LED로 알려진 반도체 장치는 LED 다이(칩)와 기계적 지원, 전기 연결, 열 전도체, 광 조정기 및 파장 변환기 역할을 하는 기타 부품으로 구성됩니다. LED 칩의 기본 구조는 반대 도펀트가 있는 화합물 반도체 층으로 만들어진 pn 접합 소자입니다. 자주 사용되는 화합물 반도체인 질화갈륨(GaN)은 직접 밴드갭을 가지므로 간접 밴드갭을 갖는 반도체에 비해 복사 재결합 가능성이 높아진다. pn 접합이 순방향으로 바이어스되면 n형 반도체층의 전도대에서 나온 전자가 경계층을 p-접합으로 통과하여 다이오드의 활성 영역에서 p형 반도체층의 정공과 재결합합니다. 전자는 전자-정공 재결합의 결과로 더 낮은 에너지 상태로 내려가고 여분의 에너지는 광자(빛의 패킷)로 방출됩니다. 전기발광은 이 현상의 이름입니다. 전자기 에너지의 모든 파장은 광자에 의해 운반될 수 있습니다. 반도체의 에너지 밴드 갭은 다이오드에서 방출되는 빛의 정확한 파장을 결정합니다.
LED 칩의 전계 발광은 제한된 파장 범위와 수십 나노미터의 일반적인 대역폭을 가진 빛을 생성합니다. 협대역 방출에서 나오는 빛은 빨간색, 파란색 또는 녹색과 같은 단 하나의 색상입니다. 넓은 스펙트럼의 백색 광원을 제공하기 위해서는 LED 칩의 SPD(Spectral Power Distribution) 폭을 늘려야 한다. 형광체의 광발광은 LED 칩의 전계발광을 부분적으로 또는 전체적으로 변환합니다. 대부분의 백색 LED는 InGaN 블루칩에서 방출되는 단파장과 인광체에서 다시 방출되는 더 긴 파장의 빛을 혼합합니다. 형광체 분말은 실리콘, 에폭시 또는 다른 유형의 수지로 만들어진 매트릭스에 분포되어 있습니다. LED 칩은 형광체를 포함하는 매트릭스로 이루어진 코팅을 갖는다. 자외선(UV) 또는 보라색 LED 칩으로 적색, 녹색 및 청색 형광체를 펌핑하면 백색광도 생성할 수 있습니다. 이 상황에서 결과 흰색은 색상을 더 정확하게 표현할 수 있습니다. 그러나 UV 또는 자색광의 하향 변환과 관련된 상당한 파장 이동 및 상당한 Stokes 에너지 손실로 인해 이 방법은 효율성이 낮습니다.
