Първите светодиоди са били използвани най-вече като заместители на нажежаемите и неонови индикаторни лампи, в седем-сегментирани екрани, първо в скъпо оборудване като лабораторното и това за електронно тестване, след това, по-късно в такива уреди като телевизори, радиоапарати, телефони, калкулатори и дори в часовници. Тези червени светодиоди излъчвали светлина достатъчна, за да се използват като индикатори, тъй като светлинната емисия не била достатъчна да освети пространство. Размерът на показаната информация на калкулаторите бил толкова малък, че се налагало да се вграждат пластмасови лупи над всяка цифра, за да станат четливи. По-късно и други цветове станали широко използваеми и се появили в уреди и оборудване. С развитието на технологията за светодиодни материали, светлинната емисия нараства, докато  поддържащия капацитет и надежност са на приемливи нива. Откриването и усъвършенстването на мощният светодиод с бяла светлина доведе до използването на осветление, което бързо замества нажежаемото и флуоресцентно осветление.

 

Физика

Светодиодите се състоят от парче полупроводников материал с примеси за създаване на p-n преход. Както и при другите диоди, токът протича лесно от р-страната, или анода, към n – страната, или катода, но не и в обратна посока. Заредените носители – електрони и дупки – потичат към прехода от електродите с различно напрежение. Когато електрон срещне дупка, той пада в по-ниско ненергийно ниво, и освобождава енергия под формата на фотон.

 

Дължината на вълната на излъчваната светлина, а така също и нейният цвят зависи от забранената енергетична зона на материалите, формиращи p-n прехода. В силиконовите или германиевите диоди, електроните и дупките рекомбинират чрез не-излъчващо превръщане , което не създава оптична емисия, защото това са непреки материали със забранена енергетична зона. Материалите, използвани за светодиоди имат директна енергетична зона с енергии, отговарящи на близо до-инфрачервена, видима, или близо до-ултравиолетова светлина.

 

Разработването на светодиоди започва с инфрачервени и червени прибори, направени от галиев арсенид. Постиженията в науката за материали позволиха да се произвеждат прибори в по-късовълновия диапазон на спектъра, излъчващи светлина с различни цветове.

 

Светодиодите обикновенно се изработват от n-тип субстрат, с електрод, прикрепен към р-тип слой, вложен върху неговата повърхност. Субстрати р-тип, макар и не толкова често, също се срещат. Много светодиоди , особенно GaN (зелен, син и бял цвят)/InGaN (близка УВ, синьо-зелен, син цвят), използват също така и сапфирен субстрат.

 

Много от материалите, използвани за производството на светодиоди имат много високи коефициенти на пречупване. Това означава, че много от светлината ще бъде отразена обратно в материала от неговата повърхност. Следователно, извличането на светлина в светодиодите е важен аспект в производството им, предмет на голяма изследователска дейност и развитие.