LED的发光顏色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、蓝三种。由于LED工作电压低(仅1.5-3V)，能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压(或电流)调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长(10万小时)。制造LED的材料不同，可以产生具有不同能量的光子，藉此可以控制LED所发出光的波长，也就是光谱或顏色。

　　史上第一个LED所使用的材料是砷(As)化鎵(Ga) ，其正向PN结压降(VF，可以理解为点亮或工作电压)为1.424V，发出的光线为红外光谱。另一种常用的LED材料为磷(P)化鎵(Ga)，其正向PN结压降为2.261V，发出的光线为绿光。

　　基于这两种材料，早期 LED工业运用GaAs1-xPx材枓结构，理论上可以生产从红外光一直到绿光范围内任何波长的LED，下标X代表磷元素取代砷元素的百分比。一般通过 PN结压降可以确定LED的波长顏色。其中典型的有GaAs0.6P0.4 的红光LED，GaAs0.35P0.65的橙光LED，GaAs0.14P0.86的黄光 LED等。由于制造采用了鎵、砷、磷三种元素，所以俗称这些LED为三元素发光管。

　　而GaN(氮化鎵)的蓝光 LED 、GaP 的绿光 LED和GaAs红外光LED，被称为二元素发光管。而目前最新的工艺是用混合铝(Al)、钙(Ca) 、銦(In)和氮(N)四种元素的AlGaInN 的四元素材料制造的四元素LED，可以涵盖所有可见光以及部份紫外光的光谱范围。

　　发光强度：发光强度的衡量单位有照度单位(勒克司Lux)、光通量单位(流明Lumen)、发光强度单位(烛光　Candle power) 1CD(烛光)指完全辐射的物体，在白金凝固点温度下，每六十分之一平方公分面积的发光强度。(以前指直径为2.2公分，品质为75.5克的鲸油烛，每小时燃烧7.78克，火焰高度为4.5公分，沿水准方向的发光强度) 1L(流明)指1 CD烛光照射在距离为1公分，面积为1平方公分的平面上的光通量。

　　1Lux (勒克司)指1L的光通量均匀地分佈在1平方米面积上的照度。一般主动发光体采用发光强度单位烛光　CD，如白炽灯、LED等;反射或穿透型的物体采用光通量单位流明L，如LCD投影机等;而照度单位勒克司Lux，一般用于摄影等领域。三种衡量单位在数值上是等效的，但需要从不同的角度去理解。比如：如果说一部LCD投影机的亮度(光通量)为1600流明，其投影到全反射屏幕的尺寸为60英寸(1平方米)，则其照度为1600勒克司，假设其出光口距光源1公分，出光口面积为1平方公分，则出光口的发光强度为1600CD。而真正的LCD投影机由于光传播的损耗、反射或透光膜的损耗和光线分佈不均匀，亮度将大打折扣，一般有50%的效率就很好了。

　　实际使用中，光强计算常常采用比较容易测绘的资料单位或变向使用。对于LED屏幕这种主动发光体一般采用CD/平方米作为发光强度单位，并配合观察角度为辅助参数，其等效于屏体表面的照度单位勒克司;将此数值与屏体有效显示面积相乘，得到整个屏体的在最佳视角上的发光强度，假设屏体中每个图元的发光强度在相应空间内恒定，则此数值可被认为也是整个屏体的光通量。一般室外LED屏幕须达到4000CD/平方米以上的亮度才可在日光下有比较理想的显示效果。普通室内LED，最大亮度在700～2000 CD/平方米左右。