现在的LED颗粒通常由内部芯片和外部封装两部分组成。其中外部封装往往又包括荧光粉胶体，透镜材料和配光设计。而其光源则由内部芯片产生。
LED颗粒示意图
LED芯片示意图
LED芯片一般由下至上分为金属反射层，衬底材料，P型半导体和N型半导体四个部分。对于衬底材料，到目前为止，使用最多的又包括蓝宝石（Al2O3）衬底，硅（Si）衬底和碳化硅（SiC）衬底。相较于其它两种，相较于其它两种，蓝宝石衬底在以下三点上又具有明显优势：
1）生产技术成熟、器件质量较好；
2）稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；
3）蓝宝石的机械强度高，易于处理和清洗。
时至今日，虽然蓝宝石基底存在些许不足，但相比于这些不足，优势仍然巨大。
P型半导体和N型半导体是芯片发光的基础元件，P区的载流子以空穴为主，N区的载流子以自由电子为主，所以P型半导体也被称为空穴型半导体，同样，N型半导体也被称为电子型半导体。两者之间的过渡层，就是PN结。正是由于PN结的存在，造就了LED单向导通这一特性。即施加反向电压时，LED不会发光，随着电压的增大，LED会被击穿。从零开始到被击穿的过程称作该LED的反向死区。
LED伏安特性曲线
给LED施加一个正向电压，N区内的电子会向P区转移，相应的，P区内的空穴就会朝N区移动。进入对方区域的载流子会和原区域内的多数载流子复合而发光。
LED发光原理
在此过程中，LED的发出的光线又可以分为三个部分：1）载流子注入；2）复合辐射和光能传输；3）除了载流子的直接注入外，还有一部分电子会先被非发光中心所捕获，再与价带的空穴复合，由此来发出光子。
研究表明，LED发光波长λ与半导体材料的禁带宽度Eg有直接关系，可以用公式表述为：
由上可知，出射光的波长和半导体材料的禁带宽度Eg存在近似的反比关系，Eg越大，出射光的波长越短，能量越强。同时，还可得出一般LED产品所用的半导体材料禁带宽度在1.59~3.26eV之间（波长380nm~780nm）。