LED（發光二極管）的發光原理主要基於半導體材料中的PN結。當在PN結上施加正向電壓時，電子從N型半導體區域流向P型半導體區域，同時空穴從P型半導體區域流向N型半導體區域。這些電子和空穴在PN結附近相遇並重新結合，形成原子結合狀態，同時釋放出能量。這個能量以光子的形式發射出來，從而實現發光。
LED的發光顏色取決於所使用的半導體材料的成分和結構。例如，氮化鎵（GaN）通常用於產生藍光，而磷化鎵（GaP）則用於產生紅光。通過改變材料的組成和結構，可以製作出發出綠色、黃色等不同顏色的LED。
LED的優勢包括高效率、低能耗、長壽命、快速響應以及良好的可靠性和環保性。它們能夠將大部分能量轉化爲光能，而不產生大量熱能，且使用壽命可達數萬小時。LED不含有汞等有毒物質，在使用過程中也不會產生紫外線和紅外線輻射。