了解LED灯的发光原理得熟知它的硬性条件。首先LED灯的制作主要是III-IV族化合物，例如砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等族化合物，其核心就是PN结。LED发光原理图如下所示。
P型半导体内部有大量带正电荷的空穴及带负电荷的电离杂，由于电场作用，电离杂是固定不动，空穴是可移动的。而N型半导体内部有很多负电子和固定的正离子，由于电场的作用，正离子是固定的，负电子是可移动的。假如给PN结外加正向电压，P型一边结正极，N型一边接负极，则电流的流动方向由P到N，而空穴与自由电子则向界面运动，使空间电荷区变窄，电流就会顺利通过。假如给PN结外加反向电压，则空穴和自由电子远离界面，使空间电荷区变宽，电流不会通过。
所以在半导体晶片两极加正向电压，某些族化合物半导体材料的PN结会注入少数载流子和多数载流子，复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而实现电能到光能的转换。若加反向电压，少数载流子是很难注入，那么无载流子复合则没有多余能量释放，从而无法实现电能到光能的转换。这就是LED灯的发光原理。
LED能够取代白炽灯成为新一代照明灯具，它的很多优点是白炽灯不具有的，例如高效节能、使用安全、体积小、控制性强、绿色环保、使用寿命长、发光稳定等优点，成为现代社会照明灯具的翘楚，也是传统照明灯具退出历史舞台的根源。