LED (Light Emitting Diode) lähettää valoa elektroluminesenssiksi kutsutun prosessin kautta puolijohteen P-N-liitoksessa. Laite koostuu N--tyyppisestä materiaalista (jossa on ylimääräisiä elektroneja) ja P--tyypin materiaalista (jossa on elektronipuutteita tai "reikiä"). Kun eteenpäin syötetään jännite (tyypillisesti 1,8–3,3 V), elektronit N--puolelta virtaavat P--puolelle, kun taas reiät liikkuvat vastakkaiseen suuntaan.
Risteyksessä elektronit yhdistyvät uudelleen reikien kanssa vapauttaen energiaa. LED-valoissa tämä energia säteilee fotoneina-valopaketteina-enemmin kuin lämpönä materiaalin kaistavälin vuoksi. Fotonin aallonpituus (väri) riippuu puolijohteesta: galliumarsenidi punaiselle/infrapunalle, galliumnitridi siniselle/valkoiselle (usein fosforipinnoitteella valkoista valoa varten). Tämä suora muunnos tekee LEDeistä tehokkaita (80–200 lm/W), jotka tuottavat vähän lämpöä hehkulamppuihin verrattuna. LEDit ovat suunnattuja, ja heijastimet tai linssit tarkentavat lähtöä.
