Принцип работы светодиодов широко известен. При протекании электрического тока через p-n переход светодиода в прямом направлении. происходит рекомбинация электронов и дырок (переход электронов с одного энергетического уровня на другой), с излучением квантов света — фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой). Чем больше энергетический скачек, тем более высокочастотное излучение. Потенциальный барьер у светодиодов находится в пределах 1,8–3,5 В, причём высота барьера зависит от используемого полупроводника.
Основные материалы, используемые в кристаллах светодиодов:
InGaN — синие, зеленые и ультрафиолетовые светодиоды высокой яркости;
AIGalnP — желтые, оранжевые и красные светодиоды высокой яркости;
AIGaAs — красные и инфракрасные светодиоды;
GaP — желтые и зеленые светодиоды.
Белые светодиоды изготавливаются либо по принципу RGB (три светодиода красный, зеленый, синий фокусируются для получения белого света или любого цветного). Другой способ изготовления белых светодиодов — облучение синим или ультрафиолетовым светодиодом нанесённого слоя люминофора, как это делается в производстве люминесцентных ламп.Следует отметить, что сверхяркие светодиоды появились не так давно, ввиду сложной технологии их производства. Нитридная структура InGaN формируется при огромных давлениях и температурах, нужна высокая степень очистки исходных газов при осаждении пленок.
Цветоощущение — абсолютно субъективная категория, и в технике используется понятие цветовой температуры света (единица измерения — Кельвин, часто просто градус). Цветовая температура — описывает цвет спектра излучения любого источника света как температуру абсолютно черного тела, нагретого до определенной температуры. Цветовая температура около 2700 К — оранжево-желтый цвет, близкий к цвету излучения лампы накаливания; 3000 К — тепло-белый цвет; 4000 К — нормально белый цвет, цветовая температура около 6500 К — естественный дневной цвет.