หลอดไฟ LED

หลอดไฟ LED แบบขั้วเอดิสัน
พิมพ์	ไฟฟ้า
นักประดิษฐ์	โฮเวิร์ด ซี. บอร์เดน เจอรัลด์ พี. พิกฮินี
การเริ่มต้น	1968 ( 1968 )

หลอดไฟ LEDหรือหลอดไฟ LED ^{[ 1 ]}คือหลอดไฟที่ผลิตแสงโดยใช้ไดโอดเปล่งแสง (LED) หลอดไฟ LED มีประสิทธิภาพการใช้พลังงาน สูงกว่า หลอดไฟไส้และหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ที่เทียบเท่ากัน อย่างมาก ^{[ 2 ] [ 3 ]}หลอดไฟ LED ที่มีประสิทธิภาพสูงสุดที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มีประสิทธิภาพเกิน 200 ลูเมนต่อวัตต์ (lm/W) และแปลงพลังงานอินพุตมากกว่าครึ่งเป็นแสง^{[ 4 ] [ 5 ]}หลอดไฟ LED เชิงพาณิชย์มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าทั้งหลอดไฟไส้และหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์หลายเท่า

หลอดไฟ LED ต้องใช้ วงจร LEDอิเล็กทรอนิกส์ในการทำงานจากสายไฟหลัก และการสูญเสียจากวงจรนี้หมายความว่าประสิทธิภาพของหลอดไฟจะต่ำกว่าประสิทธิภาพของชิป LED ที่ใช้ วงจรขับอาจต้องมีคุณสมบัติพิเศษเพื่อให้เข้ากันได้กับตัวหรี่ไฟหลอดไฟที่ออกแบบมาสำหรับใช้กับหลอดไฟไส้ โดยทั่วไปรูปคลื่นกระแสไฟฟ้าจะมีค่าความผิดเพี้ยนอยู่บ้าง ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีของโคมไฟ^{[ 6 ]}

ตลาดหลอดไฟ LED คาดว่าจะเติบโตจาก 75.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2020 เป็น 160 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2026 ^{[ 7 ]} LED ให้ความสว่างเต็มที่ทันทีโดยไม่ต้องรอให้ร้อนขึ้น การเปิดและปิดบ่อยครั้งไม่ทำให้อายุการใช้งานลดลงเหมือนกับหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์^{[ 8 ]}ปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจะค่อยๆ ลดลงตลอดอายุการใช้งานของ LED

หลอดไฟ LED บางชนิดสามารถใช้แทนหลอดไฟไส้หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ได้โดยตรง หลอดไฟ LED อาจใช้แผง LED หลายแผงเพื่อการกระจายแสงที่ดีขึ้น การระบายความร้อน และต้นทุนโดยรวมที่ลดลง ข้อมูลบนบรรจุภัณฑ์หลอดไฟ LED ที่จำหน่ายปลีกอาจแสดงค่าความสว่าง (ลูเมน) กำลังไฟ (วัตต์) อุณหภูมิสี ( เคลวิน)หรือคำอธิบายสี เช่น "แสงขาวนวล" "แสงขาวเย็น" หรือ "แสงกลางวัน" ช่วงอุณหภูมิการใช้งาน ความสามารถในการหรี่ไฟ ความเหมาะสมสำหรับสภาพแวดล้อมชื้น/เปียก และบางครั้งอาจแสดงกำลังวัตต์เทียบเท่าของหลอดไฟไส้ที่ให้ความสว่างเท่ากันในหน่วยลูเมนด้วย

ก่อนการนำหลอดไฟ LED มาใช้ หลอดไฟสามประเภทหลักที่ใช้สำหรับการให้แสงสว่างทั่วไป (สีขาว):

• หลอดไฟไส้ให้แสงสว่างด้วยไส้หลอดที่เรืองแสงซึ่งได้รับความร้อนจากกระแสไฟฟ้า^{[ 9 ]}ซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำมาก โดยมีประสิทธิภาพการส่องสว่างเพียง 10–17 lm/W และยังมีอายุการใช้งานสั้น โดยทั่วไปประมาณ 1000 ชั่วโมงจึงกำลังทยอยเลิกใช้ในงานให้แสงสว่างทั่วไป หลอดไฟไส้ให้สเปกตรัมแสงแบบวัตถุดำ ต่อเนื่อง คล้ายกับแสงแดด จึงให้ค่าดัชนีการแสดงสี (CRI) สูง
• หลอดฟลูออเรสเซนต์ผลิตแสงอัลตราไวโอเลต โดย การปล่อยประจุไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้วในหลอดไอปรอทความ ดันต่ำ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นแสงที่มองเห็นได้โดยสาร เคลือบ ฟลูออเรสเซนต์ ( ฟอสฟอร์ ) ที่อยู่ด้านในของหลอด หลอดเหล่านี้มีประสิทธิภาพมากกว่าหลอดไส้ โดยมีประสิทธิภาพการส่องสว่างตั้งแต่ 50 ถึง 100 ลูเมนต่อวัตต์ (ขึ้นอยู่กับโครงสร้าง ชนิดของฟอสฟอร์ และชนิดของบัลลาสต์ที่ใช้) มีอายุการใช้งานยาวนานกว่า 6,000–15,000 ชั่วโมง และใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแสงสว่างในบ้านและสำนักงาน อย่างไรก็ตาม ปริมาณ ปรอทใน หลอดเหล่านี้ ทำให้เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และต้องกำจัดทิ้งในฐานะของเสียอันตราย
• หลอดเมทัลฮาไลด์ผลิตแสงโดยการเกิดประกายไฟระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้วในบรรยากาศของอาร์กอน ปรอท โลหะอื่นๆ และไอโอดีนหรือโบรมีน หลอดเหล่านี้เป็นหนึ่งในหลอดไฟสีขาวที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดก่อนยุค LED โดยมีประสิทธิภาพการส่องสว่าง 75–100 ลูเมนต่อวัตต์ และอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนาน 6,000–15,000 ชั่วโมง เนื่องจากต้องใช้เวลาอุ่นเครื่อง 5–7 นาทีก่อนที่จะให้แสงสว่างเต็มที่ หลอดเมทัลฮาไลด์จึงไม่นิยมใช้สำหรับไฟส่องสว่างในบ้านพักอาศัย แต่ใช้สำหรับไฟส่องสว่างพื้นที่กว้างในเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม และกลางแจ้งสำหรับไฟรักษาความปลอดภัยและไฟถนน เช่นเดียวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ หลอดเหล่านี้ก็มีสารปรอทที่เป็นอันตรายเช่นกัน

หลอดไฟที่มีอยู่ทั้งหมดเหล่านี้ ซึ่งถือเป็นอุปกรณ์แปลงพลังงานนั้น ไม่มีประสิทธิภาพ โดยปล่อยพลังงานที่ป้อนเข้าไปออกมาเป็นความร้อนมากกว่าแสงที่มองเห็นได้ ในปี 1997 การใช้ไฟฟ้าเพื่อแสงสว่างทั่วโลกใช้พลังงานไป 2,016 เทราวัตต์ชั่วโมง แสงสว่างใช้พลังงานประมาณ 12% ของพลังงานไฟฟ้าที่ผลิตได้ในประเทศอุตสาหกรรม การพัฒนาทางเทคโนโลยีใหม่ๆ ในด้านเซมิคอนดักเตอร์เปล่งแสง ประกอบกับตลาดขนาดใหญ่สำหรับจอแสดงผลและไฟส่องสว่างในพื้นที่ กระตุ้นให้เกิดการพัฒนาหลอดไฟไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพด้านพลังงานมากขึ้น

หลอด LED กำลังต่ำรุ่นแรกได้รับการพัฒนาในช่วงต้นทศวรรษ 1960 และผลิตแสงได้เฉพาะในช่วงความถี่ต่ำสีแดงของสเปกตรัมเท่านั้น ในปี 1968 หลอดไฟ LED เชิงพาณิชย์รุ่นแรกได้ถูกนำออกสู่ตลาด ได้แก่จอแสดงผล LEDของHewlett-Packard ^{[ 10 ]}ซึ่งได้รับการพัฒนาภายใต้การดูแลของ Howard C. Borden และ Gerald P. Pighini และหลอดไฟ LED แสดงสถานะของบริษัท Monsanto ^{[ 10 ]} อย่างไรก็ตาม หลอดไฟ LED รุ่นแรกๆ นั้นไม่มีประสิทธิภาพและสามารถแสดง ได้เฉพาะสีแดงเข้ม ทำให้ไม่เหมาะสำหรับแสงสว่างทั่วไปและจำกัดการใช้งานไว้เฉพาะจอแสดงผลตัวเลขและไฟแสดงสถานะเท่านั้น^{[ 10 ]}

ชูจิ นากามูระจากบริษัทนิชิอาเป็นผู้สาธิตLED สีน้ำเงินความสว่างสูงตัวแรกในปี 1994 ^{[ 11 ]} ต่อมา อิซามุ อากาซา กิ ฮิ โรชิ อามาโนะและนากามูระ ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ประจำปี 2014 จากการประดิษฐ์ LED สีน้ำเงิน^{[ 12 ]}การมีอยู่ของ LED สีน้ำเงินและ LED ประสิทธิภาพสูงนำไปสู่การพัฒนา 'LED สีขาว' ตัวแรก ซึ่งใช้การเคลือบฟอสฟอร์เพื่อแปลงแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาบางส่วนเป็นความถี่ต่ำ ทำให้เกิดแสงสีขาว^{[ 13 ]}หลอดไฟ LED รุ่นใหม่เริ่มวางจำหน่ายในตลาดในช่วงต้นศตวรรษที่ 21 ในสหรัฐอเมริกา (Cree) และญี่ปุ่น ( Nichia , PanasonicและToshiba ) จากนั้นเริ่มวางจำหน่ายในเกาหลีและจีน ตั้งแต่ปี 2004 ( Samsung , Kingsun , Solstice , Hoyol และอื่นๆ) ^{[ 14 ]}ในสหรัฐอเมริกา พระราชบัญญัติความเป็นอิสระและความมั่นคงด้านพลังงาน (EISA) ปี 2007 ได้อนุญาตให้กระทรวงพลังงาน (DOE) จัดตั้ง การแข่งขัน Bright Tomorrow Lighting Prizeหรือที่รู้จักกันในชื่อ "L Prize" ^{[ 15 ]}เพื่อท้าทายอุตสาหกรรมให้พัฒนาหลอดไฟทดแทนหลอดไส้ 60 วัตต์ และหลอดไฟอื่นๆ^{[ 16 ]}ผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนดของการแข่งขันจะใช้พลังงานเพียง 17% ของพลังงานที่ใช้โดยหลอดไส้ส่วนใหญ่ในเวลานั้น

บริษัท Philips Lighting ยุติการวิจัยเกี่ยวกับหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดกะทัดรัดในปี 2551 และเริ่มทุ่มเทงบประมาณการวิจัยและพัฒนาส่วนใหญ่ให้กับหลอดไฟโซลิดสเตท^{[ 17 ]}เมื่อวันที่ 24 กันยายน 2552 Philips Lighting North America เป็นบริษัทแรกที่ส่งหลอดไฟในหมวดหมู่ที่ใช้แทนหลอดไฟมาตรฐาน 60 วัตต์ A-19 " Edison screw fixture" ^{[ 18 ]}ด้วยการออกแบบที่อิงจากผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค "AmbientLED" รุ่นก่อนหน้าของพวกเขา DOE มอบรางวัลให้กับ Philips หลังจากการทดสอบอย่างครอบคลุมเป็นเวลา 18 เดือน ผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพใกล้เคียงกันอื่นๆ อีกมากมายก็ตามมา^{[ 19 ]}

หลอดไฟ LED รุ่นแรกๆ มีความแตกต่างอย่างมากในเรื่องสีเมื่อเทียบกับหลอดไฟไส้ที่มันเข้ามาแทนที่ มีการพัฒนามาตรฐาน ANSI C78.377-2008 ซึ่งระบุช่วงสีที่แนะนำสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่างแบบโซลิดสเตทโดยใช้ LED สีขาวเย็นถึงสีขาวอบอุ่นที่มีอุณหภูมิสีสัมพันธ์ต่างๆ กัน^{[ 20 ]}ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2551 NISTได้ประกาศมาตรฐานสองฉบับแรกสำหรับไฟส่องสว่างแบบโซลิดสเตทในสหรัฐอเมริกา มาตรฐานเหล่านี้ระบุรายละเอียดข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพสำหรับแหล่งกำเนิดแสง LED และกำหนดวิธีการทดสอบสำหรับผลิตภัณฑ์ไฟส่องสว่างแบบโซลิดสเตท

นอกจากนี้ ในปี 2551 ในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาโครงการEnergy Starเริ่มติดฉลากหลอดไฟที่ตรงตามมาตรฐานชุดหนึ่งสำหรับเวลาเริ่มต้น อายุการใช้งาน สี และความสม่ำเสมอของประสิทธิภาพ จุดประสงค์ของโครงการคือเพื่อลดความกังวลของผู้บริโภคเนื่องจากคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน โดยการให้ความโปร่งใสและมาตรฐานสำหรับการติดฉลากและการใช้งานของผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ในตลาด^{[ 21 ]}หลอดไฟที่ได้รับการรับรอง Energy Star เป็นแหล่งข้อมูลสำหรับการค้นหาและเปรียบเทียบหลอดไฟที่ผ่านการรับรอง Energy Star

โปรแกรมที่คล้ายกันในสหราชอาณาจักร (ดำเนินการโดยEnergy Saving Trust ) ได้เปิดตัวเพื่อระบุผลิตภัณฑ์แสงสว่างที่ตรงตามแนวทางการอนุรักษ์พลังงานและประสิทธิภาพ^{[ 22 ]} Ushio เปิดตัวหลอดไฟไส้ LED ตัวแรกในปี 2551 ^{[ 23 ]} Philips เปิดตัวหลอดไฟ LED ตัวแรกในปี 2552 ^{[ 24 ]}ตามมาด้วยหลอดไฟ LED เทียบเท่า 60 วัตต์ตัวแรกของโลกในปี 2553 ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}และรุ่นเทียบเท่า 75 วัตต์ในปี 2554 ^{[ 28 ]}สมาคมวิศวกรรมแสงสว่างแห่งอเมริกาเหนือ (IESNA) ได้เผยแพร่มาตรฐานเอกสาร LM-79 ในปี 2551 ซึ่งอธิบายวิธีการทดสอบผลิตภัณฑ์แสงสว่างแบบโซลิดสเตทสำหรับปริมาณแสง (ลูเมน) ประสิทธิภาพ (ลูเมนต่อวัตต์) และสี

ในปี 2016 ตามความเห็นของโนอาห์ ฮอโรวิตซ์ จากสภาป้องกันทรัพยากรธรรมชาติมาตรฐานใหม่ที่เสนอโดยกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาน่าจะหมายความว่าหลอดไฟส่วนใหญ่ที่ใช้ในอนาคตจะเป็นหลอด LED ^{[ 29 ]}ในปี 2019 การใช้ไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกาลดลงอย่างน้อยห้าปีติดต่อกัน ส่วนหนึ่งเป็นเพราะผู้บริโภคไฟฟ้าในสหรัฐฯ เปลี่ยนจากหลอดไฟไส้เป็นหลอด LED เนื่องจากประสิทธิภาพการใช้พลังงานและประสิทธิภาพสูง^{[ 30 ]}ในปี 2023 Signify NVได้เปิดตัวหลอดไฟ LED ประสิทธิภาพสูงที่มีมาตรฐานประสิทธิภาพระดับ A ของสหภาพยุโรป ซึ่งกำหนดให้มีประสิทธิภาพอย่างน้อย 210 lm/W ^{[ 31 ]}

ในปี พ.ศ. 2546 มีการสาธิตแว่นตาผ่าตัดแบบใช้ LED เป็นครั้งแรก^{[ 32 ]} Audi ได้แสดงรถยนต์ต้นแบบAudi Nuvolari ที่มีไฟหน้า LED ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}ในปี พ.ศ. 2547 Audiได้เปิดตัวรถยนต์คันแรกที่มีไฟวิ่งกลางวันและไฟเลี้ยว LED คือAudi A8 W12 ปี 2547 ^{[ 32 ] [ 36 ] [ 37 ]}

ในปี 2548 มีการติดตั้งหลอดไฟ LED เพื่อส่องสว่างภาพวาดโมนาลิซ่า [ ^{38 ] ตัวอย่าง}เช่น มีการใช้ LED ที่คาสิโนเบรดาในเนเธอร์แลนด์ โรงโอเปราแห่งรัฐเวียนนา และสถานที่จัดงานแข่งกรังด์ปรีซ์เซี่ยงไฮ้ นอกจากนี้ยังมีไฟฉายและไฟหน้า LED สำหรับใช้ในเมืองอีกด้วย^{[ 33 ]}ในปี 2549 มีการเปิดตัวไฟสปอตไลท์ LED รุ่นแรกๆ สำหรับใช้ในร้านค้า^{[ 39 ]} รถยนต์โต โยต้าLexus LS 600h L (2549) เป็นรถยนต์รุ่นแรกที่ผลิต ออกมา พร้อมไฟหน้า LED [ 40 ^{]ในปี} 2550 อดิโอดเป็นผู้ผลิตรถยนต์รายแรกที่นำเสนอไฟหน้าที่ใช้ LED เพียงอย่างเดียว ซึ่งใช้ในAudi R8 ^[ 41 ^]ในปีเดียวกันนั้น โตชิบาได้เปิดตัวหลอดไฟ LED สีขาวสำหรับใช้ในบ้านเป็นครั้ง^{แรก[ 42 ]}

ในปี 2551 บริษัท Sentry Equipment Corporation ในเมืองโอโคโนโมวอกรัฐวิสคอนซิน สหรัฐอเมริกา สามารถให้แสงสว่างภายในและภายนอกโรงงานใหม่ได้เกือบทั้งหมดด้วยหลอด LED ต้นทุนเริ่มต้นสูงกว่าหลอดไฟแบบไส้และหลอดฟลูออเรสเซนต์แบบดั้งเดิมถึงสามเท่า แต่ต้นทุนที่เพิ่มขึ้นนั้นสามารถคืนทุนได้ภายในสองปีจากการประหยัดค่าไฟฟ้า และหลอดไฟเหล่านี้ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นเวลา 20 ปี^{[ 17 ]}ในปี 2552 สำนักงานมานาปักกัมเมืองเจนไนของบริษัทไอทีสัญชาติอินเดีย iGate ได้ใช้เงิน3,700,000 รูปี (80,000 ดอลลาร์สหรัฐ ) เพื่อให้แสงสว่างแก่พื้นที่สำนักงานขนาด 57,000 ตารางฟุต (5,300 ตารางเมตร⁾ด้วยหลอด LED บริษัทคาดว่าระบบไฟส่องสว่างใหม่นี้จะคืนทุนได้ภายใน 5 ปี^{[ 43 ]}

ในปี 2009 Audi เป็นผู้ผลิตรายแรกที่นำเสนอรถยนต์ที่ใช้ไฟ LED โดยเฉพาะ นั่น คือ Audi R8 รุ่นปี 2009 ^{[ 44 ]}ในปี 2009 ต้นคริสต์มาสขนาดใหญ่พิเศษที่ตั้งอยู่หน้ามหาวิหาร Turkuในฟินแลนด์ถูกประดับด้วยหลอดไฟ LED จำนวน 710 ดวง แต่ละดวงใช้พลังงาน 2 วัตต์ มีการคำนวณว่าหลอดไฟ LED เหล่านี้คืนทุนได้ภายในสามปีครึ่ง แม้ว่าไฟจะเปิดใช้งานเพียง 48 วันต่อปีก็ตาม^{[ 45 ]}ในปี 2009 ทางหลวงสายใหม่ (A29) ได้เปิดใช้งานในเมือง Aveiroประเทศโปรตุเกส ซึ่งรวมถึงทางหลวงสาธารณะที่ใช้ไฟ LED แห่งแรกของยุโรป^{[ 46 ]}

ภายในปี 2010 การติดตั้งไฟ LED จำนวนมากสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์และสาธารณะกลายเป็นเรื่องปกติ หลอดไฟ LED ถูกนำมาใช้ในโครงการสาธิตหลายโครงการสำหรับไฟส่องสว่างกลางแจ้งและไฟถนน LEDกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกาได้เผยแพร่รายงานหลายฉบับเกี่ยวกับผลลัพธ์ของโครงการนำร่องหลายโครงการสำหรับไฟส่องสว่างกลางแจ้งของเทศบาล^{[ 47 ]}และโครงการไฟถนนและไฟส่องสว่างกลางแจ้งของเทศบาลเพิ่มเติมอีกหลายโครงการก็เกิดขึ้นตามมาในไม่ช้า^{[ 48 ] [ 49 ]}

ในปี 2559 รัฐบาลอินเดียได้เปิด ตัวโครงการหลอดไฟ LED Ujalaโดยมีเป้าหมายที่จะเปลี่ยนหลอดไฟไส้และหลอดไฟ CFL ทั้งหมดในประเทศให้เป็นหลอดไฟ LED ตามที่นเรนทรา โมดี กล่าว ในเดือนมีนาคม 2565 โครงการนี้ได้แจกจ่ายหลอดไฟ LED ฟรี 370 ล้านหลอดให้กับครัวเรือน และลดค่าไฟฟ้าในครัวเรือนชนชั้นกลางและครัวเรือนยากจนลง200 พันล้านรูปี (2.1 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ) โครงการ Ujalaยังส่งเสริมการขยายการผลิตหลอดไฟ LED ในประเทศอินเดียอีกด้วย^{[ 50 ]}

หลอดไฟ LED มักผลิตขึ้นโดยใช้แผงโมดูล LED แบบติดตั้งบนพื้นผิว

ความแตกต่างที่สำคัญจากแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ คือ แสงจาก LED มีทิศทางมากกว่า LED เป็นตัวปล่อยแสงแบบ " แลมเบอร์เชียน " ซึ่งสร้างลำแสงรูปกรวยที่มีจุดกำลังครึ่งหนึ่งอยู่ที่ประมาณ 60° จากแกน ทั้ง เลเซอร์ไดโอดและLEDต่างก็เป็นแหล่งกำเนิดแสงแบบเซมิคอนดักเตอร์ แต่เลเซอร์ไดโอดอาศัยการปล่อยแสงแบบกระตุ้นในขณะที่ LED ใช้การปล่อยแสงแบบเกิดขึ้นเอง

แสงสว่างทั่วไปต้องการแสงสีขาว ซึ่งเลียนแบบวัตถุสีดำที่อุณหภูมิที่กำหนด ตั้งแต่ "สีขาวนวล" (เช่นหลอดไฟไส้) ที่ 2700K ไปจนถึง "แสงกลางวัน" ที่ประมาณ 6500K หลอด LED รุ่นแรกๆ ปล่อยแสงในช่วงความยาวคลื่นที่แคบมาก โดยมีสีที่เป็นลักษณะเฉพาะของช่องว่าง พลังงาน ของ วัสดุ เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในการผลิต LED LED ที่ให้แสงสีขาวนั้นผลิตขึ้นโดยใช้สองวิธีหลัก คือ การผสมแสงจาก LED หลายๆ ตัวที่มีสีต่างกัน หรือการใช้สารเรืองแสงเพื่อแปลงแสงบางส่วนให้เป็นสีอื่นๆ แสงที่ได้นั้นไม่เหมือนกับแสงจากวัตถุสีดำจริงๆ ทำให้สีต่างๆ ดูแตกต่างจากหลอดไฟไส้ คุณภาพการแสดงสีระบุโดยดัชนีการแสดงสี (CRI) และในปี 2019 ค่า CRI อยู่ที่ประมาณ 80 สำหรับหลอด LED หลายๆ ตัว และมากกว่า 95 สำหรับ หลอดไฟ LED ที่มี CRI สูงและมีราคาแพงกว่า(100 คือค่าที่เหมาะสมที่สุด)

ไฟ LED RGBหรือ ไฟ LED สีขาว แบบไตรสีใช้ชิป LED หลายตัวที่ปล่อยคลื่นแสงสีแดง สีเขียว และสีน้ำเงิน สีทั้งสามนี้รวมกันเพื่อสร้างแสงสีขาว ค่า CRI ค่อนข้างต่ำ โดยทั่วไปอยู่ที่ 25 – 65 เนื่องจากช่วงคลื่นแสงที่ปล่อยออกมาค่อนข้างแคบ^{[ 51 ]}สามารถได้ค่า CRI ที่สูงขึ้นโดยใช้ LED มากกว่าสามสีเพื่อครอบคลุมช่วงคลื่นแสงที่กว้างขึ้น

วิธีที่สอง ซึ่งเป็นพื้นฐานของหลอดไฟ LED ที่วางจำหน่ายทั่วไปส่วนใหญ่ ใช้ LED ร่วมกับฟอสฟอร์เพื่อสร้างสีเสริมจาก LED เพียงดวงเดียว แสงบางส่วนจาก LED จะถูกดูดซับโดยโมเลกุลของฟอสฟอร์ ทำให้เกิดการเรืองแสง ปล่อยแสงสีอื่นผ่านการเปลี่ยนแปลงของสโตกส์วิธีที่พบมากที่สุดคือการรวมตัวปล่อยแสง LED สีน้ำเงินเข้ากับฟอสฟอร์สีเหลือง ทำให้เกิดช่วงความยาวคลื่นสีน้ำเงินแคบๆ และช่วงความยาวคลื่น "สีเหลือง" กว้างๆ ซึ่งครอบคลุมสเปกตรัมตั้งแต่สีเขียวถึงสีแดง ค่า CRI สามารถอยู่ในช่วงต่ำกว่า 70 ถึงมากกว่า 90 แม้ว่า LED เชิงพาณิชย์ประเภทนี้จำนวนมากจะมีดัชนีการแสดงสีประมาณ 82 ก็ตาม^{[ 51 ]}หลังจากประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งถึง 210 lm/W ในด้านการผลิต ณ ปี 2021 ประเภทนี้ได้แซงหน้าประสิทธิภาพของ LED สามสีแล้ว สารเรืองแสงที่ใช้ใน LED แสงสีขาวสามารถให้ค่าอุณหภูมิสีที่สัมพันธ์กันในช่วง 2,200 K (หลอดไส้หรี่แสง) จนถึง 7,000 K หรือมากกว่านั้น^{[ 52 ]}

ระบบไฟส่องสว่างที่ปรับได้ใช้ชุด LED สีต่างๆ ที่สามารถควบคุมได้ทีละตัว โดยใช้ชุดแยกแต่ละสี หรือใช้ LED หลายชิปที่มีสีผสมกันและควบคุมที่ระดับชิป^{[ 53 ]}

ชิป LED ต้องการ พลังงานไฟฟ้า กระแสตรง (DC) ที่ควบคุมได้ และ จำเป็นต้องมีวงจรที่เหมาะสม เช่นวงจรขับ LED เพื่อแปลง กระแสสลับจากแหล่งจ่ายไฟให้เป็นกระแสตรงที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่ซึ่งใช้โดย LED

ตัวขับ LED เป็นส่วนประกอบสำคัญของหลอดไฟ LED เพื่อให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานและประสิทธิภาพที่ยอมรับได้ของหลอดไฟ ตัวขับอาจให้คุณสมบัติต่างๆ เช่น การหรี่แสงและการควบคุมระยะไกล ตัวขับ LED อาจอยู่ในตัวเรือนหลอดไฟเดียวกันกับแผงไดโอด หรือติดตั้งแยกต่างหากจากไดโอดเปล่งแสง ตัวขับ LED อาจต้องการส่วนประกอบเพิ่มเติมเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดสำหรับกระแสฮาร์มอนิกของสายไฟกระแสสลับที่ยอมรับได้

หลอดไฟ LED ทำงานได้เย็นกว่าหลอดไฟรุ่นก่อนๆ เนื่องจากไม่มีประกายไฟหรือไส้หลอดทังสเตน แต่ก็ยังสามารถทำให้เกิดแผลไหม้ได้การจัดการความร้อนของ LED กำลังสูงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อของอุปกรณ์ LED ให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิแวดล้อม เนื่องจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะลดปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาและอาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรงได้ LED ใช้พลังงานน้อยกว่ามากสำหรับปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาเท่ากัน แต่ก็ยังสร้างความร้อนอยู่บ้าง และความร้อนนั้นจะกระจุกตัวอยู่ในชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ขนาดเล็กมาก เนื่องจากอุณหภูมิการทำงานต่ำ หลอดไฟ LED จึงไม่สามารถระบายความร้อนได้มากนักผ่านการแผ่รังสี แต่ความร้อนจะถูกนำผ่านด้านหลังของชิ้นส่วนไปยังแผ่นระบายความร้อนหรือครีบระบายความ ร้อนที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสม จากนั้นความร้อนจะถูกระบายออกไปผ่านการพาความร้อน^{[ 24 ] หลอดไฟกำลังสูงมากสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมมักจะติดตั้งพัดลมระบายความร้อน [ 54 ] ผู้}ผลิตบางราย^วางLEDและวงจรทั้งหมดไว้ในหลอดแก้วเช่นเดียวกับหลอดไฟไส้แบบดั้งเดิม แต่บรรจุด้วยก๊าซฮีเลียมเพื่อนำความร้อนและทำให้ LED เย็นลง^{[ 55 ]}บางวิธีวาง LED บนแผงวงจรที่มีแผ่นหลังเป็นอะลูมิเนียม โดยแผ่นหลังอะลูมิเนียมจะเชื่อมต่อทางความร้อนกับฐานอะลูมิเนียมของหลอดไฟโดยใช้สารนำความร้อน และฐานจะฝังอยู่ในเปลือกพลาสติกเมลามีน เนื่องจากจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนด้วยการพาความร้อนรอบๆ หลอดไฟ LED จึงจำเป็นต้องพิจารณาอย่างรอบคอบเมื่อวางหลอดไฟในโคมไฟ แบบปิดหรือระบายอากาศไม่ดี หรือใกล้กับฉนวนกันความร้อน

คำว่า "ประสิทธิภาพลดลง" หมายถึงการลดลงของประสิทธิภาพการส่องสว่างของ LED เมื่อกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้น แทนที่จะเพิ่มระดับกระแสไฟฟ้า การปล่อยแสงมักจะเพิ่มขึ้นโดยการเชื่อมต่อตัวปล่อย LED หลายตัวแบบขนานและ/หรือแบบอนุกรมในหลอดไฟดวงเดียว การแก้ปัญหาประสิทธิภาพลดลงจะหมายความว่าหลอดไฟ LED สำหรับใช้ในครัวเรือนจะต้องการ LED น้อยลง ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนได้อย่างมาก^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ]}

ในตอนแรกมีข้อสงสัยว่าการลดลงของประสิทธิภาพ LED เกิดจากอุณหภูมิที่สูงขึ้น นักวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าอุณหภูมิไม่ใช่สาเหตุหลักของการลดลงของประสิทธิภาพ^{[ 60 ]}กลไกที่ทำให้ประสิทธิภาพลดลงได้รับการระบุในปี 2007 ว่าเป็นการรวมตัวใหม่ของ Augerซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับปฏิกิริยาผสม^{[ 59 ]}การศึกษาในปี 2013 ระบุอย่างแน่ชัดว่าการรวมตัวใหม่ของ Auger เป็นสาเหตุ^{[ 61 ]}

เลเซอร์บางชนิดได้รับการดัดแปลงเพื่อใช้เป็นทางเลือกแทน LED เพื่อให้แสงสว่างที่มีความเข้มข้นสูง^{[ 62 ] [ 63 ]}

หลอดไฟ LED ใช้สำหรับการให้แสงสว่างทั้งแบบทั่วไปและแบบพิเศษ ในกรณีที่ต้องการแสงสี หลอดไฟ LED ที่เปล่งแสงสีเดียวโดยธรรมชาติไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกรองดูดซับพลังงาน หลอดไฟ LED มีจำหน่ายทั่วไปในรูปแบบที่ใช้แทนหลอดไฟหรือโคมไฟได้โดยตรง โดยอาจใช้แทนโคมไฟทั้งชุด (เช่น แผงไฟ LED แทนโคมไฟฟลูออเรสเซนต์หรือโคมไฟสปอตไลท์ LED แทนโคมไฟฮาโลเจนที่คล้ายกัน) หรือหลอดไฟ (เช่น หลอด LED แทนหลอดฟลูออเรสเซนต์ภายในโคมไฟ หรือหลอดไฟ LED แทนหลอด HID ภายในโคมไฟ HID) ความแตกต่างระหว่างการเปลี่ยนโคมไฟและการเปลี่ยนหลอดไฟคือ เมื่อเปลี่ยนโคมไฟ (เช่น โคมไฟ) ด้วยแผง LED แผงนั้นจะต้องถูกเปลี่ยนทั้งชุดหาก LED หรือไดรเวอร์ที่อยู่ภายในเสีย เนื่องจากไม่สามารถเปลี่ยนทีละชิ้นได้ในทางปฏิบัติ^{[ 64 ]} (แม้ว่าไดรเวอร์มักจะแยกต่างหากและสามารถเปลี่ยนได้) ในขณะที่หากเปลี่ยนเฉพาะหลอดไฟด้วยหลอดไฟ LED หลอดไฟสามารถเปลี่ยนได้โดยอิสระจากโคมไฟหากหลอดไฟเสีย หลอดไฟ LED ทดแทนบางชนิดจำเป็นต้องดัดแปลงโคมไฟ เช่น การถอดบัลลาสต์ของโคมไฟออกทางไฟฟ้า เพื่อเชื่อมต่อหลอดไฟ LED เข้ากับแหล่งจ่ายไฟหลักโดยตรง ในขณะที่บางชนิดสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องดัดแปลงโคมไฟ^{[ 65 ]}

หลอดไฟ LED สีขาวมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าและมีประสิทธิภาพสูงกว่า (ให้แสงสว่างมากกว่าเมื่อใช้ไฟฟ้าในปริมาณเท่ากัน) เมื่อเทียบกับหลอดไฟชนิดอื่น ๆ เมื่อใช้งานที่อุณหภูมิที่เหมาะสม แหล่งกำเนิดแสง LED มีขนาดกะทัดรัด ทำให้มีความยืดหยุ่นในการออกแบบโคมไฟ และควบคุมการกระจายแสงได้ดีด้วยแผ่นสะท้อนแสงหรือเลนส์ขนาดเล็ก เนื่องจาก LED มีขนาดเล็ก การควบคุมการกระจายแสงในพื้นที่จึงมีความยืดหยุ่นสูงมาก^{[ 67 ]}และสามารถควบคุมปริมาณแสงและการกระจายแสงในพื้นที่ของอาร์เรย์ LED ได้โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพ

LED ที่ใช้หลักการผสมสีสามารถเปล่งแสงได้หลากหลายสีโดยการเปลี่ยนสัดส่วนของแสงที่สร้างขึ้นในแต่ละสีหลัก ซึ่งช่วยให้สามารถผสมสีได้อย่างเต็มที่ในโคมไฟที่มี LED สีต่างๆ กัน^{[ 68 ]}แตกต่างจากเทคโนโลยีแสงสว่างอื่นๆ การเปล่งแสงของ LED มีแนวโน้มที่จะเป็นทิศทาง (หรืออย่างน้อยก็เป็นแบบLambertian ) ซึ่งอาจเป็นข้อดีหรือข้อเสียก็ได้ ขึ้นอยู่กับความต้องการ สำหรับการใช้งานที่ต้องการแสงที่ไม่เป็นทิศทาง จะใช้ตัวกระจายแสง หรือใช้ตัวเปล่งแสง LED หลายตัวแยกกันเพื่อเปล่งแสงไปในทิศทางต่างๆ

หลอดไฟ LED ผลิตขึ้นโดยใช้ขั้วต่อและรูปทรงมาตรฐานเช่นขั้วเกลียวเอดิสัน ขั้ว MR16แบบสองขา หรือขั้วGU5.3 (แบบสองขา) หรือGU10 (แบบเขี้ยวล็อค) และผลิตให้เข้ากันได้กับแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับซ็อกเก็ต โดยมีวงจรขับเพื่อแปลงกระแสไฟฟ้าสลับให้เป็นแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์โหมด

ในปี 2010 หลอดไฟ LED บางชนิดได้เข้ามาแทนที่หลอดไฟที่มีกำลังวัตต์สูงกว่า ตัวอย่างเช่น ผู้ผลิตรายหนึ่งอ้างว่าหลอดไฟ LED ขนาด 16 วัตต์มีความสว่างเท่ากับหลอดไฟฮาโลเจนขนาด 150 วัตต์ หลอดไฟไส้มาตรฐานทั่วไปให้แสงสว่างด้วยประสิทธิภาพประมาณ 14 ถึง 17 ลูเมนต่อวัตต์ ขึ้นอยู่กับขนาดและแรงดันไฟฟ้า (ประสิทธิภาพของหลอดไฟไส้ที่ออกแบบมาสำหรับแหล่งจ่ายไฟ 230 โวลต์จะน้อยกว่า เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าในอเมริกาเหนือเอื้อต่อประสิทธิภาพมากกว่า) ตามมาตรฐานของสหภาพยุโรป หลอดไฟประหยัดพลังงานที่อ้างว่าเทียบเท่ากับหลอดไฟทังสเตนขนาด 60 วัตต์จะต้องมีปริมาณแสงขั้นต่ำ 806 ลูเมน^{[ 69 ]}

หลอดไฟ LED บางรุ่นสามารถใช้งานร่วมกับตัวหรี่ไฟได้ หลอดไฟ LED มักมีลักษณะแสงแบบกำหนดทิศทาง หลอดไฟที่ดีที่สุดเหล่านี้ ณ ปี 2022 มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานมากกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดกะทัดรัด^{[ 70 ]}และมีอายุการใช้งาน 30,000 ชั่วโมงขึ้นไป ซึ่งจะลดลงหากใช้งานที่อุณหภูมิสูงกว่าที่กำหนด หลอดไฟไส้มีอายุการใช้งานโดยทั่วไป 1,000 ชั่วโมง^{[ 71 ]}และหลอดฟลูออเรสเซนต์ขนาดกะทัดรัดประมาณ 8,000 ชั่วโมง^{[ 72 ]}ทั้งหลอดไฟ LED และหลอดฟลูออเรสเซนต์ใช้สารเรืองแสง ซึ่งปริมาณแสงจะลดลงตามอายุการใช้งาน ข้อกำหนด Energy Star กำหนดให้หลอดไฟ LED โดยทั่วไปจะลดลงน้อยกว่า 10% หลังจากใช้งาน 6,000 ชั่วโมงขึ้นไป และในกรณีที่แย่ที่สุดไม่เกิน 15% ^{[ 73 ]}หลอดไฟ LED มีให้เลือกหลากหลายคุณสมบัติสี ราคาซื้อสูงกว่าหลอดไฟอื่นๆ ส่วนใหญ่ แม้ว่าจะลดลงเรื่อยๆ แต่ประสิทธิภาพที่สูงกว่ามักทำให้ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (ราคาซื้อบวกค่าไฟฟ้าและการเปลี่ยนหลอดไฟ) ต่ำลง^{[ 18 ]}

บริษัทหลายแห่งนำเสนอหลอดไฟ LED สำหรับวัตถุประสงค์ในการให้แสงสว่างทั่วไป เทคโนโลยีนี้กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วและมีหลอดไฟ LED ประหยัดพลังงานสำหรับผู้บริโภครุ่นใหม่วางจำหน่ายแล้ว^{[ 74 ] [ 75 ]}

ณ ปี 2016 ในสหรัฐอเมริกา หลอดไฟ LED ใกล้จะถูกนำมาใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลักแล้ว^{[ 76 ]}เนื่องจากราคาที่ลดลงและเนื่องจากหลอดไฟไส้กำลังถูกทยอยเลิกใช้^{[ 77 ]}ในสหรัฐอเมริกาพระราชบัญญัติความเป็นอิสระและความมั่นคงด้านพลังงานปี 2007ได้ห้ามการผลิตและการนำเข้าหลอดไฟไส้ส่วนใหญ่ในปัจจุบันอย่างมีประสิทธิภาพ หลอดไฟ LED มีราคาลดลงอย่างมาก และมีหลายแบบที่จำหน่ายในราคาที่ได้รับการอุดหนุนจากบริษัทสาธารณูปโภคในท้องถิ่น อย่างไรก็ตาม ในเดือนกันยายน 2019 รัฐบาลทรัมป์ได้ยกเลิกข้อกำหนดสำหรับหลอดไฟประหยัดพลังงานรุ่นใหม่^{[ 78 ]}รัฐบาลไบเดนได้สรุปกฎระเบียบด้านประสิทธิภาพในปี 2023 ซึ่งกำหนดให้หลอดไฟต้องมีประสิทธิภาพ 45 lm/W และจะช่วยประหยัดค่าไฟฟ้าให้กับผู้บริโภคได้ 3 พันล้านดอลลาร์ต่อปี^{[ 79 ]}

หลอดไฟ LED ออกแบบมาให้พอดีกับโคมไฟที่ออกแบบมาสำหรับหลอดฟลูออเรสเซนต์หลอดไฟ LED บางรุ่นสามารถใช้แทนหลอดเดิมได้เลยหาก ใช้ บัลลา สต์ที่เหมาะสม แต่บางรุ่นอาจต้องทำการเดินสายไฟใหม่เพื่อถอดบัลลาสต์ออก โดยทั่วไปแล้วหลอดไฟ LED จะใช้LED แบบติดตั้งบนพื้นผิวจำนวนมาก ซึ่งมีทิศทางการส่องสว่างเฉพาะ และต้องติดตั้งให้ถูกทิศทาง ต่างจากหลอดฟลูออเรสเซนต์ที่ส่องสว่างไปทุกทิศทางรอบหลอด หลอดไฟ LED ส่วนใหญ่สามารถใช้แทนหลอด T5, T8, T10 หรือ T12 ได้ โดย T8 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 26 มม. และ T10 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 มม. และมีความยาวให้เลือก 3 ขนาด คือ 590 มม. (23 นิ้ว), 1,200 มม. (47 นิ้ว) และ 1,500 มม. (59 นิ้ว)

โคมไฟรุ่นใหม่ที่มีหลอด LED อายุการใช้งานยาวนานติดตั้งอยู่ภายใน หรือออกแบบมาสำหรับหลอด LED โดยเฉพาะ กำลังได้รับความนิยมมากขึ้น เนื่องจากความจำเป็นในการใช้งานร่วมกับโคมไฟเดิมลดลง โคมไฟแบบนี้ไม่จำเป็นต้องมีวงจรภายในสำหรับใช้ไฟจากแหล่ง จ่ายไฟหลัก ในแต่ละหลอด

การทดลองเผยให้เห็นประสิทธิภาพและผลผลิตที่น่าประหลาดใจของผักและไม้ประดับภายใต้แหล่งกำเนิดแสง LED ^{[ 80 ]}มีการประเมินพันธุ์พืชหลายชนิดในการทดลองในเรือนกระจกเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพของชีวมวลและส่วนประกอบทางชีวเคมีของพืชเหล่านั้นอย่างน้อยก็เทียบเท่ากับที่ปลูกในสภาพแวดล้อมจริง ประสิทธิภาพของพืชสะระแหน่ โหระพา ถั่วเลนทิล ผักกาดหอม กะหล่ำปลี ผักชี และแครอทได้รับการวัดโดยการประเมินทั้งสุขภาพและความแข็งแรงของพืชและความสำเร็จของ LED ในการส่งเสริมการเจริญเติบโต นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นการออกดอกอย่างมากมายของไม้ประดับบางชนิด ได้แก่ พริมูล่า ดาวเรือง และสต็อก^{[ 80 ] [ 81 ]}

หลอดไฟ LED ให้แสงสว่างที่มีประสิทธิภาพในความยาวคลื่นที่ต้องการ (แดง + น้ำเงิน) ซึ่งช่วยสนับสนุนการผลิตในเรือนกระจกได้ในเวลาที่น้อยที่สุด ด้วยคุณภาพและปริมาณที่สูง เนื่องจากหลอด LED ไม่ร้อน พืชจึงสามารถวางไว้ใกล้แหล่งกำเนิดแสงได้มากโดยไม่ร้อนเกินไปหรือไหม้เกรียม ทำให้ใช้พื้นที่ในการเพาะปลูกอย่างเข้มข้นน้อยกว่าการใช้หลอดไฟที่ก่อให้เกิดความร้อนสูง

หลอดไฟ LED สีขาวได้รับความนิยมอย่างมากในตลาดแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและใช้พลังงานต่ำ ตัวอย่างเช่นไฟฉาย ไฟสวนหรือไฟทางเดินพลังงานแสงอาทิตย์ และไฟจักรยาน ส่วนหลอดไฟ LED สีต่างๆ ก็เริ่มนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว เช่น ไฟสัญญาณจราจร ซึ่งความสามารถในการเปล่งแสงสว่างในสีที่ต้องการเป็นสิ่งสำคัญ และในไฟประดับเทศกาลต่างๆหลอดไฟ LED สำหรับรถยนต์ก็ใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีอายุการใช้งานยาวนานและขนาดเล็ก มีการใช้ LED หลายดวงในแอปพลิเคชันที่ต้องการแสงสว่างมากกว่าที่ได้จาก LED ดวงเดียว

ประมาณปี 2010 เทคโนโลยี LED ได้เข้ามามีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมไฟส่องสว่างกลางแจ้ง เนื่องจาก LED รุ่นก่อนหน้านี้มีความสว่างไม่เพียงพอสำหรับไฟส่องสว่างกลางแจ้ง การศึกษาที่เสร็จสมบูรณ์ในปี 2014 สรุปได้ว่าอุณหภูมิสีและความแม่นยำของแสง LED เป็นสิ่งที่ผู้บริโภคสามารถรับรู้ได้ง่าย โดยผู้บริโภคจะชื่นชอบ LED ที่มีอุณหภูมิสีที่เป็นธรรมชาติ^{[ 82 ]}ปัจจุบัน LED สามารถตอบสนองความสว่างและอุณหภูมิสีที่อบอุ่นตามที่ผู้บริโภคต้องการจากระบบไฟส่องสว่างกลางแจ้งของพวกเขาได้

มีการใช้ LED มากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับไฟถนนแทน หลอดไฟ ปรอทและโซเดียมเนื่องจากค่าใช้จ่ายในการใช้งานและการเปลี่ยนหลอดไฟที่ต่ำกว่า อย่างไรก็ตาม มีข้อกังวลว่าการใช้ไฟถนน LEDที่มีแสงสีฟ้าเป็นหลักอาจทำให้ดวงตาเสียหายได้ และ LED บางชนิดเปิดและปิดด้วยความถี่เป็นสองเท่าของความถี่ไฟหลัก ทำให้บางคนรู้สึกไม่สบาย และอาจทำให้เข้าใจผิดกับเครื่องจักรที่หมุนอยู่เนื่องจากเอฟเฟกต์สโตรโบสโคปข้อกังวลเหล่านี้สามารถแก้ไขได้โดยการใช้แสงสว่างที่เหมาะสม แทนที่จะกังวลเพียงแค่เรื่องต้นทุน^{[ 83 ]}

หลอดไฟ LED UV ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากสามารถตั้งค่าให้ปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะได้ แตกต่างจากหลอดไฟปล่อยประจุแก๊สหรือหลอดฟลูออเรสเซนต์ซึ่งถูกจำกัดด้วยวัสดุ ความยาวคลื่นของ LED นั้นถูกกำหนดโดยความกว้างของแถบพลังงาน

สำหรับการผลิตวิตามินดี หลอดไฟ LED ดีกว่า เนื่องจากหลอดไฟแบบดั้งเดิมไม่สามารถผลิตความยาวคลื่น 293 นาโนเมตรที่แน่นอนซึ่งจำเป็นต่อการเพิ่มระดับวิตามินดีได้ หลอดไฟ UVB ที่ 293 นาโนเมตรมีประสิทธิภาพมากกว่าหลอดไฟ UVB อื่นๆ (เช่น 312 นาโนเมตรหรือแบบบรอดแบนด์) เพราะให้แสง UVB เพียงพอสำหรับวิตามินดีโดยไม่ทำให้ผิวแดง แม้ในปริมาณที่ต่ำ^{[ 84 ]}

ดูแผนภูมิแสดงประสิทธิภาพการส่องสว่างเพื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยีต่างๆ

เพื่อให้สอดคล้องกับอายุการใช้งานที่ยาวนานที่กล่าวอ้างสำหรับหลอดไฟ LED จึงมีการรับประกันที่ยาวนาน อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันยังไม่มีขั้นตอนการทดสอบมาตรฐานที่กำหนดโดยกระทรวงพลังงานในสหรัฐอเมริกาเพื่อพิสูจน์คำกล่าวอ้างเหล่านี้จากผู้ผลิตแต่ละราย^{[ 95 ]}โดยทั่วไปแล้วหลอดไฟ LED สำหรับใช้ในบ้านจะมี "อายุการใช้งานเฉลี่ย" 15,000 ชั่วโมง (15 ปี หากใช้งานวันละ 3 ชั่วโมง) และรองรับรอบการเปิด-ปิดได้ 50,000 รอบ^{[ 96 ]}

หลอดไส้และหลอดฮาโลเจนโดยธรรมชาติจะมีค่าตัวประกอบกำลังเท่ากับ 1 แต่หลอดคอมแพคฟลูออเรสเซนต์และหลอด LED ใช้ตัวเรียง กระแสอินพุต ซึ่งทำให้ค่าตัวประกอบกำลังต่ำลง ค่าตัวประกอบกำลังต่ำอาจส่งผลให้ผู้ใช้พลังงานเชิงพาณิชย์ต้องเสียค่าไฟฟ้าเพิ่ม หลอด CFL และหลอด LED มีวงจรขับที่สามารถให้ค่าตัวประกอบกำลังตามที่ต้องการได้ หรือ สามารถทำการ แก้ไขค่าตัวประกอบกำลัง ทั่วทั้งไซต์ ได้ มาตรฐานของสหภาพยุโรปกำหนดให้ค่าตัวประกอบกำลังต้องดีกว่า 0.4 สำหรับหลอดไฟที่มีกำลังไฟระหว่าง 2 ถึง 5 วัตต์ ดีกว่า 0.5 สำหรับหลอดไฟที่มีกำลังไฟระหว่าง 5 ถึง 25 วัตต์ และสูงกว่า 0.9 สำหรับหลอดไฟที่มีกำลังไฟสูงกว่า^{[ 97 ] [ 98 ]}

Energy Starเป็นมาตรฐานสากลสำหรับผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคที่ประหยัดพลังงาน^{[ 99 ] [ 100 ]}โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์ที่มีเครื่องหมายบริการ Energy Star จะใช้พลังงานน้อยกว่าที่กำหนดตามมาตรฐานของสหรัฐอเมริกา 20–30% ^{[ 101 ]}

คุณสมบัติ Energy Star LED : ^{[ 102 ]}

• ลดต้นทุนด้านพลังงาน – ใช้พลังงานน้อยกว่า หลอดไฟ แบบไส้ อย่างน้อย 75% ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน
• ช่วยลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา – มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าหลอดไฟแบบไส้ถึง 35-50 เท่า และยาวนานกว่าหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์ประมาณ 2-5 เท่า ไม่ต้องเปลี่ยนหลอดไฟ ไม่ต้องใช้บันได และไม่มีโปรแกรมกำจัดขยะอย่างต่อเนื่อง
• ลดต้นทุนการระบายความร้อน – หลอด LED สร้างความร้อนน้อยมาก
• รับประกันคุณภาพ – มาพร้อมการรับประกันขั้นต่ำสามปี – ซึ่งเหนือกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรมอย่างมาก
• มีคุณสมบัติที่สะดวกสบายมากมาย เช่น ระบบหรี่ไฟในบางรุ่นสำหรับใช้ภายในอาคาร และระบบปิดไฟอัตโนมัติเมื่อแสงแดดส่องถึง พร้อมเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวในบางรุ่นสำหรับใช้ภายนอกอาคาร
• ทนทาน – ไม่แตกง่ายเหมือนหลอดแก้ว

เพื่อให้มีคุณสมบัติได้รับการรับรอง Energy Star ผลิตภัณฑ์ไฟ LED ต้องผ่านการทดสอบต่างๆ เพื่อพิสูจน์ว่าผลิตภัณฑ์นั้นมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

• ความสว่างเท่ากับหรือมากกว่าเทคโนโลยีแสงสว่างที่มีอยู่เดิม (หลอดไส้หรือหลอดฟลูออเรสเซนต์) และแสงกระจายอย่างทั่วถึงในบริเวณที่โคมไฟส่องสว่าง
• ปริมาณแสงที่ส่องออกมาจะคงที่ตลอดเวลา โดยจะลดลงก็ต่อเมื่อใกล้ถึงช่วงท้ายของอายุการใช้งานที่กำหนดไว้ (อย่างน้อย 35,000 ชั่วโมง หรือ 12 ปี โดยอิงจากการใช้งานวันละ 8 ชั่วโมง)
• คุณภาพสีดีเยี่ยม เฉดสีขาวของแสงดูชัดเจนและสม่ำเสมอตลอดเวลา
• ประสิทธิภาพดีเท่าหรือดีกว่าหลอดไฟฟลูออเรสเซนต์
• ไฟจะสว่างขึ้นทันทีเมื่อเปิดใช้งาน
• ไม่มีการกระพริบเมื่อหรี่แสง
• ไม่มีการใช้พลังงานขณะปิดเครื่อง อุปกรณ์นี้ไม่ใช้พลังงานเมื่อปิดเครื่อง ยกเว้นอุปกรณ์ควบคุมภายนอก ซึ่งควรใช้พลังงานไม่เกิน 0.5 วัตต์ขณะปิดเครื่อง
• หลอดไฟทุกดวงที่มีกำลัง 5 วัตต์ขึ้นไป ต้อง มีค่าตัวประกอบกำลังอย่างน้อย 0.7

ตัวปล่อยแสง LED เหมาะสำหรับการหรี่แสงโดยธรรมชาติ เนื่องจากสามารถทำงานได้ในช่วงกระแสไฟฟ้าที่กว้างโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงสีอย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม วงจรในหลอดไฟ LED ต้องได้รับการออกแบบให้สามารถหรี่แสงได้และเข้ากันได้กับสวิตช์หรี่ไฟบางประเภทโดย เฉพาะ ^{[ 103 ]}มิฉะนั้นอาจทำให้หลอดไฟและ/หรือสวิตช์หรี่ไฟเสียหายได้ การแสดงสีไม่เหมือนกับหลอดไฟไส้ ซึ่งปล่อยรังสีแบบวัตถุดำ ที่สมบูรณ์แบบเกือบทั้งหมด เช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ หน่วยวัดที่เรียกว่าCRIใช้ในการบันทึกว่าแหล่งกำเนิดแสงแสดงชิปตัวอย่างสีแปดสีอย่างไร ในระดับตั้งแต่ 0 ถึง 100 ^{[ 104 ]}ไม่แนะนำให้ใช้ LED ที่มี CRI ต่ำกว่า 75 ในการให้แสงสว่างภายในอาคาร^{[ 105 ]}หลอดไฟ LED ที่ออกแบบไม่ดีอาจกะพริบได้ สามารถเห็นผลกระทบนี้ได้ในวิดีโอสโลว์โมชั่นของหลอดไฟดังกล่าว ระดับของการกะพริบขึ้นอยู่กับคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟ DC ที่สร้างขึ้นในโครงสร้างของหลอดไฟ ซึ่งโดยปกติจะอยู่ที่ฐานของหลอดไฟ การสัมผัสกับแสงกะพริบเป็นเวลานานส่งผลให้เกิดอาการปวดหัวและปวดตา^{[ 106 ] [ 107 ] [ 108 ]} อายุการใช้งานของ LED จะลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นเนื่องจากการรักษาค่าลูเมน การจัดการความร้อนของ LED กำลังสูงเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบอุปกรณ์ให้แสงสว่างแบบโซลิดสเตท หลอดไฟ LED มีความไวต่อความร้อนสูงเกินไป เช่นเดียวกับ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์แบบ โซลิดสเตท ส่วนใหญ่ นอกจากนี้ การมีสารประกอบอินทรีย์ระเหยที่ ไม่เข้ากัน อาจทำให้ประสิทธิภาพลดลงและลดอายุการใช้งาน^{[ 109 ]}อายุการใช้งานที่ยาวนานของ LED ซึ่งคาดว่าจะยาวนานกว่าหลอดไฟไส้ทั่วไปประมาณ 50 เท่า และยาวนานกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์อย่างมาก เป็นประโยชน์ต่อผู้ใช้ แต่จะส่งผลกระทบต่อผู้ผลิตเนื่องจากจะลดตลาดสำหรับชิ้นส่วนทดแทนในอนาคตอันไกลโพ้น^{[ 17 ]}

จังหวะชีวภาพของมนุษย์อาจได้รับผลกระทบจากแหล่งกำเนิด แสง ^{[ 110 ] [ 111 ]}อุณหภูมิสีที่มีประสิทธิภาพของแสงแดดอยู่ที่ประมาณ 5,700K ^{[ 112 ]} (สีขาวอมฟ้า) ในขณะที่หลอดไฟทังสเตนอยู่ที่ประมาณ 2,700K (สีเหลือง) ผู้ที่มีความผิดปกติของจังหวะชีวภาพในการนอนหลับบางครั้งได้รับการรักษาด้วยการบำบัดด้วยแสง (การสัมผัสกับแสงสีขาวอมฟ้าที่เข้มข้นในระหว่างวัน) และการบำบัดด้วยความมืด (การสวมแว่นตาสีเหลืองอำพันในเวลากลางคืนเพื่อลดแสงสีฟ้า) ^{[ 113 ] [ 114 ] [ 115 ]}

บางองค์กรแนะนำว่าไม่ควรใช้หลอดไฟสีขาวอมฟ้าในเวลากลางคืน สมาคมแพทย์อเมริกันคัดค้านการใช้หลอด LED สีขาวอมฟ้าสำหรับไฟถนนในเขตเทศบาล^{[ 116 ]}งานวิจัยชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนไปใช้ไฟถนน LED ดึงดูดแมลงบินได้มากกว่า หลอด HPS ถึง 48% ซึ่งอาจส่งผลกระทบทางนิเวศวิทยาโดยตรงและทางอ้อม เช่น ดึงดูดผีเสื้อกลางคืนยิปซีมายังบริเวณท่าเรือ มากขึ้น ^{[ 117 ]}

• อี. เฟรด ชูเบิร์ต (2006). ไดโอดเปล่งแสง . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 978-1-139-45522-0.
• ครีเกล, เอ; เบอร์ดูโก, เอ็ม; พิการ์ด, อี; เลวี-บูคริส ร.; จาดาเน, ฉัน; โจเน็ต, แอล; เดอร์นิโกกอสเซียน, เอ็ม; แอนดริเยอ-โซแลร์, ซี; ทอร์ริเกลีย, เอ; เบฮาร์-โคเฮน เอฟ (2016) "ความเสียหายของจอประสาทตาที่เกิดจากแสงโดยใช้แหล่งกำเนิดแสง โปรโตคอล และสายพันธุ์ของหนูที่แตกต่างกันเผยให้เห็นความเป็นพิษต่อแสงของ LED" (PDF ) ประสาทวิทยา . 339 : 296– 307. ดอย : 10.1016/j.neuroscience.2016.10.015 . PMID27751961  .​ S2CID  1619530 .

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับหลอดไฟ LED

• e-lumen.eu  – เว็บไซต์ของคณะกรรมาธิการยุโรปเกี่ยวกับหลอดไฟประหยัดพลังงานรุ่นที่สอง (เก็บถาวรเมื่อวันที่ 12 ธันวาคม 2552)
• บางเมืองกำลังพิจารณาใช้ไฟ LED อีกครั้งหลังจากคำเตือนของ AMA (25 กันยายน 2016) – เดอะวอชิงตันโพสต์