Eins og áður hefur komið fram vinna ljósdíóðir eftir sömu grunnhugmynd og hefðbundnar ljósgjafar - þær mynda ljós með rafstraumi sem flæðir í gegnum þær. Þetta er þar sem líkindin enda þó. Ólíkt hefðbundnum ljósgjafa sem treysta á hita eða efnahvörf til að framleiða lýsingu, treysta LED á hálfleiðara fyrir ljósgjafa. Þetta er einstök tækni sem býður upp á verulegan tæknilegan ávinning og mun meiri möguleika á stöðugum framförum.
Til að útskýra hvernig LED virka er mikilvægt að skilja fyrst hvað hálfleiðari er og hvernig hann virkar. Hálfleiðarar eru efni með mismunandi getu til að leiða rafstraum. Ljósdíóða er ein af einföldustu gerðum hálfleiðara sem til eru. Í flestum hálfleiðurum er óhreinindum bætt við til að leyfa rafeindum að flæða í gegnum, þar sem hreint hálfleiðaraefni er lélegur leiðari. Þegar óhreinindum er bætt við hálfleiðara er þetta nefnt lyfjamisnotkun.
Almennt séð eru þessir hálfleiðarar gerðir úr áli-gallíum-arseníði (AlGaAs). Þegar þetta efni er dópað getur það annað hvort bætt við frjálsum rafeindum eða búið til göt í efnið þar sem rafeindir geta farið. Þegar hálfleiðari hefur auka rafeindir er það þekkt sem N-gerð efni þar sem það hefur auka neikvætt hlaðnar agnir. Þegar það eru auka göt í hálfleiðaranum er það þekkt sem P-gerð efni þar sem það hefur í raun auka jákvætt hlaðnar agnir.
Grunnbygging díóða samanstendur af hluta af N-gerð og P-gerð efni sem er tengt saman með rafskautum á hvorum enda. Í þessu fyrirkomulagi er rafmagn aðeins leitt í eina átt. Þegar engin spenna er beitt myndast eyðingarsvæði á milli P- og N-gerða efnisins, sem færir hálfleiðarann aftur í upprunalegt einangrunarástand þar sem engar rafeindir eða rafmagn geta flætt.
Til þess að eyðingarsvæðið sé fjarlægt þarf að færa rafeindir frá N-gerð svæði til P-gerð svæði, sem og götin í öfuga átt. Þegar þetta gerist í gegnum nægilega marktæka spennu er eyðingarsvæðið fjarlægt og hleðslan færist yfir díóðuna. Það er þessi samspil rafeinda og hola sem myndar ljósið sem sést í LED.
Nánar tiltekið, ljósið sem myndast af LED er í raun afleiðing af losun ljóseinda frá hreyfingu þessara rafeinda frá einu sporbraut atóms til annars. Því meiri fjarlægð sem er á milli svigrúma, því meiri orka sem rafeind losar við víxlverkunina og því hærri er tíðni ljóss sem myndast. Á hinn bóginn, því styttra sem fjarlægðin er á milli svigrúma, því minni er orkan sem losnar við víxlverkunina og því lægri er tíðnin. Lægri tíðni er oft í innrauða hluta ljósrófsins sem þýðir að það er ósýnilegt mannsauga.
Þessi breytileiki í svigrúmsbreytingu rafeinda er ábyrgur fyrir því fjölbreytta úrvali af litahitavalkostum sem í boði eru í LED lýsingu í dag. Í samanburði við hefðbundna lýsingu með föstum eða takmörkuðum litahita, bjóða LED næstum endalaust úrval af möguleikum fyrir hverja tegund af peru. Reyndar bjóða ákveðnar LED innréttingar notandanum möguleika á að skipta auðveldlega á milli mismunandi litahita.
