Funktionsprinzip
Leuchtdioden werden in Flussrichtung betrieben. Im Gebiet des PN-Überganges rekombinieren die zusammentreffenden Löcher und Elektronen und geben dabei einen Teil ihrer Energie ab. Dies geschieht in Form von elektromagnetischer Strahlung, also von Licht. Je nach Energiedifferenz (Bandabstand) treten dabei unterschiedliche Wellenlängen bzw. Frequenzen auf; es gilt hier die plancksche Beziehung

                                                ΔW = h * f

wobei h das Plancksche Wirkungsquantum (h = 6.6256·10^-34 Js) und f die Frequenz der entstehenden Strahlung ist. Das von LEDs abgestrahlte Licht ist deshalb relativ schmalbandig (einfarbig), aber nicht rein monochromatisch und kohärent wie bei einem Laser. Man spricht bei diesem Effekt auch von Elektrolumineszenz und nennt die LED (Light Emitting Diode) auch Lumineszenzdiode.

Eigenschaften und Kenndaten
Leuchtdioden haben gegenüber gewöhnlichen Dioden eine wesentlich höhere Flussspannung und sind in Sperrrichtung nur auf wenige Volt beanspruchbar. Sie werden häufig als Ersatz für Glühlampen eingesetzt, wobei das Fehlen eines Einschaltstromstoßes, die hohe Geschwindigkeit sowie hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit die Hauptvorteile ausmachen. Als Nachteile stehen demgegenüber eine wesentlich schlechtere Lichtausbeute (Wirkungsgrad), die Unmöglichkeit der Erzeugung weißen Lichtes (gilt streng genommen nur für eine einzelne Diode; durch Kombination ist selbstverständlich weißes Licht darstellbar (RGB)) und der höhere Preis.

Anwendung
Lumineszenzdioden werden vor allem als Anzeigeelemente eingesetzt (als Einzelanzeigen, z.B. im Automobilbau oder in Matrixanordnung für Anzeigetafeln bzw. auch in Form von 7-Segment-Anzeigen für numerische Displays). Weitere Anwendungen sind Optokoppler, Sender für Lichtschranken und Fernsteuerungen (vorwiegend im IR-Bereich). Die relativ hohe Flussspannung kann auch ausgenutzt werden, wenn man eine LED im Flussbetrieb als Ersatz für eine Z-Diode mit kleiner Durchbruchspannung verwendet; der differentielle Widerstand ist dabei eher tiefer als bei einer Z-Diode gleicher Spannung.