Đèn LED được sử dụng cho việc chiếu sáng thông thường và cả cho mục đích chiếu sáng đặc biệt. Ở những nơi cần ánh sáng màu, đèn LED phát ánh sáng một màu không cần bộ lọc hấp thụ năng lượng. Đèn LED thường có sẵn dưới dạng đèn dự phòng thay thế, giúp thay thế toàn bộ khối đèn cố định (chẳng hạn như bảng đèn LED thay thế khối đèn huỳnh quang âm trần, hoặc bộ đèn chiếu sáng LED thay thế các thiết bị đèn halogen) hoặc thay thế các bóng đèn (chẳng hạn như ống đèn LED thay thế ống huỳnh quang bên trong đèn âm trần hoặc đèn LED cao áp [HID] thay thế bóng đèn cao áp HID) Sự khác biệt giữa việc thay thế thiết bị chiếu sáng (fixture) và thay thế một bóng đèn là khi thiết bị chiếu sáng (như đèn chìm âm trần) được thay thế bằng đèn LED, nếu đèn LED hoặc bộ điều khiển LED bị lỗi, thì toàn bộ bảng đèn phải được thay thế vì không thể sửa hoặc thay từng đèn riêng lẻ (mặc dù bộ điều khiển LED thường tách biệt và do đó nó có thể được thay thế riêng lẻ). Còn đối với bóng đèn, nếu chỉ thay bóng đèn bằng bóng đèn LED, đèn có thể được thay thế độc lập với thiết bị cố định nếu đèn bị hỏng. Ở một số trường hợp, khi thay thế bóng đèn LED, người ta cần thay đổi cả toàn bộ thiết bị chiếu sáng như loại bỏ chấn lưu (ballast), để đèn LED có thể nối trực tiếp với nguồn điện chính. Một số loại bóng đèn LED khác có thể hoạt động mà không cần bất kỳ thay đổi kết cấu của thiết bị sáng.[39]

Hệ thống chiếu sáng Đền BAPS Shri Swaminarayan ở Atlanta sử dụng nhiều khối đèn LED màu sắc kết hợpHệ thống chiếu sáng đèn LED điều khiển bằng máy tính giúp tôn lên vẻ đặc sắc của những bức họa ở Bảo tàng quốc gia Warszawa tại Ba Lan.[40]

Đèn LED ánh sáng trắng có tuổi thọ cao hơn và hiệu suất cao hơn (công suất chiếu sáng cao hơn với cùng một mức điện năng tiêu thụ) so với hầu hết các loại đèn chiếu sáng khác khi được sử dụng ở nhiệt độ thích hợp. Nguồn sáng đèn LED nhỏ gọn, mang lại sự linh hoạt trong việc thiết kế các thiết bị chiếu sáng và kiểm soát tốt việc phân phối ánh sáng với các tấm phản xạ hoặc thấu kính nhỏ. Do kích thước nhỏ của đèn LED, việc kiểm soát phân bố ánh sáng theo không gian cực kỳ linh hoạt;[41] điều này giúp kiểm soát lượng ánh sáng cũng như phân bố không gian của mảng đèn LED mà không làm giảm hiệu quả.

Đèn LED sử dụng nguyên tắc trộn màu có thể phát ra nhiều màu sắc bằng cách thay đổi tỷ lệ ánh sáng tạo ra trong mỗi màu cơ bản. Điều này cho phép kết hợp đầy đủ màu sắc trong đèn có đèn LED có màu khác nhau.[42] Không giống như các công nghệ chiếu sáng khác, phát xạ LED có tính định hướng (hoặc ít nhất tuân theo định luật phản xạ Lambert), có thể là thuận lợi hoặc bất lợi, tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng. Đối với các ứng dụng yêu cầu ánh sáng không định hướng, người ta sử dụng bộ khuếch tán hoặc nhiều nguồn sáng LED riêng lẻ để phát sáng theo các hướng khác nhau.

Đèn LED dân dụng

Một bóng đèn LED được tháo rời các bộ phận với mạch điều khiển và đế vặn Edison (E27)

Kích thước và đế đèn

Bóng đèn LED được chế tạo với các kiểu đế đèn (đui đèn) và hình dạng bóng tiêu chuẩn, chẳng hạn như đế vít Edison (đế E27), hình dạng MR16 với đế hai chân hoặc GU5.3 (nắp hai chân) hoặc GU10 (đui đèn lưỡi lê) và được làm tương thích với điện áp cung cấp cho các ổ cắm. Chúng bao gồm mạch điều khiển để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều và chuyển đổi điện áp thành giá trị thích hợp, thường là nguồn cung cấp chế độ chuyển mạch.

Tính đến năm 2010, một số đèn LED đã thay thế bóng đèn có công suất cao hơn; ví dụ, một nhà sản xuất tuyên bố rằng đèn LED 16 watt có thể phát sáng tương đương đèn halogen 150 W.[43] Một bóng đèn sợi đốt đa năng tiêu chuẩn phát ra ánh sáng với hiệu suất khoảng 14 đến 17 lumen/W tùy thuộc vào kích thước và điện áp của nó. Theo tiêu chuẩn của Liên minh Châu Âu, một bóng đèn tiết kiệm năng lượng được xem là "tương đương với đèn vonfram 60 W" phải có công suất ánh sáng tối thiểu là 806 lumen.[44]

Những loại bóng đèn LED dân dụng có trên thị trường vào năm 2012 dùng thay thế cho những bóng đèn dây tóc với đế đèn loại vặn

Một số mẫu đèn LED tương thích với bộ điều chỉnh độ sáng (dimmer) giống như với đèn sợi đốt (mặc dù bộ điều chỉnh độ sáng cho đèn sợi đốt không phù hợp để dùng với đèn LED). Đèn LED thường có đặc điểm ánh sáng định hướng, khác với đèn dây tóc và đèn huỳnh quang phát sáng và nhiệt ra mọi hướng, do vậy đèn LED có thể tận dụng ánh sáng và sử dụng năng lượng hiệu quả hơn.[45][46] Đèn LED có tuổi thọ từ 30.000 giờ trở lên; số giờ này sẽ giảm nếu hoạt động ở nhiệt độ cao hơn quy định. Đèn sợi đốt có tuổi thọ điển hình là 1.000 giờ,[47] và đèn huỳnh quang compact khoảng 8.000 giờ.[48] Đèn LED có thể duy trì cường độ ánh sáng tốt trong suốt thời gian sử dụng. Thông số kỹ thuật Energy Star yêu cầu đèn giảm dưới 10% sau 6.000 giờ hoạt động trở lên và trong trường hợp xấu nhất là không quá 15%.[49] Đèn LED trên thị trường thường có nhiều đặc tính màu sắc đa dạng. Giá thành của đèn LED cao hơn hầu hết các loại đèn khác – mặc dù đang giảm dần – nhưng nhờ hiệu suất cao hơn, tổng chi phí sở hữu của đèn LED (giá mua cộng với chi phí điện và thay bóng đèn) thấp hơn.[50]

Một bóng đèn LED công suất cao có hình "lõi bắp"

Nhiều công ty cung cấp đèn LED dùng cho các mục đích chiếu sáng thông thường. Công nghệ đèn LED dùng chiếu sáng thông thường đang được cải thiện nhanh chóng; các loại đèn LED tiêu dùng tiết kiệm năng lượng mới đã có sẵn trên thị trường.[51][52]

Tính đến năm 2016, tại Hoa Kỳ, đèn LED gần như được sử dụng làm nguồn sáng chính vì giá thành giảm[53] và đèn sợi đốt đang bị loại bỏ dần.[54] Tại Hoa Kỳ, Đạo luật An ninh và Tự chủ Năng lượng năm 2007 cấm sản xuất và nhập khẩu hầu hết các loại đèn sợi đốt hiện hành. Giá thành đèn LED đã giảm đáng kể và nhiều loại được bán với giá trợ cấp từ các công ty điện lực địa phương. Tuy nhiên, vào tháng 9 năm 2019, chính quyền Trump đã rút lại các yêu cầu đối với bóng đèn mới, tiết kiệm năng lượng.[55]

Đèn tuýp LED

Một bóng đèn tuýp LED 17 W có cường độ sáng tương đương với đèn tuýp huỳnh quang 45 W

Đèn tuýp LED được thiết kế để phù hợp với những thiết bị chiếu sáng dành cho đèn ống huỳnh quang. Một số đèn LED dạng ống được thiết kế để thay thế vào các thiết bị chiếu sáng hiện có nếu sử dụng chấn lưu thích hợp. Một số trường hợp khác cần phải thay đổi kết nối điện của các thiết bị chiếu sáng để loại bỏ chấn lưu. Đèn tuýp LED thường sử dụng nhiều đèn LED gắn trên bề mặt riêng lẻ có tính hữu hướng và cần xác định hướng chiếu sáng thích hợp trong quá trình lắp đặt, khác với đèn ống huỳnh quang phát ra ánh sáng theo mọi hướng xung quanh ống. Hầu hết các đèn ống LED hiện có có thể được sử dụng thay cho các ký hiệu ống T5, T8, T10 hoặc T12, T8 là D26mm, T10 là D30mm, với chiều dài 590 mm (23 in), 1.200 mm (47 in) và 1.500 mm (59 in).

Nông nghiệp

Các thí nghiệm cho thấy hiệu suất và sản lượng đáng ngạc nhiên của rau và cây cảnh khi được trồng dưới nguồn sáng LED.[56] Nhiều loài thực vật đã được đánh giá trong các thí nghiệm nhà kính để đảm bảo rằng chất lượng sinh khối và các thành phần sinh hóa của những loài thực vật đó ít nhất là tương đương với những loài được trồng trong điều kiện ngoài thực tế. Hiệu suất thực vật của cây bạc hà, húng quế, đậu lăng, rau diếp, bắp cải, rau mùi tây và cà rốt được đo bằng cách đánh giá cả độ khỏe mạnh và sức sống của cây cũng như sự thành công của đèn LED trong việc thúc đẩy tăng trưởng. Đồng thời, sự ra hoa dồi dào của các loài hoa trang trí chọn lọc bao gồm hoa linh trưởng, cúc vạn thọ và cây cổ thụ cũng được ghi nhận.[56][57]

LED cung cấp ánh sáng điện hiệu quả ở các bước sóng mà chúng ta mong muốn (đỏ + xanh lam), giúp hỗ trợ việc canh tác trong nhà kính trong thời gian tối thiểu với chất lượng và số lượng cao. Vì đèn LED không tỏa nhiệt, cây có thể được đặt rất gần nguồn sáng mà không bị quá nóng hoặc cháy xém, đòi hỏi ít không gian hơn để canh tác cường độ cao hơn so với các loại nguồn sáng tỏa nhiệt.

Đèn chuyên dụng

Bóng đèn LED dùng trong đèn pin (trái) và đèn dây tóc (phải)

Đèn LED trắng là loại đèn chủ đạo trên thị trường với những ứng dụng cần ưu tiên hiệu suất cao ở mức công suất thấp. Một số ứng dụng này bao gồm đèn pin, đèn chiếu sáng lối đi bộ hoặc sân vườn chạy bằng năng lượng mặt trời, và đèn xe đạp. Đèn LED màu hiện nay được sử dụng thương mại cho đèn tín hiệu giao thông và trong các chuỗi đèn chiếu sáng trang trí ngày lễ. Đèn ô tô LED được sử dụng rộng rãi vì tuổi thọ cao và kích thước nhỏ. Nhiều đèn LED được sử dụng kết hợp với nhau trong các ứng dụng vốn yêu cầu lượng ánh sáng phát ra nhiều hơn so với khả năng sẵn có từ một đèn LED.

Đèn ngoài trời

Đến khoảng năm 2010, công nghệ LED đã thống trị ngành công nghiệp chiếu sáng ngoài trời; những loại thiết bị LED trước đó không đủ sáng để chiếu sáng ngoài trời. Một nghiên cứu được hoàn thành vào năm 2014 đã kết luận rằng nhiệt độ màu và độ chính xác của đèn LED được người tiêu dùng dễ dàng nhận ra, họ ưa chuộng đèn LED ở nhiệt độ màu tự nhiên.[58] Đèn LED hiện nay có thể tạo ra ánh sáng tương ứng với độ sáng và nhiệt độ màu ấm mà người tiêu dùng mong muốn từ hệ thống chiếu sáng ngoài trời của họ.

Đèn LED ngày càng được sử dụng nhiều hơn để chiếu sáng đường phố thay cho đèn thủy ngân và đèn hơi natri do chi phí vận hành và thay thế đèn LED thấp hơn. Tuy nhiên, có nhiều ý kiến lo ngại rằng việc sử dụng đèn đường LED với ánh sáng chủ yếu là màu xanh lam có thể gây hại cho mắt. Một số loại đèn LED bật và tắt ở tần số gấp đôi tần số của nguồn điện chính, gây ra tiếng ồn đối với một số người và có thể gây nhầm lẫn với máy móc đang quay do hiệu ứng hoạt nghiệm (stroboscopic effect). Những vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng nguồn ánh sáng thích hợp.