La tecnologia LED fu sviluppata per la prima volta nel 1962 per opera di Nick Holonyak Jr., sfruttando le proprietà di alcuni materiali semiconduttori in grado di emettere fotoni, e quindi luce, in seguito all'applicazione di un potenziale elettrico.
La prima realizzazione pratica di un LED avvenne nel 1968, con la produzione di dispositivi che emettevano solo in colore rosso. Negli anni successivi vennero realizzati LED in grado di emettere in altre colorazioni visibili, nell'infrarosso e ultravioletto, ma solo dagli anni 2000 furono realizzate lampade con emissione di luce bianca.
I LED sono un particolare tipo di diodi a giunzione p-n, formati da un sottile strato di materiale semiconduttore. Gli elettroni e le lacune vengono iniettati in una zona di ricombinazione attraverso due regioni del diodo drogate con impurità di tipo diverso, e cioè di tipo n per gli elettroni e p per le lacune.
Quando sono sottoposti ad una tensione diretta per ridurre la barriera di potenziale della giunzione, gli elettroni della banda di conduzione del semiconduttore si ricombinano con le lacune della banda di valenzarilasciando energia sufficiente sotto forma di fotoni. A causa dello spessore ridotto del chip un ragionevole numero di questi fotoni può abbandonarlo ed essere emesso come luce ovvero fotoni ottici. Può essere visto quindi anche come un trasduttore elettro-ottico.
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