發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。

發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。

我們平時走在馬路上，會發(fā)現(xiàn)每一個LED組成的屏幕或者畫面都是變化莫測的。這說明LED燈是可以進行高速開關(guān)工作的。但是，對于我們平時使用的白熾燈，則達不到這樣的工作狀態(tài)。在平時生活的時候，如果開關(guān)的次數(shù)過多，將直接導 致白熾燈燈絲斷裂。這個也是LED燈受歡迎的重要原因。 [3]

發(fā)光效率就是光通量與電功率之比，單位一般為lm/W。發(fā)光效率代表了光源的節(jié)能特性，這是衡量現(xiàn)代光源性能的一個重要指標。

對于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優(yōu)良，而且要注意到紅、黃、藍、綠、白色LED等主要的顏色是否。因為在許多場合下，比如交通信號燈對顏色就要求比較嚴格，不過據(jù)觀察我國的一些LED信號燈中綠色發(fā)藍，紅色的為深紅，從這個現(xiàn)象來看我們對LED的光譜特性進行研究是非常必要而且很有意義的。

普通單色發(fā)光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發(fā)光均勻穩(wěn)定、響應(yīng)速度快、壽命長等優(yōu)點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅(qū)動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。

紅外發(fā)光二極管也稱紅外線發(fā)射二極管，它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見光）并能輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光控及遙控發(fā)射電路中。 紅外發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。 常用的紅外發(fā)光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等。

基于半導體材料的紫外發(fā)光二極管(UV LED)具有節(jié)能、環(huán)保和壽命長等優(yōu)點，在殺菌消毒、醫(yī)療和生化檢測等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用價值。近年來，半導體紫外光電材料和器件在全球引起越來越多的關(guān)注，成為研發(fā)熱點。 2018年12月9一12日，由中國科學院半導體研究所主辦的第三屆“國際紫外材料與器件研討會” (IWUMD一2018)在云南昆明召開，來自十二個國家的270余位代表出席了會議。本次會議匯聚了國內(nèi)外在紫外發(fā)光二極管材料和器件相關(guān)領(lǐng)域的多位的新研發(fā)成果報告。 [4]

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(zhuǎn)化為光能，電號轉(zhuǎn)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(chǎn)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。