不同的PN结材料决定了能带间隙E的大小，从而决定了LED发光的颜色。历史上第一个LED所使用的材料是砷化镓(GaAs) ,其正向PN结压降VF为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷化镓(Ga P)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。图2所示为不同材料的PN结做成的LED所具有的不同的发光颜色。
图2 不同材料的LED的发光主波长
在能带结构中，由于导带和价带都呈抛物线的形状，因此在LED的单色光谱的两边都会有不同程度的加宽现象，其半宽度一般为几十纳米。因而，在LED发明到应用的最初的三十年间，LED一直以单色发光的身份出现，从一开始应用于指示照明中，到逐渐用于信号灯和大屏幕显示中，以及部分彩色景观照明中。直到上个世纪90年代，蓝光LED的开发成功，使白光LED的实现成为了可能。1996年日亚公司首先使用InGaN蓝光芯片加YAG（(钇铝石榴石）的方法制成白光LED，使LED在照明工程中的应用有了更多的选择性。此后，白光LED的制成方法不断得到补充，可以通过红（R）、绿（G）和蓝（B）三色芯片混光制成或采用远紫外LED激发RGB荧光粉的方式获得。
LED的发光原理决定了在将其应用于照明工程中时，应对LED的特点进行客观地剖析而非盲目地使用，应充分考虑以下特点：
1) 低压直流驱动
LED是低压器件，驱动单颗LED的电压仅需2.5～3V，驱动电流为几十毫安，不会造成触电事故，因而比较安全，也适用于低电压电源的场所，如汽车、火车等的车厢照明，并可与太阳能发电装置配合使用。另外，在不需要大功率的场合，LED充分具有耗电量小的优势。但是，另一方面，目前这种小电压低输出器件在需要高光通的场合则面临着封装、散热和价格等多方面的挑战。
2) 外形尺寸小
作为固体发光器件，LED在外形尺寸上的优势是毋庸置疑的，其体积小、重量轻和厚度薄的特点大大拓展了其应用空间，在背光源和显示系统的应用中游刃有余，在传统照明领域也使灯具的设计更为灵活多样。
3) 结构牢固，寿命长
具有固态结构的LED不同于一般的热辐射光源或气体放电光源那样具有易碎的泡壳和易断的灯丝或支架，其结构牢固，在使用期一般不会破裂或爆裂，具有安全的保障和很长的寿命。一般LED的寿命在10000～100000小时，与传统光源相比相差一个数量等级，应用在照明工程中可以大大降低维护费用。
4) 色彩选择性多
不同的芯片材料可以获得不同的单色LED；而相同的芯片材料在不同的外延片部位生长出来的LED的光色也各不相同。另外，只要芯片合金组分有细微的变化，也会造成LED的发光颜色有较大的改变。理论上可以在可见光范围内获得各种单色光和白光的LED。这一特点一方面使LED的色彩和白光LED的色温及显色性具有很大的选择范围，但另一方面在需要单一颜色的LED时，各颗粒之间的色差控制难度增大。
5) 响应快
电致发光的原理赋予了LED只有几个ms的响应时间，使LED能在瞬间达到全光通输出，作为信号照明具有强大优势。结合其色彩多样性，LED产品更便于实现色彩和亮度的控制，从而可以用到很多需要实现控制的领域中。
6) 发光效率潜力大
LED自上世纪60年代诞生以来，以每10年亮度提高30倍，价格下降10倍的“海兹定律”快速发展。据报道，目前白光LED光效的实验室数据已超过100lm/W，而进入商业领域的大功率白光LED也达到40lm/W。随着关键技术的突破，未来大功率LED的光效仍具有很大的上升空间，最高有可能达到150～200lm/W。应该看到，目前LED发光效率虽然已经超过了白炽灯的发光效率，但仍然不及气体放电光源，所以目前为止，在节能方面LED并不具有完全的优势。
