LED 发光原理的本质在于电子与空穴的复合释放能量。在纯净的半导体材料中，价带中的电子需要跨越禁带（Band Gap）才能跃迁至导带形成自由载流子，这一过程在热激发下概率极低。当在半导体材料中精确掺杂特定浓度的施主或受主杂质时，能带结构发生畸变，形成受主能级或施主能级。这些能级位于禁带内部，使得电子在较低能量下即可被激发到导带，空穴则留在价带，从而产生电子 - 空穴对。当这些载流子复合时，多余的能量以光子形式释放，其波长由禁带宽度决定。
因此，LED 材料结构中的杂质工程直接构建了光的产生源头，而禁带结构的调控则是实现光谱色纯度的关键。
