Die Lichterzeugung findet bei Licht emittierenden Dioden (LEDs) in einem Halbleiterkristall statt, der elektrisch zum Leuchten angeregt wird (Elektrolumineszenz). Wenn durch die Diode Strom in Durchlassrichtung fließt, strahlt sie Licht ab (Infrarotstrahlung als Infrarotleuchtdiode oder auch Ultraviolettstrahlung mit einer vom Halbleitermaterial und der Dotierung abhängigen Wellenlänge). Ein Gehäude schützt den Halbleiter vor Umwelteinflüssen.

LEDs erzeugen monochromatische Strahlung. Der Farbton des LED-Lichts wird durch die dominante Wellenlänge definiert. Es gibt LEDs in den Farben Rot, Orange, Gelb, Grün und Blau. Weißes Licht entsteht entweder durch additive Farbmischung der drei RGB-Farben (Rot, Grün, Blau) oder mit Hilfe des von der Leuchtstofflampe bekannten Konversionsprinzips. Dabei regt das Licht einer blauen LED Leuchtstoff an, der einen Teil des blauen in gelbes Licht umwandelt. Die Überlagerung des nicht absorbierten, blauen Lichts mit dem emittierten gelben Licht ergibt weißes Licht.

LEDs sind äußerst wirtschaftlich: Die Lichtausbeute von weißen LEDs erreicht heute bis zu 250 Lumen/Watt (lm/W). Die Lichtintensität von LEDs nimmt nur ganz langsam ab (Degradation), Totalausfälle sind selten. Die Zeit der Degradation des ursprünglichen Lichtstroms bis auf 50 Prozent definiert die Lebensdauer von LEDs, die mit gut 100.000 Betriebsstunden sehr lang ist. Zu hohe Betriebs- oder Umgebungstemperaturen verringern die Lebensdauer erheblich.

LEDs gibt es in vielen Einsatzbereichen wie: im Straßenverkehr bei Ampeln Straßenbeleuchtung und Rücklichtern von Autos; in der Medizin; LCD-Bildschirmen und als Ersatz für uneffizientere Lampen. Neuster Forschungsgegenstand sind organische Leuchtdioden, sogenannte OLEDs.

Defekte oder ausgediente LED-Lampen müssen in Deutschland im Elektronikschrott entsorgt werden obwohl sie keine Schadstoffe oder Schwermetalle enthalten. Jedoch ist eine spezielle Behandlung wie bei Kompaktleuchtstofflampen nicht nötig.