يتكون جهاز أشباه الموصلات المعروف باسم LED من قالب LED (شريحة) وأجزاء أخرى تعمل كدعم ميكانيكي ، وتوصيلات كهربائية ، وموصلات حرارية ، ومنظمات بصرية ، ومحولات طول الموجة. الهيكل الأساسي لشريحة LED هو جهاز تقاطع pn مصنوع من طبقات أشباه موصلات مركبة ذات منشطات متعارضة. نيتريد الغاليوم (GaN) ، وهو عبارة عن أشباه موصلات مركبة تستخدم غالبًا ، لها فجوة نطاق مباشرة ، مما يزيد من احتمالية إعادة التركيب الإشعاعي مقارنة بأشباه الموصلات التي بها فجوة نطاق غير مباشرة. عندما يكون التقاطع pn متحيزًا للأمام ، فإن الإلكترونات من نطاق التوصيل لطبقة أشباه الموصلات من النوع n تمر عبر الطبقة الحدودية إلى الوصلة p ، حيث تتحد مع ثقوب من طبقة أشباه الموصلات من النوع p في المنطقة النشطة للديود. تنخفض الإلكترونات إلى حالة طاقة أقل نتيجة لإعادة تركيب ثقب الإلكترون ، ويتم إطلاق الطاقة الإضافية على شكل فوتونات (حزم من الضوء). اللمعان الكهربائي هو اسم هذه الظاهرة. يمكن أن يحمل الفوتون جميع الأطوال الموجية للطاقة الكهرومغناطيسية. تحدد فجوة نطاق الطاقة لأشباه الموصلات الأطوال الموجية الدقيقة للضوء المنبعث من الصمام الثنائي.
ينتج اللمعان الكهربائي لشريحة LED ضوءًا بنطاق طول موجي مقيد وعرض نطاق نموذجي يبلغ بضع عشرات من النانومترات. الضوء من انبعاثات النطاق الضيق هو لون واحد فقط ، مثل الأحمر أو الأزرق أو الأخضر. يجب زيادة عرض توزيع الطاقة الطيفية (SPD) لشريحة LED من أجل توفير مصدر ضوء أبيض مع طيف واسع. يحول اللمعان الضوئي في الفوسفور اللمعان الكهربائي من رقاقة LED جزئيًا أو كليًا. تمزج معظم مصابيح LED البيضاء الضوء ذي الطول الموجي الأطول المعاد إرساله من الفوسفور مع انبعاث الطول الموجي القصير من رقائق InGaN الزرقاء. يتم توزيع مسحوق الفوسفور في مصفوفة مصنوعة من السيليكون أو الإيبوكسي أو أي نوع آخر من الراتينج. تحتوي رقاقة LED على طلاء مصنوع من مصفوفة تشتمل على الفوسفور. من خلال ضخ الفوسفور الأحمر والأخضر والأزرق بشريحة LED فوق بنفسجية (UV) أو بنفسجي ، يمكن أيضًا توليد ضوء أبيض. في هذه الحالة ، يمكن أن يصور اللون الأبيض الناتج الألوان بدقة أكبر. ومع ذلك ، نظرًا للتحول الكبير في الطول الموجي وفقدان طاقة Stokes الكبير المتضمن في التحويل السفلي للأشعة فوق البنفسجية أو الضوء البنفسجي ، فإن هذه الطريقة لها كفاءة منخفضة.
