50年前人們已經了解半導體材料可產生光線的基本知識，第一個商用二極管產生于1960年。LED是英文light emitting diode(發光二極管)的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置于一個有引線的架子上，然后四周用環氧樹脂密封，起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震性能好。

發光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。PN結加反向電壓，少數載流子難以注入，故不發光。這種利用注入式電致發光原理制作的二極管叫發光二極管，通稱LED。 當它處于正向工作狀態時(即兩端加上正向電壓)，電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

1. 電壓:LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。

2. 效能:消耗能量較同光效的白熾燈減少80%

3. 適用性:很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環境

4. 穩定性:10萬小時，光衰為初始的50%

5. 響應時間:其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級

6. 對環境污染:無有害金屬汞

7. 顏色:改變電流可以變色，發光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最后為綠色

8. 價格:LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300~500只二極管構成。

發光二極管的反向擊穿電壓約5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯限流電阻以控制通過管子的電流。限流電阻R可用下式計算:

R=(E-UF)/IF

式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應按電源正極。有的發光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。

與小白熾燈泡和氖燈相比，發光二極管的特點是:工作電壓很低(有的僅一點幾伏);工作電流很小(有的僅零點幾毫安即可發光);抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長;通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱。由于有這些特點，發光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發光管組成7段式半導體數碼管，每個數碼管可顯示0~9十個數目字。

式中E為電源電壓，UF為LED的正向壓降，IF為LED的一般工作電流。發光二極管的兩根引線中較長的一根為正極，應按電源正極。有的發光二極管的兩根引線一樣長，但管殼上有一凸起的小舌，靠近小舌的引線是正極。

與小白熾燈泡和氖燈相比，發光二極管的特點是:工作電壓很低(有的僅一點幾伏);工作電流很小(有的僅零點幾毫安即可發光);抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長;通過調制通過的電流強弱可以方便地調制發光的強弱。由于有這些特點，發光二極管在一些光電控制設備中用作光源，在許多電子設備中用作信號顯示器。把它的管心做成條狀，用7條條狀的發光管組成7段式半導體數碼管，每個數碼管可顯示0~9十個數目字。

發光二極管還可分為普通單色發光二極管、高亮度發光二極管、超高亮度發光二極管、變色發光二極管、閃爍發光二極管、電壓控制型發光二極管、紅外發光二極管和負阻發光二極管等。

1、普通單色發光二極管

普通單色發光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。

普通單色發光二極管的發光顏色與發光的波長有關，而發光的波長又取決于制造發光二極管所用的半導體材料。紅色發光二極管的波長一般為650~700nm，琥珀色發光二極管的波長一般為630~650 nm ，橙色發光二極管的波長一般為610~630 nm左右，黃色發光二極管的波長一般為585 nm左右，綠色發光二極管的波長一般為555~570 nm。

2、(超)高亮度單色發光二極管(2種)

高亮度單色發光二極管和超高亮度單色發光二極管使用的半導體材料與普通單色發光二極管不同，所以發光的強度也不同。

通常，高亮度單色發光二極管使用砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，超高亮度單色發光二極管使用磷銦砷化鎵(GaAsInP)等材料，而普通單色發光二極管使用磷化鎵(GaP)或磷砷化鎵(GaAsP)等材料。

常用的高亮度紅色發光二極管的主要參數見表4-29，常用的超高亮度單色發光二極管的主要參數見表4-30。

3、變色發光二極管

變色發光二極管是能變換發光顏色的發光二極管。變色發光二極管發光顏色種類可分為雙色發光二極管、三色發光二極管和多色(有紅、藍、綠、白四種顏色)發光二極管。

變色發光二極管按引腳數量可分為二端變色發光二極管、三端變色發光二極管、四端變色發光二極管和六端變色發光二極管。

常用的雙色發光二極管有2EF系列和TB系列，常用的三色發光二極管有2EF302、2EF312、2EF322等型號。

4、閃爍發光二極管

閃爍發光二極管(BTS)是一種由CMOS集成電路和發光二極管組成的特殊發光器件，可用于報警指示及欠壓、超壓指示。

閃爍發光二極管在使用時，無須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當的直流工作電壓(5V)即可閃爍發光。

5、電壓控制型發光二極管

普通發光二極管屬于電流控制型器件，在使用時需串接適當阻值的限流電阻。電壓控制型發光二極管(BTV)是將發光二極管和限流電阻集成制作為一體，使用時可直接并接在電源兩端。

6、紅外發光二極管

紅外發光二極管也稱紅外線發射二極管，它是可以將電能直接轉換成紅外光(不可見光)并能輻射出去的發光器件，主要應用于各種光控及遙控發射電路中。

紅外發光二極管的結構、原理與普通發光二極管相近，只是使用的半導體材料不同。紅外發光二極管通常使用砷化鎵(GaAs)、砷鋁化鎵(GaAlAs)等材料，采用全透明或淺藍色、黑色的樹脂封裝。

常用的紅外發光二極管有SIR系列、SIM系列、PLT系列、GL系列、HIR系列和HG系列等

1、電壓

LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據產品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。

2、效能

消耗能量較同光效的白熾燈減少80%

3、適用性

很小，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環境

4、穩定性

10萬小時，光衰為初始的50%

5、響應時間

其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒級

6、對環境污染

無有害金屬汞

7、顏色

改變電流可以變色，發光二極管方便地通過化學修飾方法，調整材料的能帶結構和帶隙，實現紅黃綠蘭橙多色發光。如小電流時為紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變為橙色，黃色，最后為綠色

8、價格

LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300~500只二極管構成。