Světlo-vyzařující dioda (LED, Elektroluminiscenční dioda) je elektronická polovodičová součástka obsahující přechod P-N. Prochází-li přechodem elektrický proud v propustném směru, přechod vyzařuje (emituje) nekoherentní světlo s úzkým spektrem. Může emitovat i jiné druhy záření. Tento jev je způsoben elektroluminiscencí.
Pásmo spektra záření diody je závislé na chemickém složení použitého polovodiče. LED jsou vyráběny s pásmy vyzařování od skoro ultrafialových, přes různé barvy viditelného spektra, až po infračervené pásmo. Poměrně dlouho trval vývoj modré LED, na nějž čekal jeden z projektů ploché barevné televizní obrazovky. Z principu funkce LED vyplývá, že nelze přímo emitovat bílé světlo – starší bíle zářící diody většinou obsahují trojici čipů vybíraných tak, aby bylo aditivním míšením v rozptylném materiálu vrchlíku dosaženo vjemu bílého světla.
Protože není možné přímo emitovat bílé světlo, pravé bílé LED využívají luminoforu. Některé bílé LED emitují modré světlo, část tohoto světla je přímo na čipu luminoforem transformována na žluté světlo a díky míseni těchto barev vzniká bílá. Jiné typy bílých LED emitují ultrafialové záření, to je přímo na čipu luminoforem transformováno na bílé světlo.
Se zvětšující se frekvencí emitovaného světla roste napětí, při kterém se proud v propustném směru začíná zvětšovat. U křemíkové (Si) diody je toto napětí asi 0,6 V, u zelené LED z GaP 1,7 V a u modré z SiC již 2,5 V.
Základní monokrystaly diod bývají překryty kulovými vrchlíky z epoxidové pryskyřice nebo akrylového polyesteru. Materiály, z nichž se LED vyrábějí, totiž mají poměrně vysoký index lomu a velká část vyzařovaného světla by se odrážela totálním odrazem zpět na rovinném rozhraní se vzduchem.
Oproti jiným elektrickým zdrojům světla (žárovka, výbojka, doutnavka) mají LED tu výhodu, že pracují s poměrně malými hodnotami proudu a napětí. Z toho vyplývá jejich užití v displejích (ve tvaru cifer a písmen). Kombinací LED základních barev (červená, zelená, modrá) je možno získat i barevné obrazovky.
Konstrukčně představují LED součástku, v níž je kontaktovaný čip (nebo kombinace čipů) zastříknut materiálem s požadovanými optickými vlastnostmi (LED se vyrábějí v bodovém či rozptylném provedení, s různým vyzařovacím úhlem). Kontakty mohou být v provedení pro povrchovou montáž (SMD) nebo ve tvaru ohebných či poddajných přívodů. Sestavy více LED, pouzdřené společně mohou mít samostatně vyveden každý čip, společnou anodu či katodu nebo jiný systém kontaktování dle zamýšleného užití (například dvojbarevné diody).
Nick Holonyak Jr. (narozen 1928) na University of Illinois at Urbana-Champaign vyvinul první praktickou LED s viditelným spektrem v roce 1962.
Na rozdíl od žárovek, u kterých nezáleží na polaritě napájecího napětí a jsou schopny tedy pracovat na střídavé napětí, LED zapojené nesprávným způsobem nepracují. Když je napětí na P-N přechodu diody zapojené správně, říkáme že je zapojena v propustném směru a v tomto stavu skrz ní prochází značný proud. Když je zapojené opačně než má být, říkáme že je zapojená v závěrném směru a neprochází skrz ní téměř žádný proud a ani nevyzařuje žádné světlo. Některé LED jsou schopny pracovat se střídavým napětím. V takovém případě jsou ale rozsvíceny je polovinu periody, ve které jsou polarizovány propustně. Periodicky se tak rozsvěcují a zhasínají s frekvencí střídavého zdroje.
I když jediným 100 % přesným způsobem jak zjistit polaritu vývodu LED je podívat se do jejího katalogového listu, tak jsou zde některé obvykle platné způsoby pro její označení:
| znaménko: | + | − |
| polarita: | kladná | záporná |
| výstup: | anoda (A) | katoda (K) |
| vývod: | dlouhý | krátký |
| pozdro z vnějšku: | zakulacené | ploché |
| uvnitř pouzdra: | menší | větší |
| barevně: | červená | černá |
Protože napěťová charakteristika LED je vzhledem k proudové charakteristice prakticky stejná jako u jakékoliv jiné diody(proud vzhledem k napětí roste přibližně exponenciálně), malá změna napětí vyvolá obrovskou změnu proudu. Jsou zde určité technologické rozdíly, které mohou způsobit, že ze dvou diod stejného typu může |napěťový zdroj jednu rozsvítit a druhou zničit (u jedné budou maximální hodnoty proudu na hraně použitelnosti a u druhé budou překročeny.
Díky tomu, že u diody napětí je logaritmicky vztaženo k proudu, tak se dá v rozsahu, ve kterém LED pracuje(svítí) považovat za konstantní. Tedy se dá říct, že je spotřebovaná energie prakticky jen funkcí proudu. Pokud chceme zajistit stály odběr energie s ohledem na různé charakteristiky napájení a LED, tak bychom měli použít pro napájení diod proudový zdroj. Pokud nevyžadujeme vysokou účinnost zapojení (například u různých indikátorů), můžeme se přiblížit proudovému zdroji tím, že připojíme LED v sérii s rezistorem omezujícím protékající proud ke zdroji stálého napětí(změny napětí vyvolají menší změny proudu). Tento způsob je běžně používán.
Většina LED má taky nízké průrazné napětí, takže mohou být zničeny přiložením závěrného napětí i o výši jen několika voltů. Protože někteří výrobci nedodržují standarty označení uvedené výše, tak by mělo být v katalogovém listu vždy pokud možno vyhledáno, jak je to u daného konkrétního typu diody. Nebo můžeme polaritu zjistit zkouškou, kdy diodu zkusíme připojit ke zdroji nízkého napětí v sérii s ochranným rezistorem.
LED už mohou být zakoupeny se zabudovanými rezistory. Můžeme tak ušetřit místo na desce plošných spojů. To může být zvlášť užitečné při konstrukci prototypů, nebo při změnách zamýšleného zapojení(když potřebujeme udělat změny už na hotové desce). Nicméně je to i velká nevýhoda, protože tím, že máme diodu s rezistorem s přednastavenou hodnotou) jsme značně omezeni v regulaci intenzity vyzařovaného světla. Abychom zvýšili účinnost(nebo umožnily řízení intenzity bez složitého DA převodníku), můžeme využít pulzního napájení – vystavíme LED vyššímu proudu než při trvalém provozu, ale po velmi krátkou dobu. To bude mít sice za následek problikávání diod ale, dokud budou blikat z vyšší frekvencí, než je rozpoznávací schopnost oka, tak budou vypadat, že svítí nepřetržitě.
Pokud máme dostatečně velké napětí, můžeme propojit několik LED do série pouze s jedním omezujícím rezistorem. Paralelní zapojení je obvykle problém. LED musí být stejného typu kvůli tomu, aby měli co nejpodobnější propustné napětí. I potom rozdíly ve výrobním procesu mohou způsobit, že zapojení nebude fungovat dle představ.
Dvoubarevné LED zařízení obsahují dvě paralelně zapojené, opačně polarizované, diody, každá jiné barvy(typicky červená a zelená), umožňující zobrazit dvě barvy, nebo rozsah škály barev, změnou poměru dob po kterou jsou jednotlivé diody rozsvíceny. Jiné zas obsahují sadu diod rozdílných barev uspořádaných do skupin zapojených se společnou anodou nebo katodou. Zde můžeme dosáhnout širší škály různých barev bez toho, že bychom museli měnit polaritu napájení.
LED obvykle stále svítí, když skrze ně prochází proud, jsou ale dostupné i blikající LED.Ty mají stejný technologický základ, navíc obsahují klopný obvod, který způsobí, že LED bliká(typicky s periodou jedna sekunda). Nejběžněji jsou k dostání v červené, žluté nebo zelené barvě. Většina jich svítí pouze jednou barvou, ale jsou k dostání i vícebarevná.
Obyčejně, pro LED podle nového standartu v 3 mm nebo 5 mm pouzdrech, jsou naměřené následující hodnoty propustného napětí. To závisí na chemickém složení, teplotě a protékajícím proudu (hodnoty zde uvedené přibližně pro hodnotu 20 mA)
| Barva | Úbytek napětí |
| Infračervená | 1.6 V |
| Červená | 1.8 V až 2.1 V |
| Oranžová | 2.2 V |
| Žlutá | 2.4 V |
| Zelená | 2.6 V |
| Modrá | 3.0 V to 3.5 V |
| Bílá | 3.0 V to 3.5 V |
| Ultrafialová | 3.5 V |