Kao što je već spomenuto, Svjetleće diode rade po istom osnovnom konceptu kao i tradicionalni izvori rasvjete – stvaraju svjetlost električnom strujom koja teče kroz njih. Međutim, tu se sličnosti završavaju. Za razliku od tradicionalnih izvora rasvjete koji se oslanjaju na toplinu ili kemijsku reakciju kako bi proizveli osvjetljenje, LED diode se oslanjaju na poluvodič za svoj izvor svjetlosti. To je jedinstvena tehnologija koja nudi značajne tehnološke koristi i daleko veći potencijal za kontinuirani napredak.
Da bismo objasnili kako LED diode rade, važno je prvo razumjeti što je poluvodič i kako funkcionira. Poluvodiči su materijali s različitom sposobnošću provođenja električne struje. Svjetleće diode neke su od najjednostavnijih vrsta poluvodiča koje postoje. Većina poluvodiča ima nečistoće koje im se dodaju kako bi elektroni mogli teći kroz njih, jer je na vlastitom čistom poluvodičkom materijalu loš vodič. Kada se poluvodiču dodaju nečistoće, to se naziva doping.
Općenito govoreći, ovi poluvodiči izrađeni su od aluminija-galija-arsenida (AlGaA). Kada je ovaj materijal dopiran, može dodati slobodne elektrone ili stvoriti rupe u materijalu u koje elektroni mogu ići. Kada poluvodič ima dodatne elektrone, poznat je kao materijal tipa N jer ima ekstra negativno nabijene čestice. Kada u poluvodiču postoje dodatne rupe, poznat je kao materijal tipa P jer učinkovito ima ekstra pozitivno nabijene čestice.
Osnovna konstrukcija diode sastoji se od dijela materijala tipa N i P spojenog zajedno s elektrodama na svakom kraju. U ovom aranžmanu električna energija se provodi samo u jednom smjeru. Bez primijenjenog napona stvara se zona iscrpljivanja između materijala tipa P i N, vraćajući poluvodič u prvobitno izolacijsko stanje u kojem ne mogu teći elektroni ili električna energija.
Da bi se zona iscrpljivanja uklonila, elektroni se moraju premjestiti iz područja tipa N u područje tipa P, kao i rupe u obrnutom smjeru. Jednom kada se to dogodi kroz dovoljno značajan napon, zona iscrpljivanja se uklanja i naboj se pomiče preko diode. Upravo ta interakcija između elektrona i rupa stvara svjetlost viđenu u LED diodi.
Naime, svjetlost koju generira LED dioda zapravo je rezultat oslobađanja fotona iz kretanja tih elektrona iz jedne orbite atoma u drugu. Što je veća udaljenost između orbitala, to je veća energija koju elektron oslobađa tijekom interakcije i veća je frekvencija proizvedene svjetlosti. Suprotno tome, što je kraća udaljenost između orbitala, to je manja energija oslobođena tijekom interakcije i niža frekvencija. Niže frekvencije često su u infracrvenom dijelu svjetlosnog spektra što znači da je nevidljiv ljudskom oku.
Ova varijabilnost u orbitalnoj promjeni elektrona odgovorna je za širok raspon opcija temperature boja dostupnih u LED rasvjeti danas. U usporedbi s tradicionalnom rasvjetom s fiksnim ili ograničenim temperaturama boja, LED diode nude gotovo beskrajan raspon mogućnosti za svaku vrstu žarulje. Zapravo, određeni LED uređaji nude opciju korisniku da se lako prebaci između različitih temperatura boja.
