载流子复合时产生的光子中有50%的几率为内向辐射，这部分光子在到达兼作反射镜的底层导电膜时将部分反射转化为外向输出光，然而此部分光子在向内或向外传输过程中将与晶格碰撞并被部分吸收，而在经过不同介质交界面时也将部分反射或折射回原介质最终被吸收。基底反射镜的反射效率和上述过程的限制而使得内向辐射的光子转化为输出光的量子提取率不会超过40%。

　　根据以上分析可以估算出LED总的电光转换效率约为54%，这是非常理想的情况下估计的结果。制造工艺中的任何疏漏、材料上的任何缺陷均将造成其能量转换效率的下降。与可见光转换效率不足5%的白炽灯相比，甚至与当前转换效率最高的高压钠灯、陶瓷金卤灯相比(电光转换效率约为30%)也是非常高的，这正是LED有十分诱人前景的原因所在。

　　众所周知，将1W能量全部转化为555nm波长的黄光时产生的光通量可达683lm/W(683lm/W即光功当量)，若全部转换为白光则约为360lm/W。如本文前面的估计，在十分理想情况下发555nm黄光的LED最高可能达到约300lm/W的最高光效，目前上述估计还远未实现。目前所报道的LED的最高光效实际只达到这一理想值的一半，而实际上还不足其1/4，这也正是人们认为LED尚有巨大潜力可挖、对之寄以厚望的原因所在。

　　提高LED发光效率的关键在于提高量子提取率，亦即尽可能减少光子的内部吸收，这就是LED向超薄型发展的原因。目前最高光效的超薄型(厚度数十纳米)GaNLED、其下导电膜采用了高反光镜膜、并将输出窗内表面制成粗糙构造、以减少光子的内向反射，然而即使如此目前报道的最高光效不过150lm/W。

　　以上分析是对单色光LED进行的，将单色光转化为白光还须再经过一次量子转换。目前大都采用发射光谱的中心波长约470nm的蓝光LED来激发辐射光谱中心波长为560nm的宽带黄光荧光粉，从而制成蓝黄光混合的白光LED，但是这将使LED的光效进一步降低。其光子效率可以估算如下：

　　如果保留LED辐射约20%蓝光输出，用剩余的80%的蓝光激发黄光荧光粉，在最佳情况下这80%的蓝光中约有20%以上的光子将为荧光粉吸收，其余80%下转移为以560nm为中心波长的宽带黄光辐射，这一过程平均产生16.1%的量子能量损失。结合前面的数据可以估计白光LED的总能效不会超过40%，换算为白光时白光LED的总光效最多不过150lm/W。如果没有其他突破，这是当前白光LED可能达到的最高光效，这一光效与当前最高光效的光源如HID灯中的高压钠灯或陶瓷金卤灯相比还高一些。但是目前实际达到的光效尚未及此一半。

　　我们曾对此进行了实验研究，我们利用某公司生产的1W高亮度蓝光LED，其光谱的中心辐射波长为470nm，去除外封装后分别涂敷不同厚度的辐射的中心波长为560nm的黄光荧光粉涂层，经处理后测量其发射光谱。从二十余种不同厚度的样品中选择了四种典型情况，其结果见最佳情况下的光通输出为38lm(初始冷态约50lm)，显色指数为78。

　　某著名跨国公司技术人员介绍他们的1W白光LED的初始光效达到了70lm/W，正常运转时因p-n结温度上升，光效降为50lm/W。

　　2007年日本材料科学研究所纳米陶瓷中心得到的结果是最高的，他们采用中心波长为450nm的InGaN蓝光LED和光子转换效率高、在450nm蓝光范围有强吸收峰、温度系数低的三种荧光粉进行了试验，这三种荧光粉分别为：α-sialon:Yb2+、α-sialon:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+。这些荧光粉的特点是发光效率的热衰减较小，在150℃时仍保持初始值的85%。

　　以InGaN蓝光LED和1号荧光粉制成的白光LED的发射光谱其光效为55lm/W，色温4500K。这是本人所知道白光LED的最高光效报道(据测试国内1W白光LED的光通量大多在40lm以下)。采用2号和3号混合荧光粉试制的白光LED的发射光谱显色指数提高到82，色温4200K，但光效确降低到20lm/W。

　　如前所述，LED的发光是由n型半导体中的负载流子(电子)在外电势作用下克服阻挡层电势进入p型半导体并为空穴俘获产生复合发光的。通常半导体的温度系数较大，随温度上升，其电阻率下降，阻挡层电势也将降低，与此同时其辐射的中心波长将向长波方向漂移(红移)而使荧光粉的发光效率下降。