LED-ina tuntud pooljuhtseade koosneb LED-vormingust (kiibist) ja muudest osadest, mis toimivad mehaanilise toena, elektriühenduste, soojusjuhtide, optiliste regulaatorite ja lainepikkuse muundurina. LED-kiibi põhistruktuur on pn-siirdeseade, mis on valmistatud vastandlike lisanditega liitpooljuhtkihtidest. Sageli kasutataval liitpooljuhil galliumnitriidil (GaN) on otsene ribavahe, mis suurendab kiirgusliku rekombinatsiooni tõenäosust võrreldes kaudse ribavahega pooljuhtidega. Kui pn-siirde on kallutatud ettepoole, siis n-tüüpi pooljuhtkihi juhtivusriba elektronid läbivad piirkihi p-siirdeossa, kus nad taasühendavad p-tüüpi pooljuhtkihi aukudega dioodi aktiivses piirkonnas. Elektronid laskuvad elektron-augu rekombinatsiooni tulemusena madalama energiaga olekusse ja lisaenergia vabaneb footonitena (valguspakettidena). Elektroluminestsents on selle nähtuse nimi. Footon võib kanda kõiki elektromagnetilise energia lainepikkusi. Pooljuhi energiariba vahe määrab dioodi poolt kiiratava valguse täpsed lainepikkused.
LED-kiibi elektroluminestsents toodab valgust piiratud lainepikkuse vahemikuga ja tüüpilise mõnekümne nanomeetrise ribalaiusega. Kitsasribakiirgusest tulenev valgus on ainult ühte värvi, näiteks punane, sinine või roheline. LED-kiibi spektraalvõimsusjaotuse (SPD) laiust tuleb suurendada, et saada laia spektriga valge valgusallikas. Fotoluminestsents fosforis muudab LED-kiibi elektroluminestsentsi osaliselt või täielikult. Enamik valgeid LED-e segab luminofooridest taas kiirgava pikema lainepikkusega valgust InGaN siniste kiipide lühikese lainepikkusega kiirgusega. Fosforipulber jaotatakse ränist, epoksiidist või muud tüüpi vaigust valmistatud maatriksis. LED-kiibil on kate, mis on valmistatud fosforit sisaldavast maatriksist. Punase, rohelise ja sinise luminofooride pumpamisel ultraviolettkiibiga (UV) või violetse LED-kiibiga võib tekkida ka valge valgus. Sellises olukorras saab saadud valge värve täpsemalt kujutada. Kuid UV- või violetse valguse allamuundamisega seotud märkimisväärse lainepikkuse nihke ja märkimisväärse Stokesi energiakadu tõttu on sellel meetodil madal efektiivsus.
