LED灯的颜色产生主要基于半导体材料的电子特性。当电流通过LED时，半导体材料中的电子会从价带跃迁到导带，这个过程中会释放能量，能量以光子的形式辐射出来。光子的能量与半导体材料的能隙宽度直接相关，能隙越宽，释放的光子能量越高，颜色也就越偏蓝；反之，能隙越窄，释放的光子能量越低，颜色则越偏红。
为了产生不同颜色的光，LED制造商会使用不同的半导体材料。例如，红色LED通常使用砷化镓（GaAs），绿色LED可能使用氮化镓（GaN），而蓝色LED则常用蓝宝石（Al₂O₃）或氮化镓（GaN）。通过混合这些不同颜色的LED，可以产生白色或其他复合颜色。例如，红、绿、蓝（RGB）LED的组合可以通过调整三种颜色的亮度比例来产生各种颜色的光。
此外，LED的颜色还可以通过量子点等技术进行调控。量子点是纳米级别的半导体晶体，其尺寸和材料可以精确控制，从而产生特定颜色的光。这种技术尤其在显示器和照明领域有广泛应用。
颜色的精确控制对于LED的应用至关重要，无论是照明、显示还是信号指示，不同的颜色往往具有不同的功能和意义。