发光二极管（LED）的工作原理主要基于 电致发光现象。当正向电压施加在LED上时，N型半导体中的电子被推动进入P型区域并与空穴复合，这个过程释放出能量，通常以光的形式发出。具体来说，LED由P型半导体和N型半导体组成，当两端施加正向电压时，电子从N型半导体区域跃迁到P型半导体区域，同时空穴也从P型区域跃迁到N型区域。在PN结附近，这些电子和空穴发生复合，释放出能量，即光子。这些光子的能量与半导体材料的能带结构有关，因此可以通过选择不同的材料来实现不同颜色的光发射。
正向偏置：
当在LED的两端施加正向电压时，PN结的势垒降低，使得P区的正电荷向N区扩散，N区的电子也向P区扩散。
载流子复合：
在PN结附近，注入的少数载流子（电子和空穴）与多数载流子复合，这个过程释放出能量，通常以光的形式。
能量转换：
电子和空穴复合时释放的能量以光子的形式向外辐射，光子的能量与半导体材料的能带结构有关，决定了光的波长和颜色。
光输出：
通过上述过程，LED将电能转化为光能，产生可见光。
LED的发光颜色取决于所使用的半导体材料的带隙能量，不同材料带隙能量的差异导致不同波长的光发射。例如，铝砷化镓（AlGaAs）发射红光，磷化铟镓（InGaP）发射绿光，氮化镓（GaN）发射蓝光等。
总的来说，LED的工作原理是一个高效的电光转换过程，通过控制电流和选择不同的半导体材料，可以实现不同颜色和亮度的光输出。