1、LED發光機理：PN結的端電壓構成一定勢壘，當加正向偏置電壓時勢壘下降，P區和N區的多數載流子向對方擴散。由于電子遷移率比空穴遷移率大得多，所以會出現大量電子向P區擴散，構成對P區少數載流子的注入。這些電子與價帶上的空穴復合，復合時得到的能量以光能的形式釋放出去。這就是PN結發光的原理。
2、LED發光效率：一般稱為組件的外部量子效率，其為組件的內部量子效率與組件的取出效率的乘積。所謂組件的內部量子效率，其實就是組件本身的電光轉換效率，主要與組件本身的特性（如組件材料的能帶、缺陷、雜質）、組件的壘晶組成及結構等相關。而組件的取出效率則指的是組件內部產生的光子，在經過組件本身的吸收、折射、反射后，實際在組件外部可測量到的光子數目。因此，關于取出效率的因素包括了組件材料本身的吸收、組件的幾何結構、組件及封裝材料的折射率差及組件結構的散射特性等。而組件的內部量子效率與組件的取出效率的乘積，就是整個組件的發光效果，也就是組件的外部量子效率。早期組件發展集中在提高其內部量子效率，主要方法是通過提高壘晶的質量及改變壘晶的結構，使電能不易轉換成熱能，進而間接提高LED的發光效率，從而可獲得70%左右的理論內部量子效率，但是這樣的內部量子效率幾乎已經接近理論上的極限。在這樣的狀況下，光靠提高組件的內部量子效率是不可能提高組件的總光量的，因此提高組件的取出效率便成為重要的研究課題。目前的方法主要是：晶粒外型的改變——TIP結構，表面粗化技術。
3、LED電氣特性：電流控制型器件，負載特性類似PN結的UI曲線，正向導通電壓的極小變化會引起正向電流的很大變化（指數級別），反向漏電流很小，有反向擊穿電壓。在實際使用中，應選擇 。LED正向電壓隨溫度升高而變小，具有負溫度系數。LED消耗功率 ，一部分轉化為光能，這是我們需要的。剩下的就轉化為熱能，使結溫升高。散發的熱量（功率）可表示為 。
4、LED光學特性：LED提供的是半寬度很大的單色光，由于半導體的能隙隨溫度的上升而減小，因此它所發射的峰值波長隨溫度的上升而增長，即光譜紅移，溫度系數為+2~3A/ 。LED發光亮度L與正向電流 近似成比例： ，K為比例系數。電流增大，發光亮度也近似增大。另外發光亮度也與環境溫度有關，環境溫度高時，復合效率下降，發光強度減小。
5、LED熱學特性：小電流下，LED溫升不明顯。若環境溫度較高，LED的主波長就會紅移，亮度會下降，發光均勻性、一致性變差。尤其點陣、大顯示屏的溫升對LED的可靠性、穩定性影響更為顯著。所以散熱設計很關鍵。
6、LED壽命：LED的長時間工作會光衰引起老化，尤其對大功率LED來說，光衰問題更加嚴重。在衡量LED的壽命時，僅僅以燈的損壞來作為LED壽命的終點是遠遠不夠的，應該以LED的光衰減百分比來規定LED的壽命，比如35%，這樣更有意義。
7、大功率LED封裝：主要考慮散熱和出光。散熱方面，用銅基熱襯，再連接到鋁基散熱器上，晶粒與熱襯之間以錫片焊作為連接，這種散熱方式效果較好，性價比較高。出光方面，采用芯片倒裝技術，并在底面和側面增加反射面反射出浪費的光能，這樣可以獲得更多的有消出光。
8、白光LED：類自然光譜白光LED主要有三種：第一種是比較成熟且已商業化的藍光芯片+黃色熒光粉來獲得白光，這種白光成本最低，但是藍光晶粒發光波長的偏移、強度的變化及熒光粉涂布厚度的改變均會影響白光的均勻度，而且光譜呈帶狀較窄，色彩不全，色溫偏高，顯色性偏低，燈光對眼睛不柔和不協調。人眼經過進化最適應的是太陽光，白熾燈的連續光譜是最好的，色溫為2500K，顯色指數為100。所以這種白光還需要改進，比如加多發光過程來改善光譜，使之連續且足夠寬。第二種是紫外光或紫光芯片+紅、藍、綠三基色熒光粉來獲得白光，發光原理類似于日光燈，該方法顯色性更好，而且UV-LED不參與白光的配色，所以UV-LED波長與強度的波動對于配出的白光而言不會特別地敏感，并可由各色熒光粉的選擇和配比，調制出可接受色溫及演色性的白光。但同樣存在所用熒光粉有效轉化效率低，尤其是紅色熒光粉的效率需要大幅度提高的問題。這類熒光粉發光穩定性差、光衰較大、配合熒光粉紫外光波長的選擇、UV-LED制作的難度及抗UV封裝材料的開發也是需要克服的困難。第三種是利用三基色原理將RGB三種超高亮度LED混合成白光，該方法的優點是不需經過熒光粉的轉換而直接配出白光，除了可避免熒光粉轉換的損失而得到較佳的發光效率外，更可以分開控制紅、綠、藍光LED的發光強度，達成全彩的變色效果（可變色溫），并可由LED波長及強度的選擇得到較佳的演色性。但這種辦法的問題是綠光的轉換效率低，混光困難，驅動電路設計復雜。另外，由于這三種光色都是熱源，散熱問題更是其它封裝形式的3倍，增加了使用上的困難。 偏振LED和三波長全彩化的白光LED將是未來的發展方向。