發光二極管（Light Emitting Diode，簡稱LED）是一種將電能轉化為光能的器件。它是一種半導體器件，利用半導體材料的特性，在P型半導體和N型半導體之間形成PN結，當電流通過PN結時，就會發出可見光。

一、發光二極管的結構和原理

1. PN結的形成
   PN結是發光二極管最核心的部分，由具有不同摻雜的P型半導體和N型半導體材料組成。將P端向上的三角形插在N端向下的三角形內，形成PN結。在PN結上，P型半導體中存在眾多的正電荷，而N型半導體中存在眾多的負電荷，因此在PN結上形成一個電場，這便是PN結的基本結構。
2. 能帶結構
   在半導體物質中，存在共價鍵和價帶，電子必須通過吸收足夠的能量從價帶躍遷到導帶。當電子從價帶躍遷到導帶時，它會釋放出能量，光就是其中的一種形式。PN結中的電子和空穴在PN結相遇時可以發生復合過程，釋放出光子。
3. 注入電流
   正常情況下，PN結的兩邊存在一個電壓差，即所謂的漏壓。電子從N型半導體區域進入P型半導體區域，空穴從P型半導體進入N型半導體區域，這樣電子和空穴就會在PN結的近似中相遇，并發生復合過程，光子被產生。為了使發光二極管發光，我們需要在PN結上施加一個電流，這個電流被稱為注入電流。

二、連接發光二極管
為了使發光二極管正常工作，它需要連接到外部電路。連接發光二極管有兩種常見的方式，一種是并聯連接，一種是串聯連接。

1. 并聯連接
   并聯連接是將多個發光二極管一起連接在電路上，在并聯連接中，所有的發光二極管的陽極端（即長腳）連接到正極，而陰極端（即短腳）連接到負極。這樣，當電流通過電路時，所有的發光二極管都會亮起。并聯連接適用于需要同時亮起多個發光二極管的情況，例如照明燈具。
2. 串聯連接
   串聯連接是將多個發光二極管依次連接在電路上。在串聯連接中，一個發光二極管的陽極端連接到下一個發光二極管的陰極端，依次類推，直到最后一個發光二極管的陽極端連接到正極，而第一個發光二極管的陰極端連接到負極。這樣，當電路通過電流時，只有一個發光二極管會亮起，其余的發光二極管不會發光。串聯連接可以用于需要逐個亮起發光二極管的情況，例如數碼管顯示。

三、發光二極管的亮度控制
LED的亮度可以通過控制注入電流的大小而調節。通常情況下，LED的發光亮度與注入電流成正比，只要增大注入電流，LED就會變得更亮。需要注意的是，LED的亮度與注入電流之間存在一個飽和點，即當電流達到一定值時，LED的亮度將趨于飽和，增加注入電流不會顯著提高亮度。

四、發光二極管的應用領域
隨著半導體技術的不斷發展和進步，發光二極管逐漸取代傳統的白熾燈和熒光燈，成為主流的照明和顯示技術。LED具有節能、長壽命、響應速度快等優點，廣泛應用于各個領域，包括照明、汽車、電子產品、通信、戶外廣告、攝影等。

發光二極管是一種將電能轉化為光能的器件，通過PN結和注入電流的作用，將電能轉化為可見光。連接發光二極管有兩種方式，即并聯連接和串聯連接，根據需要調節注入電流的大小來控制LED的亮度。LED具有廣泛的應用領域，并逐漸取代傳統照明和顯示技術。