史上第一个led灯所使用的材料是砷(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candlepower1cd（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1cd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700～2000cd／平方米左右。
单个led的发光强度以cd为单位，同时配有视角参数，发光强度与led的色彩没有关係。单管的发光强度从几个mcd到5000mcd不等。led生产厂商所给出的发光强度指led在20ma电流下点亮，最佳视角上及中心位置上发光强度最大的点。封装led时顶部透镜的形状和led芯片距顶部透镜的位置决定了led视角和光强分佈。一般来说相同的led视角越大，最大发光强度越小，但在整个立体半球面上累计的光通量不变。当多个led较紧密规则排放，其发光球面相互叠加，导致整个发光平面发光强度分佈比较均匀。
在计算屏幕发光强度时，需根据led视角和led的排放密度，将厂商提供的最大点发光强度值乘以30％～90％不等，作为单管平均发光强度。一般led的发光寿命很长，生产厂家一般都标明为100，000小时以上，实际还应注意led的亮度衰减週期，如大部分用于汽车尾灯的ur红管点亮十几至几十小时后，亮度就只有原来的一半了。
亮度衰减週期与led生产厂家的材料工艺有很大关係，一般在经济条件许可的情况下应选用亮度衰减较缓慢的四元素led。配色、白平衡：白色是红绿蓝三色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21％，蓝色的亮度为10％时，混色后人眼感觉到的是纯白色。但led红绿蓝三色的色品座标因工艺过程等原因无法达到全色谱的效果，而控制原色包括有偏差的原色的亮度得到白色光，称为配色。当为全彩色led屏幕进行配色前，为了达到最佳亮度和最低的成本，应儘量选择三原色发光强度成大致为3:6:1比例的led器件组成图素。
白平衡要求三种原色在相同的调灰值下合成的仍旧为纯正的白色。原色、基色：原色指能合成各种顏色的基本顏色。色光中的原色为红、绿、蓝，下图为光谱表，表中的三个顶点为理想的原色波长。如果原色有偏差，则可合成顏色的区域会减小，光谱表中的三角形会缩小，从视觉角度来看，色彩不仅会有偏差，丰富程度减少。
led发出的红、绿、蓝光线根据其不同波长特性和大致分为紫红、纯红、橙红、橙、橙黄、黄、黄绿、纯绿、翠绿、蓝绿、纯蓝、蓝紫等，橙红、黄绿、蓝紫色较纯红、纯绿、纯蓝价格上便宜很多。三个原色中绿色最为重要，因为绿色佔据了白色中69％的亮度，且处于色彩横向排列表的中心。因此在权衡顏色的纯度和价格两者之间的三基色组成方式，在三基色设计应用中通常是，通过调节设定led电流来达到白平衡和最大的期望亮度值。
我们一般将最简单、最优化的配色方式作为，设计全彩显示技术的顏色再现方法。白平衡是检验顏色组成的重要标誌之一。三基色白光一般是红绿蓝三基色按亮度比例混合而成，当光线中绿色的亮度为69%，红色的亮度为21%，蓝色的亮度为10%时，混色后人眼感觉到的是纯白色。早前的crt电视机到现在的lcd液晶显示都是这样组成的