Peranti semikonduktor yang dikenali sebagai LED terdiri daripada acuan LED (cip) dan bahagian lain yang berfungsi sebagai sokongan mekanikal, sambungan elektrik, konduktor haba, pengawal selia optik dan penukar panjang gelombang. Struktur asas cip LED ialah peranti simpang pn yang diperbuat daripada lapisan semikonduktor kompaun dengan dopan bertentangan. Gallium nitride (GaN), semikonduktor sebatian yang sering digunakan, mempunyai jurang jalur langsung, yang meningkatkan kemungkinan penggabungan semula sinaran berbanding semikonduktor yang mempunyai jurang jalur tidak langsung. Apabila simpang pn dipincang ke hadapan, elektron dari jalur pengaliran lapisan semikonduktor jenis-n melepasi lapisan sempadan ke dalam simpang p, di mana ia bergabung semula dengan lubang dari lapisan semikonduktor jenis-p di kawasan aktif diod. Elektron turun ke keadaan tenaga yang lebih rendah akibat penggabungan semula lubang elektron, dan tenaga tambahan dibebaskan sebagai foton (paket cahaya). Electroluminescence adalah nama fenomena ini. Semua panjang gelombang tenaga elektromagnet boleh dibawa oleh foton. Jurang jalur tenaga semikonduktor menentukan panjang gelombang tepat cahaya yang dipancarkan oleh diod.
Elektroluminesensi cip LED menghasilkan cahaya dengan julat panjang gelombang terhad dan lebar jalur biasa beberapa puluh nanometer. Cahaya daripada pancaran jalur sempit hanyalah satu warna, seperti merah, biru atau hijau. Lebar agihan kuasa spektrum (SPD) cip LED mesti ditingkatkan untuk menyediakan sumber cahaya putih dengan spektrum yang luas. Photoluminescence dalam fosfor menukar electroluminescence daripada cip LED sebahagian atau keseluruhannya. Kebanyakan LED putih mencampurkan cahaya panjang gelombang yang dipancarkan semula daripada fosfor dengan pancaran panjang gelombang pendek daripada cip biru InGaN. Serbuk fosfor diedarkan dalam matriks yang diperbuat daripada silikon, epoksi, atau jenis resin lain. Cip LED mempunyai salutan yang diperbuat daripada matriks yang terdiri daripada fosfor. Dengan mengepam fosfor merah, hijau dan biru dengan cip LED ultraungu (UV) atau ungu, cahaya putih juga boleh dijana. Dalam keadaan ini, warna putih yang terhasil boleh menggambarkan warna dengan lebih tepat. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh peralihan panjang gelombang yang ketara dan kehilangan tenaga Stokes yang besar yang terlibat dalam penukaran bawah cahaya UV atau ungu, kaedah ini mempunyai kecekapan yang rendah.
