当在 LED 元件内的 PN 结处施加正向电压时，空穴和电子移动到 PN 结并碰撞（复合），就会发生 LED 发光。 当电子从高能导体移动到低能价带时，多余的能量转化为光并发射出去。
具体来说，如下图所示，LED元件内部将p型半导体和n型半导体接合在一起，当正向电流流动时，电子和空穴在接合处复合，能量转化为光。将被释放。
此时，发光波长（发光颜色）由该能量差（带隙）的大小决定。该能量差根据半导体材料的不同而不同，差值越大，发出的高能量光（短波长的光）越多。