发光二极管（LED, Light Emitting Diode）是一种利用半导体材料中的电致发光现象发光的器件。其核心是P-N结结构。当一个合适电压加在P-N结两端时，电子从N区流向P区，与空穴复合。在特定材料【直接带隙半导体材料GaAs（砷化镓）、GaN（氮化镓）】中，这种复合会释放出光子，即我们看到的光。这个过程称为辐射复合（Radiative Recombination）。
发出的光的波长（即颜色）取决于半导体材料的带隙能量（Bandgap）。【GaAs（砷化镓）→ 红外】 ｜ 【GaP（磷化镓）→ 红光/绿光】 ｜ 【GaN（氮化镓）→ 蓝光/紫光】。这种直接带隙半导体材料是LED发光效率高的关键。
早期探索阶段（1907–1960）：电致发光的偶然发现
发光二极管的物理基础可以追溯到1907年，当时英国科学家Henry Joseph Round在用碳化硅进行晶体二极管实验时，偶然观察到电致发光。这种现象虽新颖，但由于当时半导体物理尚不成熟，未能引起广泛关注。
1927年，苏联物理学家Oleg Losev进行了更系统的研究，他在多个晶体中观察到了光发射，甚至发表了数篇论文，提出了二极管可以发光的原理，但因缺乏合适材料和技术支持，成果没有实际应用。
实用化起点（1960s）：红光LED的诞生
直到1962年，美国通用电气公司（GE）的工程师Nick Holonyak Jr. 发明了第一颗能发出可见红光的LED，使用材料为GaAsP（砷化镓磷），标志着LED从理论走向实际应用。
虽然亮度不高，但这种器件开启了LED在电子指示、信号灯等低功率应用中的广泛用途。在这一阶段，LED仍属高成本、低亮度的专业器件。
颜色扩展阶段（1970s–1980s）：绿光与黄光的开发
随着材料科学的发展，研究者通过调整GaAs与GaP的比例，开发出了可以发出绿色和黄色的LED，尽管亮度仍然有限。值得纪念的是美国爱荷华州的George Craford于1972年发明了第一颗能发出可见黄光的LED。这一阶段，LED主要用于手表、计算器显示、仪器面板等场景中。
这时候的LED多为单色、低效率，广泛用于消费电子，取代了白炽灯作为指示灯。
技术飞跃（1990s）：蓝光与白光的实现
LED发展历史上的重大突破出现在1993年。日本科学家中村修二（Shuji Nakamura）开发出第一颗高亮度蓝光LED，材料为氮化镓（GaN）。由于蓝光波长较短（高能），其制造难度远超红绿LED。
蓝光的突破带来了三基色合成白光的可能（即：红、绿、蓝三色混合，蓝光激发荧光粉产生黄光，再与蓝光混合得到白光）。这使LED从“指示器”跨入了“光源”领域，开启了照明革命的大门。
产业化与普及（2000s–2020s）：LED照明与显示大爆发
2000年代，随着LED芯片制造成本降低、光效提升，LED被广泛用于：居家与商业照明（替代白炽灯、节能灯）、手机、电视、笔记本电脑等的背光源、室外显示屏与交通信号灯、汽车前大灯、仪表盘。
同时，LED具备低功耗、长寿命、抗震动、小型化等优势，成为绿色照明的代表。LED光效从早期的几十流明/瓦跃升至如今的200+流明/瓦，能源效率大幅提高。
未来趋势：智能化与新型显示技术
现代LED已从传统照明走向更高端方向：Micro-LED与Mini-LED：微型LED技术可实现像素级别控制，已在高端电视与AR/VR设备中应用。QLED（量子点LED）：结合量子点材料提升色彩饱和度与发光效率。有机发光二极管（OLED）：虽然不同于传统无机LED，但在显示领域提供柔性与自发光优势。智能LED照明：与物联网（IoT）结合，实现调光调色、节能控制、环境感知等功能。同时，科研仍在继续开发更高效、无稀土、环保型材料。
发光二极管的发展，是一个融合物理学、材料科学、电子工程与工业设计的跨学科成就。从最初微弱的红光，到今天点亮整个城市乃至屏幕世界的强光源，LED已经深刻改变了我们的生活方式和能耗结构。随着未来技术的不断演进，LED仍将在绿色能源、智能家居、医疗照明等领域扮演重要角色。
