LED全稱為半導(dǎo)體發(fā)光二極管，采用半導(dǎo)體材料制成的，以直接將電能轉(zhuǎn)化為光能，電號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)的發(fā)光器件；其特點(diǎn)是功耗低、高亮度、色彩艷麗、抗振動(dòng)、壽命長(zhǎng)（正常發(fā)光8-10萬(wàn)小時(shí)）、冷光源等優(yōu)點(diǎn)，是真正的“綠色照明”。以LED為光源的燈飾產(chǎn)品在21世紀(jì)的將來(lái)，必然取代白織燈，成為人類照明的又一次革命。

半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，工作電流小，使用方便，成本低，所以在光電系統(tǒng)中的應(yīng)用極為普遍。在正向偏置下，半導(dǎo)體PN結(jié)或與其類似的結(jié)構(gòu)能夠發(fā)出可見(jiàn)光或近紅外光，這種把電能直接轉(zhuǎn)換為光能的器件稱為發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱LED。

原子、分子和某些半導(dǎo)體材料，能分別吸收和放出一定波長(zhǎng)的光或電磁波。根據(jù)固體能帶論，半導(dǎo)體中電子的能量狀態(tài)分為價(jià)帶和導(dǎo)帶，當(dāng)電子從一個(gè)帶中能態(tài)E1躍遷(轉(zhuǎn)移)到另一帶中的能態(tài)E2時(shí)，就會(huì)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(dāng)發(fā)光二極管工作時(shí)，在正偏下，通常半導(dǎo)體的空導(dǎo)帶被通過(guò)結(jié)向其中注入的電子所占據(jù)，這些電子與價(jià)帶上的空穴復(fù)合，放射出光子，這就產(chǎn)生了光。發(fā)射的光子能量近似為特定半導(dǎo)體的導(dǎo)帶與價(jià)帶之間的帶隙能量。這種自然發(fā)射過(guò)程叫作自發(fā)輻射復(fù)合（圖1）。顯然，輻射躍遷是復(fù)合發(fā)光的基礎(chǔ)。注入電子的復(fù)合也可能是不發(fā)光的，即非輻射復(fù)合。在非輻射復(fù)合的情況下，導(dǎo)帶電子失去的能量可以變成多個(gè)聲子，使晶體發(fā)熱，這種過(guò)程稱為多聲子躍遷；也可以和價(jià)帶空穴復(fù)合，把能量交給導(dǎo)帶中的另一個(gè)電子，使其處于高能態(tài)，再通過(guò)熱平衡過(guò)程把多余的能量交給晶格，這種過(guò)程稱為俄歇復(fù)合。隨著電子濃度的提高，這種過(guò)程將變得更加重要。帶間躍遷時(shí)，輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合的兩種過(guò)程相互競(jìng)爭(zhēng)。有的發(fā)光材料表現(xiàn)為輻射復(fù)合占優(yōu)勢(shì)。

LED的結(jié)構(gòu)依應(yīng)用和材料摻雜情況而異。用于可見(jiàn)光指示和顯示方面的LED,要求結(jié)構(gòu)佳化以獲得率；用于光通信方面的LED,需要有高輻射度以把大功率耦合入纖維，還希望有較大的調(diào)制能力。用作指示燈和顯示器的LED的基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

在低壓(低于2伏)、小電流（幾十毫安至200毫安）下工作,功耗小、體積小、可直接與固體電路連接使用；穩(wěn)定、可靠、壽命長(zhǎng)(105～106小時(shí))；調(diào)制方便，通過(guò)調(diào)制LED的電流來(lái)調(diào)制光輸出;光輸出響應(yīng)速度比較快（1～100兆赫）；價(jià)格便宜。 　應(yīng)用　LED可用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等。 LED光通量的計(jì)算 φ=2πì（1-cos?α）