光譜表示相對于光的波長，光的強度的分布。LED的光譜一般為單色LED，例如藍色LED以波長470nm時為峰值呈山峰分布，以峰值波長較短的紫外領域和峰值波長較長的綠色領域為光的強度的測定極限。而白熾燈的光譜，其發光強度廣泛分布于400nm多的藍色領域至700nm多的近紅外領域，在紫外領域和紅外領域也能觀測到發光強度。熒光燈方面，組合使用的熒光體的發光波長部分為光譜的峰值。

與普通紅色、綠色和藍色LED的光譜峰值只有一個相比，白色LED的光譜則有很大不同。例如藍色領域和黃色領域會有兩個發光強度的峰值，或者在藍色領域、黃色領域和紅色領域有三個峰值，甚至還會出現更多的峰值。這是因為，白色LED的白色光是組合了多個波長的光獲得的。例如，組合藍色LED和黃色熒光體時，峰值在藍色領域和黃色領域出現。另外，基于藍色LED的發光強度的峰值較尖，而基于熒光體的峰值較為平緩。

將LED用于液晶面板背照燈時，最理想的情況是LED的光譜在紅色、綠色和藍色三個領域出現發光強度的峰值。這是因為LED的光最終將經由液晶面板的彩色濾光片（紅色、綠色、藍色）輸出到外部。

獲得三個發光強度的峰值時，有使用紅色、綠色和藍色三種LED的方法，以及通過改進熒光體材料、使用可獲得三個峰值的白色LED的方法。

藍色LED和YAG類熒光體、藍色LED和ZnSe單結晶底板的發光、紫外LED和RGB熒光體等白色LED的發光光譜與熒光燈和自然光的比較。雖然都是白色，但發光光譜大為不同。另一方面，LED用于普通的照明器具時，光譜廣泛分布在可視光領域的白色LED較受歡迎。原因是接近自然光，即太陽光的光譜的光線照射物體時，物體的顏色與照射自然光時接近的緣故。