Као што је раније поменуто, диоде које емитују светлост раде по истом основном концепту као и традиционални извори осветљења – генеришу светлост електричном струјом која тече кроз њих. Међутим, ту се сличности завршавају. За разлику од традиционалних извора осветљења који се ослањају на топлоту или хемијску реакцију да би произвели осветљење, ЛЕД се ослањају на полупроводник као извор светлости. Ово је јединствена технологија која нуди значајне технолошке предности и далеко већи потенцијал за континуирани напредак.
Да бисмо објаснили како ЛЕД диоде функционишу, важно је прво разумети шта је полупроводник и како функционише. Полупроводници су материјали са различитом способношћу да проводе електричну струју. Диоде које емитују светлост су неке од најједноставнијих врста полупроводника који постоје. Већина полупроводника има додане нечистоће како би се омогућило да електрони пролазе кроз њих, пошто је сам по себи чисти полупроводнички материјал лош проводник. Када се у полупроводник додају нечистоће, то се назива допинг.
Уопштено говорећи, ови полупроводници су направљени од алуминијум-галијум-арсенида (АлГаАс). Када је овај материјал допиран, он може или додати слободне електроне или створити рупе у материјалу где електрони могу ићи. Када полупроводник има додатне електроне, познат је као материјал Н-типа јер има екстра негативно наелектрисане честице. Када постоје додатне рупе у полупроводнику, он је познат као материјал П-типа јер ефективно има екстра позитивно наелектрисане честице.
Основна конструкција диоде састоји се од дела материјала Н-типа и П-типа спојеног заједно са електродама на сваком крају. У овом аранжману, електрична енергија се спроводи само у једном правцу. Без примењеног напона, ствара се зона исцрпљивања између материјала типа П и Н, враћајући полупроводник у првобитно изолационо стање где електрони или електрична енергија не могу да теку.
Да би зона исцрпљивања била уклоњена, електрони се морају померити из области Н-типа у област П-типа, као и рупе у обрнутом смеру. Једном када се то догоди кроз довољно значајан напон, зона исцрпљивања се уклања и пуњење се креће преко диоде. Управо ова интеракција између електрона и рупа генерише светлост која се види у ЛЕД диоди.
Конкретно, светлост коју генерише ЛЕД је заправо резултат ослобађања фотона из кретања ових електрона са једне орбитале атома на другу. Што је већа удаљеност између орбитала, већа је енергија коју ослобађа електрон током интеракције и већа је фреквенција произведене светлости. Обрнуто, што је краће растојање између орбитала, то је мања енергија која се ослобађа током интеракције и нижа је фреквенција. Ниже фреквенције су често у инфрацрвеном делу спектра светлости, што значи да је невидљиво људском оку.
Ова варијабилност у промени орбите електрона је одговорна за широк спектар опција температуре боје које су данас доступне у ЛЕД осветљењу. У поређењу са традиционалним осветљењем са фиксном или ограниченом температуром боје, ЛЕД диоде нуде скоро бесконачан спектар могућности за сваки тип сијалице. У ствари, одређени ЛЕД уређаји нуде могућност кориснику да лако прелази између различитих температура боја.
