LED (Light Emitting Diode) oddaja svetlobo skozi proces, imenovan elektroluminiscenca, v polprevodniškem P-N spoju. Naprava je sestavljena iz materiala tipa N- (s presežkom elektronov) in materiala tipa P- (s pomanjkanjem elektronov ali "luknjami"). Ko se uporabi napetost naprej (običajno 1,8–3,3 V), elektroni s strani N- tečejo proti strani P-, medtem ko se luknje premikajo v nasprotni smeri.
Na stičišču se elektroni rekombinirajo z luknjami, pri čemer se sprosti energija. Pri LED diodah se ta energija zaradi pasovne vrzeli materiala oddaja kot fotoni-svetlobni paketi-in ne toplota. Valovna dolžina (barva) fotona je odvisna od polprevodnika: galijev arzenid za rdečo/infrardečo svetlobo, galijev nitrid za modro/belo (pogosto s fosfornim premazom za belo svetlobo). Zaradi te neposredne pretvorbe so LED učinkovite (80–200 lm/W) in proizvajajo malo toplote v primerjavi z žarnicami z žarilno nitko. Svetleče diode so usmerjene, z reflektorji ali lečami, ki fokusirajo izhod.
