Pusvadītāju ierīce, kas pazīstama kā LED, sastāv no LED diodes (mikroshēmas) un citām daļām, kas kalpo kā mehānisks atbalsts, elektriskie savienojumi, siltumvadītāji, optiskie regulatori un viļņu garuma pārveidotāji. LED mikroshēmas pamatstruktūra ir pn savienojuma ierīce, kas izgatavota no saliktiem pusvadītāju slāņiem ar pretējām piedevām. Gallija nitrīdam (GaN), saliktam pusvadītājam, ko bieži izmanto, ir tieša joslas sprauga, kas palielina radiācijas rekombinācijas iespējamību, salīdzinot ar pusvadītājiem, kuriem ir netieša joslas sprauga. Kad pn pāreja ir novirzīta uz priekšu, elektroni no n tipa pusvadītāju slāņa vadītspējas joslas nodod robežslāni p-pārejai, kur tie rekombinējas ar caurumiem no p tipa pusvadītāju slāņa diodes aktīvajā zonā. Elektronu caurumu rekombinācijas rezultātā elektroni nolaižas zemākas enerģijas stāvoklī, un papildu enerģija tiek atbrīvota kā fotoni (gaismas paketes). Elektroluminiscence ir šīs parādības nosaukums. Fotons var pārvadāt visus elektromagnētiskās enerģijas viļņu garumus. Pusvadītāja enerģijas joslas sprauga nosaka precīzus diodes izstarotās gaismas viļņu garumus.
LED mikroshēmas elektroluminiscence rada gaismu ar ierobežotu viļņu garuma diapazonu un tipisku joslas platumu dažu desmitu nanometru. Gaismai no šaurjoslas emisijām ir tikai viena krāsa, piemēram, sarkana, zila vai zaļa. LED mikroshēmas spektrālās jaudas sadalījuma (SPD) platums ir jāpalielina, lai nodrošinātu baltas gaismas avotu ar plašu spektru. Fotoluminiscence fosforos pārveido elektroluminiscenci no LED mikroshēmas daļēji vai pilnībā. Lielākā daļa balto gaismas diožu sajauc atkārtoti izstaroto ilgāka viļņa garuma gaismu no fosfora ar īsa viļņa garuma starojumu no InGaN zilajām mikroshēmām. Fosfora pulveris tiek sadalīts matricā, kas izgatavota no silīcija, epoksīda vai cita veida sveķiem. LED mikroshēmai ir pārklājums, kas izgatavots no matricas, kas satur fosforu. Sūknējot sarkano, zaļo un zilo fosforu ar ultravioleto (UV) vai violeto LED mikroshēmu, var rasties arī balta gaisma. Šādā situācijā iegūtā baltā krāsa var precīzāk attēlot krāsas. Tomēr, ņemot vērā ievērojamo viļņa garuma nobīdi un ievērojamo Stoksa enerģijas zudumu, kas saistīts ar UV vai violetas gaismas pārveidošanu, šai metodei ir zema efektivitāte.
