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型半導體之間有壹個過渡層，稱為p-n結。在某些半導體材料的PN結中，註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，少數載流子難以註入，故不發光。目前發光半導體材料主要由III-V族元素組成，例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)，氮化鎵等等。就整個全球產業界而言，基於MOCVD外延生長的技術路線是發展GaN基光電子材料與器件的主要技術潮流。GaN基材料的外延生長是發展GaN基高亮度LED和全固態半導體白光照明光源的核心技術，是所有關鍵難題中的重中之重。
當前全球能源短缺的憂慮再度升高的背景下，節約能源是我們未來面臨的重要的問題，在照明領域，LED發光產品的應用正吸引著世人的目光，LED作為壹種新型的綠色光源產品，必然是未來發展的趨勢，二十壹世紀將進入以LED為代表的新型照明光源時代。
LED被稱為第四代照明光源或綠色光源，具有節能、環保、壽命長、體積小等特點，可以廣泛應用於各種指示、顯示、裝飾、背光源、普通照明和城市夜景等領域。近年來，世界上壹些經濟發達國家圍繞LED的研制展開了激烈的技術競賽。美國從2000年起投資5億美元實施“國家半導體照明計劃”，歐盟也在2000年7月宣布啟動類似的“彩虹計劃”。我國科技部在“863”計劃的支持下，2003年6月份首次提出發展半導體照明計劃。
LED光源優點：
高節能：節能能源無汙染即為環保。直流驅動，超低功耗（單管0.03-0.06 瓦）電光功率轉換接近100%，相同照明效果比傳統光源節能80%以上。
壽命長：LED光源有人稱它為長壽燈，意為永不熄滅的燈。固體冷光源，環氧樹脂封裝，燈體內也沒有松動的部分，不存在燈絲發光易燒、熱沈積、光衰等缺點，使用壽命可達6萬到10萬小時，比傳統光源壽命長10倍以上。
多變幻：LED光源可利用紅、綠、籃三基色原理，在計算機技術控制下使三種顏色具有256級灰度並任意混合，即可產生256×256×256＝16777216種顏色，形成不同光色的組合變化多端，實現豐富多彩的動態變化效果及各種圖像。
利環保：環保效益更佳，光譜中沒有紫外線和紅外線，既沒有熱量，也沒有輻射，眩光小，而且廢棄物可回收，沒有汙染不含汞元素，冷光源，可以安全觸摸，屬於典型的綠色照明光源。
高新尖：與傳統光源單調的發光效果相比，LED光源是低壓微電子產品，成功融合了計算機技術、網絡通信技術、圖像處理技術、嵌入式控制技術等所以亦是數字信息化產品是半導體光電器件“高新尖”技術具有在線編程、無限升級、靈活多變的特點