Lumineszenz
Eine blaue oder ultraviolette LED wird mit photolumineszierendem Farbstoff, auch als Leuchtstoff bezeichnet, kombiniert. Ähnlich wie auch in Leuchtstoffröhren kann so kurzwelliges, höherenergetisches Licht wie das blaue Licht der LED in langwelligeres Licht umgewandelt werden. Die Wahl der Leuchtstoffe kann variieren und legt die Farbtemperatur fest.

Beim gängigsten Herstellungsverfahren für weiße LEDs wird Galliumnitrid epitaktisch, meist mittels metallorganischer Gasphasenepitaxie (MOVPE), auf einen Träger (Substrat) aus Saphir aufgebracht. So entsteht die erste Schicht des GaN-Halbleiterkristalls. Die lichtemittierende Schicht besteht in der Regel aus InGaN, deren blaues Licht vom Leuchtstoff teilweise in längerwelliges Licht umgewandelt wird. In einem neuen Verfahren, dessen wesentliche Grundlagen im Jahr 2000 an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg entwickelt wurden, wird das teure Saphirsubstrat durch Silizium ersetzt.[Firma 1] Auf das Silizium lässt man dann nach einer ersten AlN-Schicht das Galliumnitrid aufwachsen. Effizient sind solche LEDs jedoch nur, wenn das lichtabsorbierende Siliziumsubstrat entfernt und durch eine hochreflektierende Schicht, meist auf Silberbasis, ersetzt wird, wie es für Hochleistungs-LEDs auf Saphirsubstraten inzwischen der Fall ist. Durch dieses Verfahren können die wesentlich günstigeren und großflächigen Siliziumscheiben zur LED-Herstellung verwendet werden, und der Ablöseprozess vom Substrat wird stark vereinfacht.

Die Art der Leuchtstoffbeschichtung ist dabei für die Qualität entscheidend. Wie man anhand der Grafik erkennen kann, erzeugt die im Mittel gelblich leuchtende Lumineszenzschicht ein sehr breitbandiges Licht, was zu einem ausgeglichenen Spektrum führt. Andererseits ist die Überlappung mit den Spektren der meisten roten Farbstoffe nur schlecht, was die Farbwiedergabe beeinträchtigt und beispielsweise in Farb-LCDs, die mit solchen weißen LEDs hinterleuchtet sind, zu einer schlechten Rotwiedergabe führt.