Un LED es una fuente de luz semiconductora de dos conductores, es decir, una forma especializada de unión PN que utiliza una unión compuesta. Los semiconductores compuestos comúnmente utilizados, incluidos el arseniuro de galio, el fosfuro de galio y el fosfuro de indio, se utilizan en LED. Las uniones hechas de estos materiales emiten luz.

El LED se enciende una vez que está polarizado hacia adelante. Una vez que se aplica voltaje a través de la unión para hacer que un diodo fluya corriente polarizada directa en la unión PN. Los agujeros de la región de tipo p y los electrones de la región de tipo n entran en la unión y se recombinan como un diodo tradicional y permiten el flujo de corriente. Debido a que se libera esta energía, parte de la energía se libera en forma de fotos de luz.

El estudio ha encontrado que la mayor parte de la luz se emite desde la región cercana a la unión tipo p del semiconductor. Como resultado, el diseño del diodo se hace de tal manera que la región cercana a la unión tipo p se mantenga lo más cerca posible de la superficie del dispositivo para que podamos asegurarnos de que la estructura misma absorba la cantidad mínima de energía luminosa.

La energía luminosa producida por la unión debe optimizarse en el material adecuado. El arseniuro de galio puro libera la energía en forma de porción infrarroja del espectro. Para llevar la emisión de luz al extremo rojo visible del espectro, se agrega aluminio al semiconductor para dar arseniuro de aluminio y galio. También se puede agregar fósforo para dar luz roja. Para diferentes colores se utilizan diferentes materiales. Por ejemplo, para mostrar el color verde se usa fosfuro de galio. Para el color amarillo y naranja se utiliza fosfuro de aluminio, indio y galio.