我们知道，发光是一种能量转换现象。当系统受到外界激发后，会从稳定的低能态跃迁到不稳定的高能态。当系统由不稳定的高能态重新回到稳定的低能态时，如果多余的能量以光的形式辐射出来，就产生发光现象。半导体发光二极管利用注入PN结的少数载流子与多数载流子复合，从而发出可见光，是一种直接把电能转化为光能的发光器件。从半导体中得到电致发光。在20世纪60年代中期，首先出现了商用化的红色发光二极管。
发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后，使电子和空穴分别注入P区和N区，当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。发光二极管有许多的优点：工作电压低，耗电量少；性能稳定，寿命长(一般为10 万到1000万小时)；抗冲击，耐振动性强；重量轻，体积小，成本低。
目前的发光二极管主要用于显示器件和短距离、低速率的光纤通信用光源，如各种仪器仪表指示器的文字、数字及其他符号的显示等。由于亮度和颜色等原因，目前LED还不能用于通用的照明，而这正是LED未来的一个非常重要的发展方向。