概述
发光二极管（Light-emitting diode，缩写为LED）是一种能发光的半导体电子元件，透过三价与五价元素所组成的复合光源。此种电子元件早在1962年出现，早期只能够发出低光度的红光，被惠普买下专利后当作指示灯利用。及后发展出其他单色光的版本，时至今日，能够发出的光已经遍及可见光、红外线及紫外线，光度亦提高到相当高的程度。随着白光发光二极管的出现，用途已由初期的指示灯及显示板等指示用途，逐渐发展至近年的照明用途。
三颗不同颜色的LED
发光二极管只能够往一个方向导通（通电），叫作正向偏置，当电流流过时，电子与空穴在其内复合而发出单色光，这叫电致发光效应，而光线的波长、颜色跟其所采用的半导体物料种类与故意掺入的元素杂质有关。具有效率高、寿命长、不易破损、反应速度快、可靠性高等传统光源不及的优点。白光LED的发光效率近年有所进步；每千流明成本，也因为大量的资金投入使价格下降，但成本仍远高于其他的传统照明。虽然如此，近年仍然越来越多被用在照明用途上。
2014年凭借“发明高亮度蓝色发光二极管，带来了节能明亮的白色光源”，天野浩与赤崎勇、中村修二共同获得诺贝尔物理学奖。
历史及发展
1961年，美国公司德州仪器的Robert Biard与Gary Pittman首次发现了砷化镓及其他半导体合金的红外放射作用。1962年，通用电气公司的尼克·何伦亚克开发出第一种可实际应用的可见光发光二极管。
1993年，日本日亚化学工业（Nichia Corporation）工作的中村修二成功把镁掺入，造出了基于宽能隙半导体材料氮化镓和氮化铟镓（InGaN）、具有商业应用价值的蓝光发光二极管。中村修二于2014年因此工作与天野浩及赤崎勇得到诺贝尔物理学奖。部分评论认为，诺贝尔奖跳过了红色、绿色LED的发明者并不公平。但诺贝尔委员会（物理学奖）委员长Per Delsing（瑞典Chalmers University of Technology教授）在《读卖新闻》专访中提出反驳，他坚称“仔细研究发明的贡献度之后，有十足信心决定这3个人获奖”。
LED灯泡，有铝制散热器
有了蓝光发光二极管后，白光发光二极管也随即面世，之后LED便朝增加光度的方向发展，当时一般的LED工作功率都小于30至60mW（毫瓦）。1999年输入功率达1W（瓦）的发光二极管商品化。这些发光二极管都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而半导体芯片都是被固定在金属片上，以助散热。
2002年，在市场上开始有5W的发光二极管的出现，而其效率大约是每瓦18-22 lm（流明）。
2003年9月，Cree, Inc.公司展示了其新款的蓝光发光二极管，在20mW下效率达35%。他们亦制造了一款达65 lm/W（流明每瓦）的白光发光二极管商品，这是当时市场上最亮的白光发光二极管。2005年他们展示了一款白光发光二极管原型，在350mW下，创下了每瓦70 lm的记录性效率。
2009年2月，日本发光二极管厂商日亚化学工业发表了效率高达249 lm/W的发光二极管，此乃实验室数据。
2010年2月，Philips Lumileds造一白色LED在受控的实验室环境内，以标准测试条件及以350mA电流推动下得出208lm/W，但由于该公司无透露当时的偏置电压，所以未能得知其功率。
2012年4月，美国发光二极管大厂科锐（Cree）推出254 lm/W光效再度刷新功率。
OLED的工作效率比起一般的发光二极管低得多，最高的都只是在10%左右。但OLED的生产成本低得多，例如可以用简单的印制方法将特大的OLED阵列安放在萤幕上，用以制造彩色显示幕。
基本原理
发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（阴极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的模式释放出能量（光子也即是我们常称呼的光）。
结合蓝色、黄绿（草绿）色，以及高亮度的红色发光二极管等三者的频谱特性曲线，三原色在FWHM频谱中的带宽约24奈米─27奈米
它所发射出的光的波长（颜色）是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。由于硅和锗是间接带隙材料，在常温下，这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，而是把能量转化为热能，所以硅和锗二极管不能发光（在极低温的特定温度下则会发光，必须在特殊角度下才可发现，而该发光的亮度不明显）。发光二极管所用的材料都是直接带隙型的，因此能量会以光子形式释放，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。
发展初期，采用砷化镓（GaAs）的发光二极管只能发射出红外线或红光。随着材料科学的进步，新研发成功的发光二极管能够发射出频率越来越高的光波。现今，已可制成各种颜色的发光二极管。
二极管通常建构于N型衬底，在其表面沉积一层P型半导体，用电极连结在一起。P型衬底比较不常见，但也有被使用。很多商业发光二极管，特别是GaN/InGaN，也会使用蓝宝石衬底。
大多数用来制成发光二极管的物质具有非常高的折射率。这意味着大部分光波会在物质与空气的接口会被反射回物质，因此，光波萃取对于发光二极管是很重要的论题，大量研究与发展都聚焦于这论题。
以下是发光二极管的无机半导体原料及发光颜色：
优缺点优点缺点应用视觉讯息显示
发光二极管所需推动电压及功率低，方便由运作电压低的微处理器控制及在以电池作电源的设备上使用，所以常被用在各种电子产品、设备的状态指示灯。在消费性电子产品，手提嵌入式电子设备，家庭电器、玩具、各种仪器…等用途上作为工作状态显示灯。
LED 交通号志LED照明
由于发光二极管灯被称为固态照明。传统照明灯俱如萤光灯、白炽灯及卤素灯都有装载气体的脆弱玻璃管，因而都不及全固态的LED坚固耐用。现有单一大功率发光二极管一般有1W、3W、5W等，由于发光二极管在增加光度时，效率会下降，所以有些LED灯使用多个白光LED组合成一簇构成一个光源，以增加效率；同样的原因，在照明方面只用在对光度要求低的地方，以保持其较佳效率（省电）的特性。
使用LED的SureFire U2手电窄波段光学感测器
可见光发光二极管与光检测器都是使用能隙落在可见光波段的PN结，因此具有许多相同的物理特性，而将发光二极管应用在光检测上，是早已被熟知的技艺，但直到最近，被称为双向发光二极管阵列方被提出，并应用在触控面板上的接触传感（touch-sensing）。2003年，Dietz、Yerazunis与Leigh发表的论文中，叙述了如何把发光二极管应用为便宜的检测元件。
在此应用中，阵列中各个发光二极管被快速地被点亮、熄灭。发光二极管点亮后，发射光照射到操作者的手指或图案，其反射光再经由熄灭状态的发光二极管所检测，并在反向偏置下操作的发光二极管上，感应出电压，接着透过微处理器读出该感应电压的大小，Jeff Han的网站中提供影片展示该发光二极管阵列检测器之操作状况。
