發光二極管與普通二極管一樣是由一個PN結組成，也具有單向導電性。當給發光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產生自發輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態不同。

當電子和空穴復合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發出的光的波長越短。常用的是發紅光、綠光或黃光的二極管。發光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時串聯限流電阻以控制通過二極管的電流。

發光二極管的核心部分是由P型半導體和N型半導體組成的晶片，在P型半導體和N型半導體之間有一個過渡層，稱為PN結。在某些半導體材料的PN結中，注入的少數載流子與多數載流子復合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉換為光能。
LED燈內部不含有任何的汞等重金屬材料，但是白熾燈中含有，這就體現了LED燈環保的特點?，F在的人都十分重視環保，所以，會有更多的人愿意選擇環保的LED燈。LED燈還有一個的特點，就是反應的速度比較快。只要一接通電源，LED燈馬上就會亮起來。對比我們平時使用的節能燈，其反應速度更快，在打開傳統燈泡時，往往需要很長的時間才能照亮房間，在燈泡的發熱之后，才能亮起來。
對于LED的光譜特性我們主要看它的單色性是否優良，而且要注意到紅、黃、藍、綠、白色LED等主要的顏色是否。因為在許多場合下，比如交通信號燈對顏色就要求比較嚴格，不過據觀察我國的一些LED信號燈中綠色發藍，紅色的為深紅，從這個現象來看我們對LED的光譜特性進行研究是非常必要而且很有意義的。
普通單色發光二極管具有體積小、工作電壓低、工作電流小、發光均勻穩定、響應速度快、壽命長等優點，可用各種直流、交流、脈沖等電源驅動點亮。它屬于電流控制型半導體器件，使用時需串接合適的限流電阻。普通單色發光二極管的發光顏色與發光的波長有關，而發光的波長又取決于制造發光二極管所用的半導體材料。紅色發光二極管的波長一般為650～700nm，琥珀色發光二極管的波長一般為630～650nm ，橙色發光二極管的波長一般為610～630nm左右，黃色發光二極管的波長一般為585nm左右，綠色發光二極管的波長一般為555～570nm。