn gebruikt. LED’s zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen met een directe bandafstand, zoals galliumarsenide (GaAs) of galliumfosfide (GaP), wat een efficiënte emissie van licht mogelijk maakt wanneer elektronen recombineren met gaten in de junctie. Daarentegen gebruiken standaard PN-junctiediodes doorgaans materialen met indirecte bandafstanden, zoals silicium, waarbij elektronen die recombineren met gaten geen fotonen uitstralen, maar in plaats daarvan warmte-energie vrijgeven. Dit fundamentele verschil in halfgeleidermaterialen verklaart waarom LED’s licht uitstralen, terwijl PN-junctiediodes dat niet doen.
Sommige LED’s kunnen om verschillende redenen niet gloeien of licht uitstralen. Een veel voorkomende oorzaak is onjuiste polariteit: LED’s zijn gepolariseerde apparaten, wat betekent dat ze de juiste oriëntatie vereisen (positieve spanning op de anode en negatief op de kathode) om stroom te geleiden en licht uit te zenden. Het omkeren van de polariteit voorkomt dat er stroom door de LED stroomt, waardoor deze niet gaat gloeien. Een andere reden kan een onvoldoende voorwaartse spanning zijn: LED’s hebben een specifieke voorwaartse spanning nodig (doorgaans rond de 1,8 V tot 3,3 V, afhankelijk van de kleur) om in te schakelen en licht uit te stralen. Als de aangelegde spanning onder deze drempel ligt, brandt de LED mogelijk niet. Ten slotte kunnen beschadigde of defecte LED’s ook niet oplichten, zelfs niet met de juiste polariteit en voldoende spanning.
LED’s kunnen niet worden gebruikt als gelijkrichtdiodes, voornamelijk vanwege hun voorwaartse spanningskarakteristieken en hun onvermogen om sperspanningen effectief te verwerken. LED’s zijn geoptimaliseerd voor lichtemissie en hebben relatief hoge voorwaartse spanningsdalingen in vergelijking met standaard gelijkrichterdiodes, die zijn ontworpen voor lage voorwaartse spanningsdalingen om vermogensverlies te minimaliseren. Bovendien hebben LED’s slechte prestatiekenmerken wanneer ze worden blootgesteld aan sperspanningen die typisch zijn voor gelijkrichtercircuits. Ze kunnen beschadigd raken of hoge lekstromen vertonen wanneer ze in sperrichting zijn voorgespannen, waardoor ze ongeschikt zijn voor rectificatietaken waarbij een lage voorwaartse spanningsval en een robuuste omgang met sperspanning essentieel zijn.
LED’s worden vermeden als gelijkrichtdiodes of omzetters in gelijkrichtcircuits, voornamelijk omdat ze niet zijn geoptimaliseerd voor de specifieke eisen van gelijkrichting. Gelijkrichterdiodes moeten wisselstroom efficiënt omzetten in gelijkstroom door spanningsvallen in de voorwaartse richting te minimaliseren en de stroom in de omgekeerde richting te blokkeren. LED’s zijn echter ontworpen voor lichtemissie in plaats van efficiënte gelijkrichting. Ze hebben hogere voorwaartse spanningsvallen en zijn minder efficiënt in het omgaan met sperspanningen in vergelijking met standaard gelijkrichterdiodes. Het gebruik van LED’s in gelijkrichtercircuits zou resulteren in hogere vermogensverliezen, verminderde efficiëntie en potentiële betrouwbaarheidsproblemen vanwege hun verschillende elektrische kenmerken en operationele beperkingen.
