LED發光二極管是一種固態的半導體器件，能夠直接將電能轉化為光能。其核心是一個由P型和N型半導體材料構成的晶片，兩端分別與負極和正極相連，整個晶片被環氧樹脂封裝。在P型半導體中，空穴占據主導地位；而在N型半導體中，則是電子占主導。在P-N結之間，通常包含1至5個周期的量子阱。當電流通過導線作用于這個晶片時，電子和空穴被推向量子阱，在此過程中，電子與空穴復合，釋放出能量，以光子的形式發出光。這種光的波長，即光的顏色，是由構成P-N結的材料決定的。LED發光的過程可以簡單地理解為，當電流流過LED時，電子和空穴在量子阱中相遇并復合，釋放出能量。這些能量以光的形式釋放出來，從而產生我們所看到的光。光的顏色取決于參與復合的電子和空穴的能級差。在LED的結構中，P型半導體和N型半導體之間的界線被稱為P-N結。當電子從N型半導體流向P型半導體時，它們會釋放出能量，這個能量以光的形式釋放出來。通過改變P-N結材料的種類，可以調整LED發出光的顏色。LED的發光效率非常高，因為大部分能量都被轉換成了光能，而沒有轉化為熱能。此外，LED的壽命通常也比傳統光源要長。這種直接將電能轉化為光能的技術，使得LED在許多領域都有廣泛的應用，如照明、指示、顯示屏等。隨著技術的進步，LED的性能不斷提升，成本也在不斷下降，使得它們越來越普及。