光谱表示相对于光的波长，光的强度的分布。LED的光谱一般为单色LED，例如蓝色LED以波长470nm时为峰值呈山峰分布，以峰值波长较短的紫外领域和峰值波长较长的绿色领域为光的强度的测定极限。而白炽灯的光谱，其发光强度广泛分布于400nm多的蓝色领域至700nm多的近红外领域，在紫外领域和红外领域也能观测到发光强度。荧光灯方面，组合使用的荧光体的发光波长部分为光谱的峰值。
与普通红色、绿色和蓝色LED的光谱峰值只有一个相比，白色LED的光谱则有很大不同。例如蓝色领域和黄色领域会有两个发光强度的峰值，或者在蓝色领域、黄色领域和红色领域有三个峰值，甚至还会出现更多的峰值。这是因为，白色LED的白色光是组合了多个波长的光获得的。例如，组合蓝色LED和黄色荧光体时，峰值在蓝色领域和黄色领域出现。另外，基于蓝色LED的发光强度的峰值较尖，而基于荧光体的峰值较为平缓。
将LED用于液晶面板背照灯时，最理想的情况是LED的光谱在红色、绿色和蓝色三个领域出现发光强度的峰值。这是因为LED的光最终将经由液晶面板的彩色滤光片（红色、绿色、蓝色）输出到外部。
获得三个发光强度的峰值时，有使用红色、绿色和蓝色三种LED的方法，以及通过改进荧光体材料、使用可获得三个峰值的白色LED的方法。
蓝色LED和YAG类荧光体、蓝色LED和ZnSe单结晶底板的发光、紫外LED和RGB荧光体等白色LED的发光光谱与荧光灯和自然光的比较。虽然都是白色，但发光光谱大为不同。另一方面，LED用于普通的照明器具时，光谱广泛分布在可视光领域的白色LED较受欢迎。原因是接近自然光，即太阳光的光谱的光线照射物体时，物体的颜色与照射自然光时接近的缘故。
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