สิ่งอำนวยความสะดวกขั้นสูงการผลิตที่มีประสิทธิภาพLED หลายสีเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ไดโอดเปล่งแสงมากกว่าหนึ่งสี แต่ละไดโอดเปล่งแสงผลิตสีที่แตกต่างกันของแสงโดยการใช้ไฟฟ้าผ่านเซมิคอนดักเตอร์และสีที่ต่างกันจะถูกผสมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสีสุดท้ายที่ต้องการ สีส่วนใหญ่ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยสายตามนุษย์สามารถผลิตได้ในลักษณะนี้ LED หลายสีสามารถผลิตแสงได้โดยการรวมสีหลักสอง, สามหรือสี่สีขึ้นอยู่กับการออกแบบ การกำหนดค่าเหล่านี้ตามลำดับเรียกว่า dichromatic, trichromatic และ tetrachromatic LED หลายสีใช้ในเทคโนโลยีการแสดงผลวิดีโอ
เช่นเดียวกับไดโอดเปล่งแสงทั้งหมดไฟ LED หลายสีจะก่อให้เกิดแสงผ่านปรากฏการณ์ที่เรียกว่า electroluminescence เมื่อไดโอดเปล่งแสงสวิตช์กระแสไฟฟ้าเริ่มไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ เมื่ออิเล็กตรอนพลังงานสูงไหลผ่านแถบการนำของการเปลี่ยนวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ไปสู่สถานะภาคพื้นดินพลังงานต่ำพลังงานที่สูญเสียจะถูกปล่อยออกมาเป็นโฟตอน ระดับพลังงานและความยาวคลื่นของโฟตอนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่สารกึ่งตัวนำทำมาจากและสีของแสงที่เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของมัน
LED หลายสีใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อดวงตาของบุคคลโดนแสงความยาวคลื่นหลายแห่งจากแหล่งเดียวกันบุคคลนั้นจะพบว่าเป็นสีผสมเดี่ยวแทนที่จะรับรู้สีที่สอดคล้องกับความยาวคลื่นที่ต่างกันต่างหาก ยกตัวอย่างเช่นสายตามนุษย์มองเห็นแสงที่มีความยาวคลื่น 620 ถึง 750 นาโนเมตรเป็นสีแดงและแสงโดยมีความยาวคลื่น 495 ถึง 570 นาโนเมตรเป็นสีเขียว ความยาวคลื่นทั้งสองจะทำให้คนเห็นสีเหลืองซึ่งโดยปกติจะเกิดจากแสงในช่วง 570 ถึง 590 นาโนเมตร ทำให้ LED หลายสีสามารถสร้างลักษณะที่หลากหลายของสีได้
การกำหนดค่าสีหลายสีที่พบมากที่สุดมักเรียกว่า RGB เป็นสีสามสีที่มีไดโอดสีแดงเขียวและน้ำเงิน เหล่านี้ถือเป็นสีหลักของการมองเห็นของมนุษย์ทั่วไปโดยสะท้อนถึงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันซึ่งทั้งสามประเภทของเซลล์รูปกรวยในสายตามนุษย์มีความอ่อนไหวมากที่สุด แต่ละพิกเซลของจอแสดงผล LED RGB มีหนึ่งไดโอดของแต่ละสามสีเหล่านี้ซึ่งมีขนาดเล็กและแน่นกันที่ตามนุษย์ไม่สามารถรับรู้ว่าพวกเขาเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกัน ไดโอดในแต่ละพิกเซลสวิตช์เปิดและปิดในชุดค่าผสมต่างๆตามต้องการเพื่อให้ได้สีทั้งหมดที่ผู้ดูมองเห็น
จอ แสดงผล LED หลายสีมักใช้เพื่อสร้างการแสดงผลวิดีโอขนาดใหญ่เช่นป้ายโฆษณาและหน้าจอวิดีโอที่สนามกีฬา จอโทรทัศน์ขนาดเล็กเหมาะสำหรับการชมบ้านโดยใช้เทคโนโลยี LED แบบหลายสี แต่ล้าหลังรูปแบบต่างๆเช่นพลาสมาและจอแสดงผลคริสตัลเหลวในรูปแบบต่างๆ พวกเขาไม่ควรสับสนกับหน้าจอ LCD LED - backlit ซึ่งมักเรียกว่าจอ LED หรือจอภาพ แต่จริงๆแล้วเป็นผลึกเหลวที่ใช้ LED สำหรับแบ็คไลท์