LED全稱為半導體發(fā)光二極管，采用半導體材料制成的，以直接將電能轉化為光能，電號轉換成光信號的發(fā)光器件；其特點是功耗低、高亮度、色彩艷麗、抗振動、壽命長（正常發(fā)光8-10萬小時）、冷光源等優(yōu)點，是真正的“綠色照明”。以LED為光源的燈飾產品在21世紀的將來，必然取代白織燈，成為人類照明的又一次革命。

半導體發(fā)光二極管的結構簡單，體積小，工作電流小，使用方便，成本低，所以在光電系統中的應用極為普遍。在正向偏置下，半導體PN結或與其類似的結構能夠發(fā)出可見光或近紅外光，這種把電能直接轉換為光能的器件稱為發(fā)光二極管，簡稱LED。

原子、分子和某些半導體材料，能分別吸收和放出一定波長的光或電磁波。根據固體能帶論，半導體中電子的能量狀態(tài)分為價帶和導帶，當電子從一個帶中能態(tài)E1躍遷(轉移)到另一帶中的能態(tài)E2時，就會發(fā)出或吸收一定頻率(υ)的光。υ與能量差(ΔE=E2-E1)成正比，即

此式稱為玻爾條件。式中h=6.626×10-34J·s。當發(fā)光二極管工作時，在正偏下，通常半導體的空導帶被通過結向其中注入的電子所占據，這些電子與價帶上的空穴復合，放射出光子，這就產生了光。發(fā)射的光子能量近似為特定半導體的導帶與價帶之間的帶隙能量。這種自然發(fā)射過程叫作自發(fā)輻射復合（圖1）。顯然，輻射躍遷是復合發(fā)光的基礎。注入電子的復合也可能是不發(fā)光的，即非輻射復合。在非輻射復合的情況下，導帶電子失去的能量可以變成多個聲子，使晶體發(fā)熱，這種過程稱為多聲子躍遷；也可以和價帶空穴復合，把能量交給導帶中的另一個電子，使其處于高能態(tài)，再通過熱平衡過程把多余的能量交給晶格，這種過程稱為俄歇復合。隨著電子濃度的提高，這種過程將變得更加重要。帶間躍遷時，輻射復合和非輻射復合的兩種過程相互競爭。有的發(fā)光材料表現為輻射復合占優(yōu)勢。

光通信用 LED的發(fā)射波長在光纖呈現低損耗的窗口區(qū)。0.8～0.9微米的GaAlAs-GaAs發(fā)光管和1.3～1.6微米的InGaAsP-InP發(fā)光管,波長分別落在石英纖維的和第二個透明窗口。為了與纖維耦合,光可以從LED的一面或一邊提取。

①提高內量子效率,要求盡量減少晶體缺陷和有害雜質；②提高外量子效率，結構要便于光收集、提取和發(fā)射；③可以用攜載信息的輸出電流直接對光輸出進行高速率的調制；④結構要有利于散熱，減少因結溫上升引起光功率下降；⑤要有高的輻射度，因此應用直接帶隙半導體和能夠在高電流密度下驅動的結構。