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無論波長如何，LED 的發光原理都是相同的，并且基于半導體的 pn 結。當電場施加到p型半導體時，空穴移動，而在n型半導體中，電子移動。就能量而言，n型半導體中存在的電子具有較高的能帶，與p型半導體中空穴存在的能帶產生間隙。
如果在這里施加電場來擾動電子和空穴，電子將從n型能帶躍遷到p型能帶。結果，電子和空穴碰撞，產生與能隙相對應的光和熱并消失。由于能帶隙根據半導體的成分而變化，因此可以通過組合材料來調整發射波長。
砷化鋁鎵 (AlGaAs) 通常用于輸出近紅外波段的波長。總的來說，紅外LED還存在發光效率比可見光LED低的問題。
