Żarówki LED (diody elektroluminescencyjne) i tradycyjne żarówki działają na zasadniczo różnych zasadach, co wpływa na ich wydajność, trwałość i wpływ na środowisko.
Nauka stojąca za żarówkami LED koncentruje się wokół zjawiska elektroluminescencji, podczas którego elektrony łączą się z dziurami elektronowymi w materiale półprzewodnikowym diody LED. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez diodę LED, wzbudza elektrony, powodując emisję fotonów światła. Proces ten jest bardzo wydajny w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami, w których energia elektryczna podgrzewa włókno wolframowe aż do zaświecenia, wytwarzając światło, ale także znaczną utratę ciepła.
Żarówki LED charakteryzują się energooszczędnością i trwałością. Zużywają znacznie mniej energii, aby wytworzyć taką samą ilość światła jak żarówki tradycyjne, co czyni je bardziej przyjaznymi dla środowiska i opłacalnymi w całym okresie ich użytkowania. Diody LED emitują również światło w określonym kierunku, co zmniejsza potrzebę stosowania odbłyśników i dyfuzorów, które często są niezbędne w przypadku żarówek, które emitują światło we wszystkich kierunkach.
Chemia stojąca za diodami LED obejmuje materiały półprzewodnikowe domieszkowane w celu utworzenia złącz p-n w strukturze diod LED. Te półprzewodniki są zwykle wykonane ze związków takich jak arsenek galu (GaAs), fosforek galu (GaP) lub azotek indu i galu (InGaN), w zależności od pożądanej długości fali emitowanego światła. Kiedy prąd przepływa przez te złącza, stymuluje emisję fotonów w widmie widzialnym.
Różnica między lampami LED a zwykłymi żarówkami, takimi jak żarówki żarowe lub fluorescencyjne, polega przede wszystkim na wydajności, trwałości i wpływie na środowisko. Lampy LED zużywają mniej energii, emitują mało ciepła, mają dłuższą żywotność (zwykle dziesiątki tysięcy godzin w porównaniu do kilku tysięcy w przypadku żarówek) i są trwalsze ze względu na konstrukcję półprzewodnikową. Z kolei żarówki tradycyjne są mniej wydajne, przekształcają większość swojej energii w ciepło, a nie światło, i mają krótszą żywotność. Żarówki fluorescencyjne są bardziej wydajne niż żarówki, ale wciąż mniej niż diody LED, a także zawierają rtęć, co stwarza wyzwania związane z utylizacją i ochroną środowiska.
Podsumowując, nauka stojąca za żarówkami LED opiera się na elektroluminescencji i fizyce półprzewodników, dzięki czemu są one bardziej energooszczędne, trwalsze i przyjazne dla środowiska w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami żarowymi i fluorescencyjnymi. Diody LED zrewolucjonizowały technologię oświetleniową, oferując doskonałą wydajność pod względem oszczędności energii, trwałości i zmniejszonego wpływu na środowisko.