Dioda LED (dioda elektroluminescencyjna) emituje światło w procesie zwanym elektroluminescencją w złączu P-N półprzewodnika. Urządzenie składa się z materiału typu N- (z nadmiarem elektronów) i materiału typu P- (z niedoborami elektronów, czyli „dziurami”). Po przyłożeniu napięcia przewodzenia (zwykle 1,8–3,3 V) elektrony ze strony N- przepływają w kierunku strony P-, podczas gdy dziury poruszają się w przeciwnym kierunku.
Na złączu elektrony łączą się z dziurami, uwalniając energię. W diodach LED energia ta jest emitowana w postaci fotonów-pakietów światła-a nie w postaci ciepła ze względu na pasmo wzbronione materiału. Długość fali (kolor) fotonu zależy od półprzewodnika: arsenek galu dla światła czerwonego/podczerwonego, azotek galu dla koloru niebieskiego/białego (często z powłoką fosforową dla światła białego). Ta bezpośrednia konwersja sprawia, że diody LED są wydajne (80–200 lm/W) i wytwarzają niewiele ciepła w porównaniu do żarówek. Diody LED są kierunkowe, a reflektory lub soczewki skupiają strumień świetlny.
