>発光ダイオードは、半導体を用いたpn接合と呼ばれる構造で作られている。発光はこの中で電子の持つエネルギーを直接、光に変換する方法で行われ、巨視的には熱や運動の介在を必要としない。電極から半導体に注入された電子と正孔は異なったエネルギー帯（伝導帯と価電子帯）を流れ、pn接合部付近にて禁制帯を越えて再結合する。再結合時に、バンドギャップ（禁制帯幅）にほぼ相当するエネルギーが光として放出される。放出される光の波長は材料のバンドギャップによって決まる。

>アルミニウムガリウムヒ素 (AlGaAs) - 赤外線・赤

> ガリウムヒ素リン (GaAsP) - 赤・橙・黄

> インジウム窒化ガリウム (InGaN) /窒化ガリウム (GaN) /アルミニウム窒化ガリウム (AlGaN) - 橙・黄・緑・青・紫・紫外線

> リン化ガリウム (GaP) - 赤・黄・緑

> セレン化亜鉛 (ZnSe) - 緑・青

> アルミニウムインジウムガリウムリン (AlGaInP) - 橙・黄橙・黄・緑

> ダイヤモンド (C) - 紫外線

> 酸化亜鉛 (ZnO) - 青・紫・近紫外線（開発中）

> ペロブスカイト半導体 - 赤・黄・緑