Die Leuchtdioden bestehen aus mehreren Schichten von Halbleitermaterial. Die Rekombination von Ladungsträgern im Halbleiter führt beim Anlegen einer Spannung zu einer Lichterzeugung. Die charakteristischen Lichtemissionen sind dabei vom Halbleitermaterial abhängig. Die Strahlung wird schmalbandig erzeugt im Farbbereich Rot bis Blau.
Weißes Licht kann über die Lumineszenzkonversion erzeugt werden: Das Emissionslicht einer Blaudiode regt eine Leuchtstoffbeschichtung für gelbes Licht an, die Mischung dieses farbigen Lichts und des blauen Primärlichts ergibt weißes Licht.
Desweitern kann man mit der RGB-Mischung der Lichtemissionen der Rot-, Grün- und Blaudioden weißes Licht erzeugen. Der Farbwiedergabeindex liegt bei Ra ∼ 80.