什么是发光二极管
发光二极管( Light Emitting Diode, LED)，是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示板等；随着白光LED的出现，也被用作照明。它被誉为21世纪的新型光源，具有效率高，寿命长，不易破损等传统光源无法与之比较的优点。 加正向电压时，发光二极管能发出单色、不连续的光，这是电致发光效应的一种。改变所采用的半导体材料的化学组成成分，可使发光二极管发出在近紫外线、可见光或红外线的光。 1955年，美国无线电公司（Radio Corporation of America）的鲁宾•布朗石泰（Rubin Braunstein）（1922年生）首次发现了砷化镓(GaAs)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（Nick Holonyak Jr.）（1928年生）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。
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通过注入或掺杂等工艺以产生pn结结构。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（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：电洞和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当电洞和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的方式释放出能量。
它所发出的光的波长，及其颜色，是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。由于硅和锗是间接禁带材料，在这些材料中电子与电洞的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，所以硅和锗二极管不能发光。发光二极管所用的材料都是直接禁带型的，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。
在发展初期，采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步，人们已经制造出可发出更短波长的、各种颜色的发光二极管。
以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色：
- 铝砷化镓 (AlGaAs) - 红色及红外线
- 铝磷化镓 (AlGaP) - 绿色
- 磷化铟镓铝 (AlGaInP) - 高亮度的橘红色， 橙色，黄色，绿色
- 磷砷化镓 (GaAsP) - 红色，橘红色，黄色
- 磷化镓 (GaP) - 红色，黄色，绿色
- 氮化镓 (GaN) - 绿色，翠绿色，蓝色
- 铟氮化镓 (InGaN) - 近紫外线，蓝绿色，蓝色
- 碳化硅 (SiC) (用作衬底) - 蓝色
- 硅 (Si) (用作衬底) - 蓝色 (开发中)
- 蓝宝石 (Al2O3) (用作衬底) - 蓝色
- 硒化锌 (ZnSe) - 蓝色
- 钻石 (C) - 紫外线
- 氮化铝 (AlN), 铝氮化镓 (AlGaN) - 波长为远至近的紫外线
蓝光与白光LED
1993年，当时在日本Nichia Corporation(日亚化工)工作的中村修二（Shuji Nakamura）发明了基于宽禁带半导体材料氮化稼（GaN）和铟氮化稼（InGaN）的具有商业应用价值的蓝光LED，这类LED在1990年代后期得到广泛应用。理论上蓝光LED结合原有的红光LED和绿光LED可产生白光，但现在的白光LED却很少是这样造出来的。
现时生产的白光LED大部分是通过在蓝光LED(near-UV,波长 450 nm 至 470 nm)上覆盖一层淡黄色荧光粉涂层制成的，这种黄色磷光体通常是通过把掺了铈的钇-铝-镓(Ce3+:YAG) 晶体磨成粉末后混和在一种稠密的黏合剂中而制成的。当LED芯片发出蓝光，部分蓝光便会被这种晶体很高效地转换成一个光谱较宽（光谱中心约为580nm）的主要为黄色的光。(实际上单晶的掺Ce的YAG被视为闪烁器多于磷光体。)由于黄光会刺激肉眼中的红光和绿光受体，再混合LED本身的蓝光，使它看起来就像白色光，而其的色泽常被称作「月光的白色」。 这种制作白光LED的方法是由Nichia Corporation所开发并从1996年开始用在生产白光LED上。 若要调校淡黄色光的颜色，可用其他稀土金属铽或钆取代Ce3+:YAG 中掺入的铈(Ce)，甚至可以以取代YAG中的部份或全部铝的方式做到。
而基于其光谱的特性，红色和绿色的对象在这种LED照射下看起来会不及阔谱光源照射时那么鲜明。 另外由于生产工艺的波动，这种LED的成品的色温并不统一，从暖黄色的到冷的蓝色都有，所以在生产过程中会以其出来的特性作出区分。
另一个制作的白光LED的方法则有点像日光灯，发出近紫外光的LED会被涂上两种磷光体的混合物，一种是发红光和蓝光的铕，另一种是发绿光的，掺杂了硫化锌(ZnS)的铜和铝。但由于紫外线会使黏合剂中的环氧树脂裂化变质，所以生产难度较高，而寿命亦较短。与第一种方法比较，它效率较低而产生较多热(因为Stokes Shift前者较大)，但好处是光谱的特性较佳，产生的光比较好看。而由于紫外光的LED功率较高，所以其效率虽比较第一种方法低，出来的亮度却相若。
最新一种制造白光LED的方法没再用上磷光体。新的做法是在硒化锌(ZnSe)基板上生长硒化锌的磊晶层。通电时其活跃地带会发出蓝光而基板会发黄光，混合起来便是白色光。
其他颜色
近期开发出来的LED颜色包括粉红色和紫色，都是在蓝光LED上覆盖上一至两层的磷光体造成。粉红色LED用的第一层磷光体能发黄光，而第二层则发出橙色或红色光。而紫色LED用的磷光体发橙色光。另外一些粉红色LED的制造方法则存在一定的问题，例如有些粉红色LED是在蓝光LED涂上荧光漆或指甲油，但它们有机会剥落；而有些则用上白光LED加上粉红色磷光体或染料，可是在短时间内颜色会褪去。
价钱方面，紫外线、蓝色、纯绿色、白色、粉红色和紫色LED是较红色、橙色、绿色、黄色、红外线LED贵的，所以前者在商业用途上比较逊色。
发光二极管是封装在塑料透镜内的，比使用玻璃的灯泡或日光灯更坚固。而有时这些外层封装会被上色，但这只是为了装饰或增加对比度，实质上并不能改变发光二极管发光的颜色。
运作参数和效率
一般最常见的LED工作功率都是设定于30至60毫瓦电能以下。在1999年开始引入了可以在1瓦电力输入下连续使用的商业品级LED。这些LED都以特大的半导体芯片来处理高电能输入的问题，而那半导体芯片都是固定在金属铁片上，以助散热。在2002年，在市场上开始有5瓦的LED的出现 ，而其效率大约是每瓦18至22流明。
2003年九月，Cree, Inc.公司展示了其新款的蓝光LED，在20毫安下达到35%的照明效率。他们亦制造了一款达65流明每瓦的白光LED商品，这是当时市场上最光的白光 LED。在2005年他们展示了一款白光LED原型，在350毫安工作环境下，创下了每瓦70流明的记录性效率。
... 后退