LED (gaismas diode) izstaro gaismu, izmantojot procesu, ko sauc par elektroluminiscenci pusvadītāja P-N savienojumā. Ierīce sastāv no N- tipa materiāla (ar liekiem elektroniem) un P- tipa materiāla (ar elektronu trūkumiem jeb "caurumiem"). Kad tiek pielikts tiešais spriegums (parasti 1,8–3,3 V), elektroni no N-puses plūst uz P-pusi, bet caurumi pārvietojas pretējā virzienā.
Savienojumā elektroni rekombinējas ar caurumiem, atbrīvojot enerģiju. Gaismas diodes šī enerģija tiek izstarota kā fotoni-gaismas paketes-nevis siltums materiāla joslas spraugas dēļ. Fotona viļņa garums (krāsa) ir atkarīgs no pusvadītāja: gallija arsenīds sarkanajam/infrasarkanajam, gallija nitrīdam zilam/baltam (bieži ar fosfora pārklājumu baltai gaismai). Šī tiešā pārveidošana padara gaismas diodes efektīvas (80–200 lm/W), ražojot mazāk siltuma salīdzinājumā ar kvēlspuldzēm. Gaismas diodes ir vērstas ar atstarotājiem vai lēcām, kas fokusē izvadi.
