发光二极管（LED）的工作原理是利用半导体材料在外加电场或电流的作用下，产生电子空穴复合并放出光子的原理，获得发光的效果。其心脏是一个半导体的晶片，晶片主要由P型半导体和N型半导体组成，在这两种材料的结合处，形成一个PN结。

当在发光二极管PN结上加正向电压时，空间电荷层变窄，载流子扩散运动大于漂移运动，致使P区的空穴注入N区，N区的电子注入P区，电子和空穴复合时会释放出能量并以发光的形式表现出来，从而把电能直接转换为光能。当加在PN结两端的正向电压越高，流过的电流越大，释放的能量就越多，发光就越强。

此外，光的波长（颜色）由形成PN结的材料决定，不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同，当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短，常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。