是一种藉外加电压激发电子而放射出光(电能→光)的光电半导体组件。发光现象属半导体中的直接发光(没有第三质点的介入)。整个发光现象可分为三个过程(直接发光)：
价电带的电子受外来的能量(顺向偏压)，被激发至导电带，并同时于价电带遗留一个电洞，形成电子-电洞对。 受激发的电子于导电带中，与其它质点碰撞(散射)，损失部份能量，而接近导电带边缘。 一旦导电带边缘的电子于价电带觅得电洞时，电子即从导电带边缘，经由陷阱中心(释放热能)或发光中心(释放光能)，回到价电带与电洞复合，电子-电洞对消失。
因为LED主要是电子经由发光中心与电洞复合而发光，所以是一种微细的固态光源，不但体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求，成为日常生活中十分普遍的产品。
利用各种化合物半导体材料及组件结构之变化，设计出不同的LED。依其发光波长分为可见光、不可见光(红外光、紫外光)。
可见光：有红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，主要以显示用途为主。又以亮度1烛光 (cd) 作为一般亮度和高亮度之分界点。一般亮度LED广泛应用于各种室内显示用途；高亮度LED则适合于户外显示，如：汽车第三煞车灯、户外信息广告牌和交通号志等。 不可见光：短波长红外光可作为红外线无线通信使用；长波长红外光则使用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。
使用的材料基本上已大致决定LED所释出的波长，其中，适合制作1000mcd以上之高亮度LED的材料，由长波长而短波长，分别为AlGaAs（砷化铝镓）、AlGaInP（磷化铝铟镓）及GaInN（氮化铟镓）等。
AlGaAs（砷化铝镓）适合于制造高亮度红光及红外线LED，主要以液相磊晶(LPE)法进行量产，使用双异质接面构造(DH)为主，但因为须制作AlGaAs基板，技术的困难度很高，故投资开发的厂商较少。 AlGaInP（磷化铝铟镓）适合于高亮度红、橘、黄及黄绿光LED，主要以金属有机气相磊晶(MOVPE)法进行量产，使用双异质接面(DH)及量子井(QW)构造，效率更为提高。且由于AlGaInP红光LED在高温与高湿环境下，其寿命试验结果优于AlGaAs红光LED，未来有成为红光LED主流的趋势。 GaInN（氮化铟镓）适合于高亮度深绿、蓝、紫及紫外光LED，以高温的金属有机气相磊晶(MOVPE)法进行量产，也采用双异质接面 (DH)及量子井(QW) 构造，效率比前述的 AlGaAs、AlGaInP 更高。全球各大厂均已积极投入相关材料组件技术之研发，并有所突破。
白光LED，乃是日本日亚公司利用蓝光LED加上黄色荧光材料构成的，其光电转换效率于 1998年4月已提升至15流明/瓦，比传统灯泡略高，若以常见照明灯具之开发历程来看，白光LED极有机会成为未来于照明产业之明星产品。
LED设计之初，主要是利用于家用电器品显示器，广告广告牌或装饰用。但由于其具有固定波长及操作方便等特点，已逐渐利用于植物生产研究上。1987年开始有学者利用LED固定波长特性，应用在植物向地性，型态改变及病害发生上的研究。日本千叶大学古在（Kozai）教授研究室将其应用在组织瓶苗的生产研究上。预计未来在光研究上将有极大应用价值。当然，目前LED亮度和价格仍未达实用化阶段，不过，由于极具市场潜力，各方面研究正急速的展开，LED势必成为提供植物生长的新兴光源。
