LED`s zijn gebaseerd op de eigenschap van bepaalde soorten halfgeleiderdiodes om in de pn-overgang licht te produceren als er stroom door wordt geleid. Deze directe omzetting van elektrische energie in lichtenergie wordt ook wel elektroluminescentie genoemd; deze wordt bij lichtdiodes veroorzaakt doordat – als er een elektrische spanning in de doorlaatrichting wordt aangesloten – de pn-overgang wordt overstroomd door elektronen uit het n-gebieden gaten uit het p-gebied. Waar ze recombineren (d.w.z. de elektronen vullen de gaten in de valantieband op). De energie die daarbij vrijkomt, wordt als lichtquanta uitgestraald. De kleur van het licht dat wordt uitgestraald, hangt af van de stof die als halfgeleider is gebruikt. Zo straalt galliumfosfide met stikstof als dopingstof, GaP(N), geelgroen licht uit, terwijl een lichtdiode met galliumarseenfosfide (GaAsP) oranjerood licht geeft. Om het contrast te vergroten worden LED`s vaak ingegoten in giethars die dezelfde kleur als het uitgestraalde licht geeft.