Kuten tavalliset diodit, valoa lähettävät diodit koostuvat PN-risteyksestä ja niillä on myös yksisuuntainen johtavuus. Kun valoa lähettävään diodiin kohdistetaan etujännitettä, P-alueelta N-alueelle ruiskutetut reiät ja N-alueelta P-alueelle ruiskutetut elektronit liitetään vastaavasti N-alueen elektroneihin ja P-alueen tyhjiin reikiin muutaman mikronin sisällä PN-risteyksestä. Reiän rekombinaatio, joka johtaa spontaaniin fluoresenssipäästöön. Eri puolijohdemateriaalien elektronien ja reikien energiatilat ovat erilaiset. Kun elektronit ja reiät rekombinoituvat, vapautunut energia on hieman erilainen, mitä enemmän energiaa vapautuu, sitä lyhyempi säteilevän valon aallonpituus. Yleisesti käytetyt ovat diodit, jotka lähettävät punaista, vihreää tai keltaista valoa. Valoa lähettävän diodin käänteinen rikkoutumisjännite on yli 5 volttia. Sen eteenpäin suuntautuva voltti-ampeeriominaisuus on erittäin jyrkkä, ja virranrajoitinvastus on kytkettävä sarjaan virran ohjaamiseksi diodin läpi.
Valoa lähettävän diodin ydinosa on kiekko, joka koostuu P-tyypin puolijohteista ja N-tyyppisistä puolijohteista, ja P-tyypin puolijohteiden ja N-tyypin puolijohteiden välillä on siirtymäkerros, jota kutsutaan PN-risteykseksi. Joidenkin puolijohdemateriaalien PN-risteyksessä, kun injektoidut vähemmistön kantajat yhdistyvät useimpien kantajien kanssa, ylimääräinen energia vapautuu valon muodossa, mikä muuntaa sähköenergian suoraan kevyeksi energiaksi. Kun PN-risteykseen kohdistetaan käänteisjännite, vähemmistön kantajien on vaikea pistää, joten se ei lähetä valoa. Kun se on eteenpäin työtilassa (eli etujännitettä käytetään molempiin päihin), kun virta virtaa LED-anodista katodiin, puolijohdekristalli lähettää valoa eri värejä ultravioletista infrapunaan, ja valon voimakkuus liittyy virtaan.
