U podstaw budowy półprzewodnikowych źródeł światła leżą nowe metody generacji fal elektromagnetycznych. Źródła światła dotąd stosowane emitują promieniowanie w bardzo szerokim przedziale długości fal. W odróżnieniu od tych źródeł półprzewodnik wypromieniowuje fale o określonej długości. Świecenie w diodzie LED jest wynikiem rekombinacji nośników w złączu p-n. Złącze p-n określane jako elektro-nowo-dziurowe, występuje na granicy półprzewodnika typu p (półprzewodnik o przewodnictwie dziurowym) i półprzewodnika typu n (przewodnictwo elektronowe). Złącze obejmuje pewien obszar przylegający do granicy między dwiema częściami kryształu o dwóch różnych przewodnictwach. W krysztale typu p głównymi nośnikami ładunku są dziury, powstające dzięki obecności w krysztale domieszek akceptorowych. W tego typu krysztale nośnik mniejszościowymi są elektrony. Dokładnie odwrotnie jest w krysztale typu n, w którym nośnikami większościowymi są elektrony powstające dzięki domieszce donorowej. Nośnikami mniejszościowymi są tutaj dziury powstające kosztem atomów tworzących kryształ. Jeżeli między tymi kryształami istnieje kontakt elektryczny to swobodne nośniki mogą przechodzić z jednego kryształu do drugiego, kryształy tworzą jednolity układ, w którym poziomy Fermiego znajdują się na tej samej wysokości. Prowadzi to do przemieszczania się względem siebie pasm energetycznych obu kryształów i powstawania w obszarze kontaktu bariery potencjału, będącej efektem przechodzenia dziurz kryształu p i elektronów z kryształu n. Elektrony rekombinują z dziurami. Rekombinacja zachodzi w cienkiej warstwie kryształu p, przylegającej do jego granicy. Według pasmowej teorii półprzewodników poziomy odpowiadające górnym stanom energetycznym tworzą tzw. pasmo przewodzenia, natomiast odpowiadające dolnym pasmo walencyjne. Oba pasma są od siebie rozdzielone pasmem energii wzbronionych, niedostępnym dla nośników przeciwnych znaków (elektronów i dziur) w warunkach braku zaburzenia. W paśmie walencyjnym elektrony są silnie związane z jądrami, zaś w pasmie przewodnictwa mogą poruszać się swobodnie w całej sieci krystalicznej półprzewodnika. W momencie dostarczenia energii do półprzewodnika może dojść do przejścia elektronu z pasma walencyjnego do pasma przewodzenia. W momencie połączenia dwóch nośników przeciwnych znaków elektronu dziury (rekombinacja) powstaje stan wzbudzony, którego zanik prowadzi do wypromieniowania fotonu. Wypromieniowanie energii promienistej w wyniku procesów rekombinacji nośników ładunku zależy od tego, czy powstały stan wzbudzony jest stanem promieniującym energię czy też stanem rozpraszającym energię innymi sposobami. Świecące złącze p-n nazwane zo- stało diodą elektroluminescencyjną LED. Dioda daje poszerzone widmo emisyjne o energii promieniowania w pobliżu wartości przerwy energetycznej. Podstawową rolę przy powstawaniu promieniowania diody LED odgrywa emisja spontaniczna. Dlatego też światło emitowane przez diody jest całkowicie niespójne i niespolaryzowane. Charakterystyki spektralne LED’ów związane są z długością fali, przy której dioda emituje maksymalną moc promieniowania, szerokością spektralną emitowanego promieniowania oraz mocą optyczną emitowaną przez diodę. Zależnie od rodzaju materiału półprzewodnikowego LED-y emitują promieniowanie monochromatyczne w różnych obszarach widmowych i różnych kolorach. Hitem w produkcji źródeł światła w ostatnich latach stały się LED-y emitujące światło białe. Światło białe powstaje w wyniku konwersji luminescencyjnej: światło niebieskiej diody pobudza luminofor do świecenia w żółtym obszarze widma. Zmieszanie tych dwóch barw daje światło białe. Temperatura barwowa tego typu diod waha się od 7250 K do 7750 K, a ogólny wskaźnik oddawania barw jest rzędu 85.