Полупроводнички уређај познат као ЛЕД се састоји од ЛЕД матрице (чипа) и других делова који служе као механички ослонац, електричне везе, топлотни проводници, оптички регулатори и претварачи таласних дужина. Основна структура ЛЕД чипа је уређај пн споја направљен од сложених полупроводничких слојева са супротним додацима. Галијум нитрид (ГаН), једињени полупроводник који се често користи, има директну појасну ширину, што повећава вероватноћу радијативне рекомбинације у поређењу са полупроводницима који имају индиректни појас. Када је пн спој нагнут напред, електрони из проводног појаса н-типа полупроводничког слоја пролазе гранични слој у п-спој, где се рекомбинују са рупама из полупроводничког слоја п-типа у активној области диоде. Електрони се спуштају у ниже енергетско стање као резултат рекомбинације електрон-рупа, а додатна енергија се ослобађа као фотони (пакети светлости). Електролуминисценција је назив за овај феномен. Фотон може да носи све таласне дужине електромагнетне енергије. Енергетски појас полупроводника одређује прецизне таласне дужине светлости коју емитује диода.
Електролуминисценција ЛЕД чипа производи светлост са ограниченим опсегом таласних дужина и типичним пропусним опсегом од неколико десетина нанометара. Светлост од ускопојасних емисија је само једне боје, попут црвене, плаве или зелене. Ширина спектралне дистрибуције снаге (СПД) ЛЕД чипа мора бити повећана да би се обезбедио извор беле светлости са широким спектром. Фотолуминисценција у фосфорима делимично или у потпуности претвара електролуминисценцију ЛЕД чипа. Већина белих ЛЕД диода меша поново емитовано светло дуже таласне дужине из фосфора са емисијом кратке таласне дужине из ИнГаН плавих чипова. Фосфорни прах се дистрибуира у матрици направљеној од силикона, епоксида или друге врсте смоле. ЛЕД чип има премаз направљен од матрице која се састоји од фосфора. Пумпањем црвеног, зеленог и плавог фосфора са ултраљубичастим (УВ) или љубичастим ЛЕД чипом, такође може да се генерише бело светло. У овој ситуацији, добијена бела може прецизније да прикаже боје. Међутим, због значајног померања таласне дужине и значајног Стокесовог губитка енергије укљученог у конверзију УВ или љубичасте светлости на ниже, овај метод има ниску ефикасност.
