LED初用于儀器儀表的指示性照明，隨后擴展到交通信號燈。再到景觀照明、車用照明和手機鍵盤及背光源。后來發展出微型發光二極管(micro-LED)的新技術，其將原本發光二極管的尺寸大幅縮小，用可立發光的紅、藍、綠微型發光二極管成陣列排列形成顯示陣列用于顯示技術領域。微型發光二極管具有自發光顯示特性，比自發光顯示的有機發光二極管(Organic Light Emitting DiodeOLED)、壽命較長、材料不易受到環境影響而相對穩定。 [9]

發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。發光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時串聯限流電阻以控制通過二極管的電流。

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型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注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，少數載流子難以注入，故不發光。當它處于正向工作狀態時（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體就發出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。

LED發光強度是表征它在某個方向上的發光強弱，由于LED在不同的空間角度光強相差很多，隨之而來我們研究了LED的光強分布特性。這個參數實際意義很大，直接影響到LED顯示裝置的小觀察角度。比如體育場館的LED大型彩色顯示屏，如果選用的LED單管分布范圍很窄，那么面對顯示屏處于較大角度的觀眾將看到失真的圖像。而且交通標志燈也要求較大范圍的人能識別。

LED用作袖珍計算器。數字手表和電子儀表的數字顯示，一般為七段顯示。但對臺式計算器,更靈活的顯示方式（產生全文字-數字）是35點矩陣，其中LED裝成7×5陣列。35點矩陣價格較高、驅動電路復雜，其應用不及七段顯示器件廣泛。 　光耦合器件 　GaAs（或GaAsP）LED和Si－PN結探測器相結合，可以制成許多新型器件，進行光-電和電-光的傳遞，通常稱為光耦合器件。熟知的是光耦合隔離器，它高速、可靠并可提供高至2.5千伏的電隔離。GaAsLED與Si晶體管相結合制成穿孔卡片或磁帶的光電子讀數頭，比鎢絲燈徑向分布可靠、穩定、抗震和功耗小。采用光耦合器件的汽車點火裝置，省油、易起動、工作平穩。GaAlAs負阻發光二極管可用作發光開關、可控發光整流器和光波長轉換等。

通信、信息處理和光耦合等應用要求LED有良好的方向性。適于光通信應用的兩種主要光源是高輻射度LED和半導體注入激光器。LED穩定、可靠、壽命長、驅動電路簡單、功率對溫度不敏感，廣泛用作中、短距離（鐵路、電力、交通、公安等）光通信系統的光源。GaAlAs－GaAs面發光管的帶寬為10～20兆赫，適用于二次群光通信系統(可傳輸120路電話),傳輸距離大于5公里。GaAlAs-GaAs快速邊發光管帶寬50～100兆赫，適用于三級群光通信系統(可傳輸480路電話)，傳輸距離數公里。InGaAsP-InP LED可用于更長距離(大于10公里)的傳輸系統。此外，LED還用于信息處理、圖像傳輸、測距和傳感等方面。