Nagu varem mainitud, töötavad valgusdioodid sama põhikontseptsiooni järgi nagu traditsioonilised valgusallikad – nad genereerivad valgust läbi nende läbiva elektrivoolu. Siin aga sarnasused lõpevad. Erinevalt traditsioonilistest valgusallikatest, mille valgustuse tekitamiseks kasutatakse soojust või keemilist reaktsiooni, kasutavad LED-id oma valgusallikana pooljuhti. See on ainulaadne tehnoloogia, mis pakub märkimisväärseid tehnoloogilisi eeliseid ja palju suuremat potentsiaali pidevaks arenguks.
LED-ide töö selgitamiseks on oluline kõigepealt mõista, mis on pooljuht ja kuidas see toimib. Pooljuhid on materjalid, millel on erinev võime juhtida elektrivoolu. Valgusdioodid on ühed kõige lihtsamad pooljuhtide tüübid. Enamikule pooljuhtidele on lisatud lisandeid, et võimaldada elektronide läbivoolu, kuna puhas pooljuhtmaterjal on iseenesest halb juht. Kui pooljuhile on lisatud lisandeid, nimetatakse seda dopinguks.
Üldiselt on need pooljuhid valmistatud alumiinium-gallium-arseniidist (AlGaAs). Kui see materjal on legeeritud, võib see kas lisada vabu elektrone või tekitada materjalis auke, kuhu elektronid pääsevad. Kui pooljuhil on lisaelektrone, nimetatakse seda N-tüüpi materjaliks, kuna sellel on negatiivselt laetud lisaosakesed. Kui pooljuhis on lisaauke, nimetatakse seda P-tüüpi materjaliks, kuna sellel on tõhusalt positiivselt laetud osakesed.
Dioodi põhikonstruktsioon koosneb N-tüüpi ja P-tüüpi materjalist, mis on omavahel ühendatud elektroodidega mõlemas otsas. Sellise paigutuse korral juhitakse elektrit ainult ühes suunas. Kui pinget ei rakendata, tekib P- ja N-tüüpi materjalide vahele tühjenemistsoon, mis taastab pooljuhi algse isoleeriva oleku, kus elektronid ega elekter ei saa voolata.
Ammendumise tsooni eemaldamiseks tuleb elektronid viia N-tüüpi alalt P-tüüpi piirkonda, samuti augud vastupidises suunas. Kui see toimub piisavalt olulise pinge kaudu, eemaldatakse ammendumistsoon ja laeng liigub üle dioodi. Just see elektronide ja aukude vaheline interaktsioon tekitab LED-is nähtava valguse.
Täpsemalt, LED-i tekitatud valgus on tegelikult fotonite vabanemise tulemus nende elektronide liikumisel aatomi ühelt orbitaalilt teisele. Mida suurem on orbitaalide vaheline kaugus, seda suurem on elektroni interaktsiooni käigus vabanev energia ja seda suurem on tekkiva valguse sagedus. Ja vastupidi, mida lühem on orbitaalide vaheline kaugus, seda väiksem on interaktsiooni käigus vabanev energia ja madalam sagedus. Madalamad sagedused on sageli valgusspektri infrapunaosas, mis tähendab, et see on inimsilmale nähtamatu.
See elektronide orbiidi muutuse varieeruvus põhjustab tänapäeval LED-valgustuses saadaolevate värvitemperatuuri valikute laia valikut. Võrreldes traditsioonilise fikseeritud või piiratud värvitemperatuuriga valgustusega, pakuvad LED-id peaaegu lõputut valikut igat tüüpi pirnide jaoks. Tegelikult pakuvad teatud LED-valgustid kasutajale võimalust hõlpsalt erinevate värvitemperatuuride vahel vahetada.
