LED (ไดโอดเปล่งแสง) ปล่อยแสงผ่านกระบวนการที่เรียกว่าอิเล็กโตรลูมิเนสเซนซ์ในจุดเชื่อมต่อ P-N ของเซมิคอนดักเตอร์ อุปกรณ์ประกอบด้วยวัสดุประเภท N- (ที่มีอิเล็กตรอนมากเกินไป) และวัสดุประเภท P- (ที่มีการขาดอิเล็กตรอนหรือ "รู") เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า (โดยทั่วไปคือ 1.8–3.3V) อิเล็กตรอนจากด้าน N- จะไหลไปทางด้าน P- ในขณะที่รูจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม
ที่ทางแยก อิเล็กตรอนจะรวมตัวเป็นรูอีกครั้งและปล่อยพลังงานออกมา ในไฟ LED พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาเป็นโฟตอน-แพ็กเก็ตแสง-แทนที่จะเป็นความร้อน เนื่องจากแถบความถี่ของวัสดุ ความยาวคลื่น (สี) ของโฟตอนขึ้นอยู่กับสารกึ่งตัวนำ ได้แก่ แกลเลียมอาร์เซไนด์สำหรับสีแดง/อินฟราเรด แกลเลียมไนไตรด์สำหรับสีน้ำเงิน/ขาว (มักเคลือบด้วยสารเรืองแสงสำหรับแสงสีขาว) การแปลงโดยตรงนี้ทำให้ LED มีประสิทธิภาพ (80–200 ลูเมน/วัตต์) ซึ่งให้ความร้อนเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับหลอดไส้ ไฟ LED เป็นทิศทาง โดยมีตัวสะท้อนแสงหรือเลนส์ที่เน้นเอาต์พุต
