Bóng đèn LED cũng giống như các loại bóng sử dụng đi ốt phát quang thông thường, là sự kết hợp của hai chất bán dẫn p và n. Trong đó, khối bán dẫn loại p (gọi là anốt) chứa nhiều lỗ trống và có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối bán dẫn loại n (gọi là catốt). Cùng lúc đó thì khối bán dẫn loại p sẽ nhận lại các electron từ khối bán dẫn loại n chuyển sang. Kết quả của sự chuyển đổi và nhận lại electron là sự hình thành khối p với điện tích âm và khối n với điện tích dương.
Lúc này, bên trên bề mặt tiếp giáp của hai khối bán dẫn p và n sẽ có các electron bị hút bởi các lỗ trống và các electron đang có xu hướng tiến lại gần nhau và kết hợp với nhau để tạo nên các nguyên tử trung hòa và giải phóng năng lượng dưới dạng các photon ánh sáng.
Cấu trúc của các phân tử làm chất bán dẫn sẽ quyết định bước sóng của ánh sáng phát ra. Nếu bước sóng nằm trong dải bước sóng từ vùng hồng ngoại đến vùng tử ngoại thì bằng mắt thường chúng ta sẽ nhìn được và phát hiện được màu sắc của ánh sáng đó.
Kích thước nhỏ, dễ dàng lắp đặt: Kích thước của bóng LED rất nhỏ, có loại còn nhỏ hơn 2 mm2 nên khi lắp đặt có thể dễ dàng thiết kế trên mạch in.
Thời gian bật tắt nhanh: Ngay khi tác động đến công tắc ổ cắm đèn thì đèn Led sẽ hoạt động ngay lập tức, có thời gian bật và tắt rất nhanh.
Độ sáng tốt: Đèn LED sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung hoặc tăng giảm dòng điện tác động nên dễ dàng điều khiển độ sáng. Ánh sáng của đèn thân thiện và không gây chói cho mắt người nhìn.
Tuổi thọ của đèn cao: Ưu điểm lớn nhất của đèn LED thu hút người sử dụng chính là tuổi thọ cao lên đến 35000 – 50000 giờ. So với bóng đèn compact và bóng đèn sợi đốt thì con số này lớn hơn gấp nhiều lần.
Độ bền cao: Để sản xuất ra bóng đèn LED, nhà sản xuất sử dụng vật liệu bán dẫn nên có khả năng chống chịu được va đập tốt mà không bị hỏng hóc.
An toàn cho con người và môi trường: Công suất tiêu thụ điện thấp nên khi bóng đèn LED hoạt động sẽ thải ra không khí lượng CO2 ít hơn nhiều so với bóng đèn compact. Cấu tạo của đèn hoàn toàn không chứa thủy ngân nên đảm bảo an toàn cho sức khỏe người sử dụng và thân thiện với môi trường sống xung quanh.