隨著技術創新以及成本下降，LED下游應用加速拓展，照明已成為LED最大的下游應用市場。機構預計，今年全球LED照明市場規模將達到296億美元，到2017年有望達到331億美元，市場滲透率將超52%。LED具有節能、環保、使用壽命長等優勢。目前普通白熾燈正常工作時消耗的電能僅有10%轉化為光能，而LED燈能利用率達到90%，采用LED照明相比白熾燈節約近九成的電能，比普通節能燈節約75%。當前我國照明用電約占全社會用電量的13%左右，如全部實現LED照明產品替換每年將節電3500億千瓦時。
近年來各國均推出了禁用白熾燈時間表。早在2012年，歐盟、日本、加拿大已全面禁止使用白熾燈。2014年起美國禁止銷售40W、60W、75W及100W白熾燈泡。同時我國也禁止進口和銷售60W及以上的白熾燈。隨著LED燈泡價格走低，未來市場滲透率將進一步提升。數據顯示，10月全球取代40瓦及60瓦白熾燈的LED燈泡零售價均有所下滑。
另外，LED在紅外和紫外光區也具備廣闊的應用前景。其中紅外LED主要用于安防監測和傳感器，安防監測紅外LED在汽車電子領域可用于夜視系統。目前多家廠商都積極布局紅外和紫外光區LED領域，歐司朗使用特定波長850nm的紅外LED可以實現夜間150米外路況的探測。福特研發的紅外LED大燈可以幫助駕駛者在夜間行車時監測行人、騎行者等障礙物。另外紅外LED還可用于監控駕駛員的駕駛情況，如離開行駛路面發出預警等，紅外LED監測將為汽車自動駕駛提供更可靠的路況信息。
從傳感器領域來看，今年三星推出的新一代旗艦手機采用了紅外LED傳感器來搭配虹膜識別技術，利用紅外LED朝著人眼發射紅外線光源，即使在特殊環境下，虹膜也具有較高的識別率。紅外LED還可用于眼動追蹤系統，其利用紅外LED發射特定波長的紅外光，記錄從眼睛反射回來的光量，并使用這些信息識別出用戶觀看的方向。該系統將改變現有的人機交互方式，能精確顯示用戶所觀看位置的相關信息，調整顯示器或投影位置的場景。未來紅外LED發展空間巨大，預計今年紅外LED市場規模將超3億美元，到2020年有望達到7.11億美元。