LED（发光二极管）是一种将电能转换为光能的固体电致发光器件。由于具有体积小、重量轻、工作电压低、耗能低、响应时间短、寿命长、抗震性能好等优点，LED得到广泛的应用。在网通、数通领域，LED应用于指示功能。功能主要包括：Power LED、Mode LED、Power budget LED、Port LED、PoE LED；LED颜色主要包括：green、red、yellow、amber、orange、双色灯、三色灯；指示LED封装：多为表贴，少数机型使用插件物料。
LED是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs、GaP、GaAsP等半导体制成的，其核心是PN结。制作PN结的材料是重掺杂的，热平衡状态下的N区有很多迁移率很高的电子，P区有较多的迁移率较低的空穴。由于PN结阻挡层的限制，在常态下，二者不能发生自然复合。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如下图所示。
图1 PN结的能带结构
通常可见光仅在PN结附近稍偏于P区一侧较窄的区域内产生的，注入的高能态电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，但释放的能量不大，不能形成可见光。
发光复合所发出的光属于自发辐射，辐射光的波长决定于半导体材料的能带宽度Eg，即
式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。由于不同材料的Eg不同，所以由不同材料制成的LED可发出不同波长的光；有些材料通过调整组分和掺杂，可以得到不同的Eg，因此可以用同一种材料制作不同波长的LED。
带隙Eg：价带中电子在外界能量作用下，可以克服原子的束缚，被激发到能量更高的导带之中去，成为自由电子，可以参与导电。处在导带底Ec与价带顶Ev之间的能带不能为电子所占据，称为禁带，其能带宽度称为带隙Eg(Eg=Ec-Ev)。如下图所示。
可见光范围：
频率在380~750THz，波长大约在880～380nm之间的电磁波。
波长范围不同，决定了LED的不同颜色，常见光波范围如下表所示。这里的单色光是指“准单色光”，理想的单色光是不存在的，实际上能够得到的只是接近于单色光的准单色光。
表 1可见光频率和波长范围
| 颜色 |
频率 |
波长 |
| 红 |
385~482THz |
780～622nm |
| 橙 |
482~503THz |
622～597nm |
| 黄 |
503~520THz |
597～577nm |
| 绿 |
520~610THz |
577～492nm |
| 蓝、靛 |
610~659THz |
492～455nm |
| 紫 |
659~750THz |
455～400nm |
允许加的最大的正向直流电流。超过此值可能会造成LED失效。
所允许加的最大反向电压。超过此值，LED可能被击穿损坏。
允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED可能会过热损坏。
LED可正常工作的环境温度范围。超出此温度范围，LED将不能正常工作，发光效率大幅下降，寿命缩短。
它是指LED正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6IFmax以下。
器件手册中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。常用的LED是在IF=20mA时测量得到的。LED正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。
LED能承受的最大反向电压。LED的VR通常只有4～5V，如果应用电路中存在反向电压，需要在LED上并联反向二极管。
加在LED两端的反向电压为特定值（通常是VR）时，流过LED的电流。
通常定义频谱曲线中50％光强对应两波长差值为LED的谱线宽度，用Δλ表示。
LED所发出的光不是纯单色光。采用直接跃迁辐射的LED的谱线宽度会比较窄，而具有间接跃迁辐射特性的LED的谱线宽度会比较宽。除了激光外，LED比其它光源所发出光的谱线宽度都要窄。
频谱曲线中光强最大值对应的波长定义为峰值波长，用λp表示。
由于LED的谱线宽度很窄，LED的颜色由λp决定。
峰值波长和主波长的区别：
WLP（峰值波长）：光谱发光强度或辐射功率最大处所对应的波长。它是一种纯粹的物理量，一般应用于波形比较对称的单色光的检测；
WLD（主波长）：眼睛能看到光源发出的主要光的颜色所对应的波长为主波长；
通常你所看到的一束光，它并非是单一波长的光，它是由很多波长的光组合而成的。其中，某一波长的光的能量相对其它波长的光能量都大，则这一波长就是该束光的峰值波长λp。
但是，这一束光中各波长光的波长分布并不一定以λp为界对称分布，我们人眼感受到的是各波长作用的综合结果，感觉它对应于一个单一波长的光，这个波长值就是λd。在波长分布曲线上，一条横坐标与曲线之间的垂直线，将曲线下的面积分成左右两边相等，这条垂线对应的波长值就是λd。
一般对于色光来说我们是要看λd值，因为λd值能够更准确的反映它的颜色；λp值应该更多的用在蓝光激发荧光粉形成白光的时候，以判断蓝光芯片的λp值与荧光粉的激发波长是否匹配。另外非单色光（复色光），一般是白光，λd值也只是可以参考，要判断它的颜色还是要看它的色坐标或是色温。
光源在单位时间内发出的光量，单位为流明（lumen），符号为lm。
光通量有时也被称为总光通量，以此强调它是所有方向的总和。它也被称为4π通量，因为一个完整的球体有4π的立体角。要收集4π立体角的所有光，光源须在球体的中心。
光通量测试原理：被测LED器件发射的光辐射经积分球壁的多次反射，导致产生一个均匀的与光通量成比例的面出光度，一个位于球壁的探测器测量这个面出光度，一个漫射屏挡住光线，不使探测器直接照射到被测器件的光辐射；被测器件、漫射屏、开孔的面积和球面积比较应该相对较小，球内壁和漫射屏表面应有均匀的高反射率漫反射镀层（最小0.8）。球和探测器组合应该校准，应该考虑到峰值发射波长和光通量由于功率消耗产生的变化。
可简称照度，其计量单位的名称为“勒克斯”，简称“勒”，单位符号为“lx”，表示被摄主体表面单位面积上受到的光通量。
光源在给定方向上的单位立体角内所包含的光通量。单位为坎德拉（Candela）符号为cd。
上图是发光强度的测试示意图。图中：
D--被测LED器件；
G--电流源；
PD--包括面积为A的光阑D1的光度探测器；
D2、D3--消除杂散光光栏, D2，D3不应限制探测立体角；
d--被测LED器件与光阑D1之间的距离。
注1：调整被测LED器件使它的机械轴通过探测器孔径的中心。
注2：光度探测器的光谱灵敏度在被测器件发射的光谱波长范围内应该校准到CIE标准光度观测者光谱曲线；测试辐射参数时应采用无光谱选择性的光探测器。测试系统应该按距离d和光阑D1用标准器校正。测量距离d应按CIE推荐的标准条件A和B设置。在这两种条件下，所用的探测器要求有一个面积为100mm2
（相应直径为11.3mm）的圆入射孔径。
| CIE推荐 |
LED顶端到探测器的距离d |
立体角 |
平面角（全角） |
| 标准条件A |
316mm |
0.001sr |
2° |
| 标准条件B |
100mm |
0.01sr |
6.5° |
注3：对于脉冲测量，电流源应该提供所要求的幅度，宽度和重复率的电流脉冲。探测器上升时间相对于脉冲宽度应该足够小，系统应该是一个峰值测量仪器。
光源在给定方向上的发光强度与垂直于给定方向的平面上的正投影面积的比值。单位为坎德拉每平方米(cd/m2)，也称为尼特（nt）。
| 光指标 |
单位 |
单位符号 |
含义 |
| 光通量 |
流明 |
lm |
光源在单位时间内发出的总光量 |
| 光强度 |
坎德拉 |
mcd/cd |
光源在给定方向上的单位立体角内所包含的光通量 |
| 光照度 |
勒克斯 |
lux/lx |
被摄主体表面单位面积上受到的光通量 |
假设有一只白炽灯，其发出的总光通量为1200lm。我们假定这盏灯的光通量均匀地分布在某一半球面上，那么，距离该白炽灯1m和5m处：
半径为1m的半球面积为2π×1²=6.28 m²，注：求面积：S=4πr²=πD²
距光源1m处的光照度值的计算方法就是：1200lm/6.28 m²=191lux；
半径为5m的半球面积为:2π×5²=157 m²，
距光源5m处的光照度值为：1200lm/157 m²=7.64lux。
结论：使用相同的光源，距离光源越远，得到的光通量就越少，照度就越低。
反映器件的发光（或辐射）强度空间分布特性，如下图所示。
注1：除非另外规定，发光（或辐射）强度分布应该规定在包括机械轴Z的平面内。
注2：如果发光（或辐射）强度分布图形具有以Z轴为旋转对称特性，发光（或辐射）强度空间分布图仅规定一个平面。
注3：如果没有以Z轴为旋转对称特性，各种角度θ的发光（或辐射）强度分布应有要求，X、Y、Z方向要求可有详细规范定义。
θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
上图给出某型号LED发光强度角分布的情况。中垂线（法线）的坐标为相对发光强度（即某角度发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值，此型号LED的θ1/2＝20°。
当LED应用于有键盘背景灯、LCD背光源时，应选取视角大一点的型号；当LED应用于带镜头或导光柱的场合，其视角不应太大。
器件发射的光通量Фv与器件的电功率（正向电流IF*正向电压VF）的比值。
通过LED的电流与加到LED两端电压之间的关系，称为LED的伏安特性。图中，UT为开启电压。U＞UT时，LED导通发光。U＜UT时，LED截止不发光。UT的大小与材料、工艺等因素有关。
LED的发光强度（亮度）基本上是正比于正向电流的，只有“GaP红”的发光强度（亮度）略随正向电流的增加而趋于饱和的现象。下图是以20mA为基准的相对发光强度与正向电流的曲线。
随着温度的变化，LED的发光强度、发光波长、VF会发生一定的改变。
温度上升会导致pn结的复合发光的效率下降，某一环境温度下LED的发光强度是
TA是环境温度，K的取值与LED的材料有关：
上图中的曲线是某型号LED的发光强度与温度的变化关系，可见LED发光强度随温度的升高而下降。
如果取K＝-0.01/℃，IV下降的速率约是-0.97％/℃。
随着温度升高，LED发光波长会增大，其变化幅度约是：0.1nm/℃。
随着温度额升高，LED的VF会下降，其下降幅度约是：2mV/℃。
这里说的时间响应，是指LED启亮与熄灭时的时间延迟。LED的响应时间很短，一般只有几纳秒至几十纳秒。
对于光转换型白光LED，响应时间还与荧光粉的光转换时间有关。对于黄色荧光粉，光转换时间大约是几百纳秒。
