Seperti yang dinyatakan sebelum ini, Diod Pemancar Cahaya berfungsi mengikut konsep asas yang sama seperti sumber pencahayaan tradisional - mereka menjana cahaya oleh arus elektrik yang mengalir melalui mereka. Di sinilah persamaan berakhir bagaimanapun. Tidak seperti sumber pencahayaan tradisional yang bergantung pada haba atau tindak balas kimia untuk menghasilkan pencahayaan, LED bergantung pada semikonduktor untuk sumber cahaya mereka. Ini adalah teknologi unik yang menawarkan faedah teknologi yang ketara dan potensi yang jauh lebih besar untuk kemajuan berterusan.
Untuk menerangkan bagaimana LED berfungsi, adalah penting untuk terlebih dahulu memahami apa itu semikonduktor dan bagaimana ia berfungsi. Semikonduktor adalah bahan dengan keupayaan yang berbeza-beza untuk menjalankan arus elektrik. Diod pemancar cahaya adalah beberapa jenis semikonduktor yang paling mudah wujud. Kebanyakan semikonduktor mempunyai kekotoran yang ditambah kepada mereka untuk membolehkan elektron mengalir melalui, kerana pada bahan semikonduktor tulen mereka sendiri adalah konduktor yang lemah. Apabila semikonduktor mempunyai kekotoran ditambah, ini dirujuk sebagai doping.
Secara amnya, semikonduktor ini diperbuat daripada aluminium-gallium-arsenide (AlGaAs). Apabila bahan ini doped, ia boleh sama ada menambah elektron bebas atau membuat lubang dalam bahan di mana elektron boleh pergi. Apabila semikonduktor mempunyai elektron tambahan, ia dikenali sebagai bahan jenis N kerana ia mempunyai zarah tambahan yang dikenakan secara negatif. Apabila terdapat lubang tambahan dalam semikonduktor, ia dikenali sebagai bahan jenis P kerana ia berkesan mempunyai zarah yang dikenakan positif.
Pembinaan asas diod terdiri daripada seksyen jenis N dan bahan jenis P yang terikat bersama dengan elektrod pada setiap hujung. Dalam susunan ini, elektrik hanya dijalankan dalam satu arah. Tanpa voltan yang digunakan, zon pengurangan dicipta antara bahan jenis P dan N, memulihkan semikonduktor ke keadaan penebat asalnya di mana tiada elektron atau elektrik boleh mengalir.
Agar zon kekurangan dikeluarkan, elektron mesti dipindahkan dari kawasan jenis N ke kawasan jenis P, serta lubang ke arah terbalik. Sebaik sahaja ini berlaku melalui voltan yang cukup ketara, zon kekurangan dikeluarkan dan caj bergerak merentasi diod. Ini adalah interaksi antara elektron dan lubang yang menghasilkan cahaya yang terlihat dalam LED.
Khususnya, cahaya yang dihasilkan oleh LED sebenarnya adalah hasil dari pembebasan foton dari gerakan elektron ini dari satu orbital atom ke yang lain. Semakin besar jarak antara orbital, semakin besar energi yang dilepaskan oleh elektron selama interaksi dan semakin tinggi frekuensi cahaya yang dihasilkan. Sebaliknya, semakin pendek jarak antara orbital, semakin rendah tenaga yang dikeluarkan semasa interaksi dan semakin rendah kekerapan. Kekerapan yang lebih rendah selalunya berada di bahagian inframerah spektrum cahaya yang bermaksud ia tidak dapat dilihat oleh mata manusia.
Kebolehubahan ini dalam perubahan orbit elektron bertanggungjawab untuk pelbagai pilihan suhu warna yang terdapat dalam pencahayaan LED hari ini. Berbanding dengan pencahayaan tradisional dengan suhu warna tetap atau terhad, LED menawarkan pelbagai kemungkinan yang hampir tidak berkesudahan untuk setiap jenis mentol. Malah, lekapan LED tertentu menawarkan pilihan untuk pengguna beralih dengan mudah antara suhu warna yang berbeza.
