LED，全称为Light Emitting Diode（发光二极管），是一种能够将电能转化为光能的半导体器件。其工作原理基于一种物理现象——“电致发光”。简单来说，当电流通过由P型和N型半导体材料构成的LED时，电子与空穴在PN结处相遇并结合，释放出能量，这种能量以光子的形式被发射出来，从而实现发光。

LED的工作原理

1. 半导体材料：LED的核心是由两种不同类型的半导体材料（P型和N型）构成的。P型半导体中富含空穴（正电荷载体），而N型半导体中则含有大量的自由电子（负电荷载体）。这两种材料通过特定工艺结合在一起形成PN结。

2. 载流子的注入与复合：当电压施加于LED两端时，电子从N区向P区移动，空穴则从P区向N区移动。当电子与空穴相遇并在PN结附近复合时，它们的能量状态发生变化，多余的能量以光子的形式释放出来。

3. 光的产生与颜色：光的颜色取决于材料的带隙宽度。不同的半导体材料具有不同的带隙宽度，因此可以发出不同波长的光。例如，砷化镓（GaAs）可以发出红外光或红光，而氮化镓（GaN）则常用于蓝光LED。通过改变材料组合或采用量子阱结构，还可以制造出覆盖可见光谱范围乃至紫外线区域的LED。

优点

- 高效节能：相比传统光源，LED具有更高的光电转换效率。

- 长寿命：由于没有灯丝，LED的使用寿命远超传统灯具。

- 环保：不含汞等有害物质，废弃后对环境影响小。

- 体积小、重量轻：便于各种便携式设备及小型电子产品的应用。

总之，LED凭借其独特的电致发光机制，在照明、显示等多个领域展现出了巨大的潜力与价值。