Đèn LED
Lịch sử

Trước khi đèn LED được phát minh, ba loại đèn sau được sử dụng cho những nhu cầu chiếu sáng thông dụng (ánh sáng trắng):
Đèn sợi đốt, tạo ra ánh sáng nhờ vào dây tóc được đốt nóng bởi dòng điện và phát sáng. Loại đèn này có hiệu quả rất thấp, với hiệu suất phát sáng khoảng 10–22 lumen/Watt (lm/W) và cũng có tuổi thọ ngắn (khoảng 1.000 giờ). Chúng đang bị loại bỏ dần khỏi các ứng dụng chiếu sáng thông dụng. Đèn sợi đốt tạo ra bức xạ vật đen liên tục tương tự như ánh sáng mặt trời, do đó tạo ra chỉ số hoàn màu (CRI) cao.
Đèn huỳnh quang, tạo ra ánh sáng tử ngoại bằng sự phóng điện phát sáng giữa hai điện cực trong ống áp suất thấp chứa hơi thủy ngân và argon, được chuyển thành ánh sáng khả kiến nhờ lớp phủ phosphor huỳnh quang bên trong ống. Loại đèn này hiệu quả hơn đèn sợi đốt, có hiệu suất phát sáng khoảng 40–100 lm/W và có tuổi thọ cao hơn với khoảng từ 6.000–20.000 giờ và được sử dụng rộng rãi cho chiếu sáng dân dụng và văn phòng. Đèn huỳnh quang tiêu thụ chỉ bằng khoảng 1/5 đến 1/3 năng lượng tiêu thụ bởi đèn dây tóc có cùng độ sáng tương đương, đồng thời bền hơn gấp 20 lần. Tuy nhiên, hàm lượng thủy ngân trong đèn huỳnh quang gây nguy hiểm đến môi trường và sau khi sử dụng, đèn huỳnh quang phải được xử lý như chất thải nguy hại.
Đèn halogen kim loại (metal-halide lamp), tạo ra ánh sáng bằng hồ quang giữa hai điện cực trong không gian chứa argon, thủy ngân và các kim loại khác, iod hoặc brom. Đây là loại đèn điện trắng hiệu quả nhất trước khi có đèn LED, với hiệu suất phát sáng khoảng 80–115 lm/W và có tuổi thọ bóng đèn khoảng 6.000–10.000 giờ. Tuy nhiên, vì đèn halogen kim loại cần khoảng thời gian khởi động 5–7 phút trước khi bật, nên loại đèn này không được sử dụng để chiếu sáng khu dân cư mà được dùng để chiếu sáng khu vực công nghiệp và thương mại, dùng làm đèn an ninh ngoài trời và đèn đường. Giống như đèn huỳnh quang, đèn halogen kim loại cũng chứa thủy ngân, là chất nguy hiểm.
Dưới góc độ là những thiết bị chuyển đổi năng lượng điện, tất cả các loại đèn trên không hiệu quả, do biến đổi năng lượng vào thành nhiệt năng, thay vì chuyển thành ánh sáng. Vào năm 1997, hệ thống điện chiếu sáng toàn cầu tiêu thụ 2.016 nghìn tỷ Watt-giờ (W-h) năng lượng (tương đương công suất của 1.000 nhà máy phát điện lớn). Ở các nước công nghiệp phát triển, việc chiếu sáng chiếm khoảng 12% trong tổng năng lượng điện tiêu thụ. Sự khan hiếm của các nguồn năng lượng ngày càng tăng và chi phí môi trường để sản xuất năng lượng, đặc biệt là sự phát hiện ra hiện tượng ấm lên toàn cầu do carbon dioxide thải ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch —là nguồn năng lượng lớn nhất để sản xuất điện— đã tạo động lực để phát triển thêm những loại đèn điện tiết kiệm điện hơn.
Loại bóng đèn LED công suất thấp đầu tiên được phát triển vào đầu thập niên 1960, và chỉ tạo ra ánh sáng ở bước sóng màu đỏ, tần số thấp của quang phổ. Năm 1968, các loại đèn LED thương mại đầu tiên được ra mắt: Màn hình LED của công ty Hewlett-Packard, được phát triển bởi Howard C. Borden, Gerald P. Pighini, và kỹ sư người Ai Cập Mohamed M. Atalla, và đèn LED chỉ thị của Công ty Monsanto. Tuy nhiên, đèn LED ban đầu không hiệu quả và chỉ có thể hiển thị màu đỏ đậm, khiến chúng không phù hợp cho việc chiếu sáng thông thường; do vậy, chúng chỉ được dùng ở màn hình hiển thị số và đèn báo chỉ thị.
Đèn LED độ sáng cao màu xanh lam đầu tiên được Nakamura Shuji thuộc công ty Nichia Corporation giới thiệu vào năm 1994. Nhờ việc đèn LED xanh lam và đèn LED hiệu suất cao được phát minh, đã dẫn đến sự phát triển của 'đèn LED trắng' (white LED) đầu tiên, sử dụng lớp phủ phosphor để chuyển đổi một phần ánh sáng xanh lam phát ra thành ánh sáng có tần số đỏ và xanh lục, tạo ra ánh sáng có màu trắng. Akasaki Isamu, Amano Hiroshi, và Nakamura Shuji sau đó đã được trao giải Nobel Vật lý năm 2014 cho việc phát minh ra đèn LED xanh lam.