La LED est une source lumineuse qui contrairement aux autres ne contient pas d’éléments gazeux ; en cela, il s’agit d’une « source solide ». Son fonctionnement relève de la physique quantique des semi-conducteurs.
Une LED (comme toutes les diodes) est une juxtaposition de deux semi-conducteurs dopés de façon antagoniste : l’un au phosphore (dopage N = négatif) l’autre au bore (dopage P = positif). Le semi-conducteur N présente un surplus d’électron, tandis que le semi-conducteur P en présente un déficit. Lorsque l’on applique une tension aux bornes de cette jonction P-N, le surplus d’électrons de la couche N vient combler le déficit d’électrons de la couche P. Au cours de ce transfert, les électrons changent de niveau d’énergie ; une partie de leur énergie est émise sous formes de photons : il y a émission de lumière par électroluminescence.