在LED的PN结上施加正向电压时，PN结会有电流流过。电子和空穴在PN结过渡层中复合会发作光子，但是并不是每一对电子和空穴都会发作光子，由于LED的PN结作为杂质半导体，存在着资料质量、位错要素以及工艺上的种种缺点，会发作杂质电离、激起散射和晶格散射等问题，使电子从激起态跃迁到基态时与晶格原子或离子交换能量时发作无辐射跃迁，也便是不发作光子，这部分能量不转化成光能而转化成热能损耗在PN结内，所以就有一个复合载流子转化功率，并用符号Nint表明。
在LED的PN结上施加正向电压时，PN结会有电流流过。电子和空穴在PN结过渡层中复合会发作光子，但是并不是每一对电子和空穴都会发作光子，由于LED的PN结作为杂质半导体，存在着资料质量、位错要素以及工艺上的种种缺点，会发作杂质电离、激起散射和晶格散射等问题，使电子从激起态跃迁到基态时与晶格原子或离子交换能量时发作无辐射跃迁，也便是不发作光子，这部分能量不转化成光能而转化成热能损耗在PN结内，所以就有一个复合载流子转化功率，并用符号Nint表明。
Nint=(复合载流子发作的光子数/复合载流子总数)&TImes;100%
当然，很难去核算复合载流子总数和发作的光子总数。一般是经过丈量LED输出的光功率来点评这一功率，这个功率Nint就称为内量子功率。
前进内量子功率要从LED的制作资料、PN结外延成长工艺以及LED发光层的出光方法上加以研讨才或许前进LED的Nint，这方面经过科技界的不懈尽力，已有明显前进，从前期的百分之几已前进到百分之几十，有了长足的前进，未来LED开展，还有前进Nint的很大空间。
假定LEDPN结中每个复合载流子都能发作一个光子，是不是能够说，LED的电一光转化功率就到达100%?答复是否定的。
从半导体理论能够知道，由于不同的资料和外延成长工艺的不同，所制成的LED的发光波长是不同的。假定这些不同发光波长的LED其内量子功率均到达100%，但由于一个电子N型层运动到PN结有源层和一个空穴从P型层运动到PN结有源层，发作复合载流子所需的能量E与不同波长的LED的能带方位相关都不相同。而不同波长的光子的能量E也是不同的，电能到光能的改换有必定的损耗，下面举例加以阐明：
例如一个入D=630nm的GaInAlP四元橙色LED，其正向偏置为VF≈2.2V,所以意味着它的一个电子与一个空穴复组成一个载流子所需的电势能ER=2.2Ev，而一个入D=630nm的光子的势能为E=Hc/入D≈1240/630≈1.97eV，所以电能到光能的转化功率N(E-L)=1.97/2.2&TImes;100%≈90%，即有0。0.23eV的能量丢失(EV为电子伏)。
假如对一个GaN的蓝光470nm的LED，则VF≈3.4V,所以EB≈3.4EeV,而EB≈1240/470≈2.64eV,所以Nb=2.64/3.4&TImes;100%≈78%,这是在假定Nint=100%时。若Nint=60%,则关于赤色LED，N(E-L)=90%&TImes;60%=54%，而关于蓝色LED则有N(E-L)B=78%×60%=47s%。可见，这便是LED的光一电转化功率不是很高的原因。
上面现已了解到LEDPN结有源层的电一光转化功率不是很高，有适当一部分电能没有转化成光能，而是转化成热能损耗在PN结内，成为PN结的发热源。业界正在经过资料、工艺等机理上的尽力去前进这一功率。假如施加在LED上的电功率悉数变成光子能量，那么要问：这些光子能否悉数逸出到空气中“看见”?答复也是否定的。所以就有一个LED光子逸出率的问题存在。能够这样来表明LED中发作的光子逸出到空气中的比率。
Nout=(逸出到空气中的光子数/PN结发作的光子总数)×100%
以上公式能够为LED的内量子功率。为便利阐明，咱们假定LED的资料为GaAs,其资料的折射系数为N1=3.9，与芯片触摸的界面是空气，它的光折射系数N0=1,由光传达理论的光线折射规律能够知道，两种不同界面的折射系数不相一起，其垂直于界面的光的反射函数可用下式来表明：
R(L)=[(N1-N0)/(N1+N0)]2×100%
关于GaAs与空气，则有，
R(L)=[(3.9-1)/(3.9+1)]2×100%=35.02
这便是说，有35.02%的光子将被反射回GaAs资猜中，即反射回芯片内，不能逸出到空气中，仅有64.98%有或许逸出到空气中。但是，LED的发光若是一个点光源时，其鸿沟全发射临界的半角Θc与界面两种资料的折射系数有关，并由以下公式确认：Θc=Arcsin(Ndn1)
关于GaAs和空气：Θc=Arcsin(1/3.9)=14.90°
鸿沟全发射临界角为29.8°，超越这个视点不能发射到空气中，明显这对一个球面而言，这个视点仅8.27%的区域能全发射，明显内量子功率是极低的。
当然对LED芯片来说，它是一个六面体，并非点光源，在不计电极挡光时，这个六面体的六个面均可有一个全发光临界角，共有49.6%的出光区域。事实上，LED由于要引出电极、固定在引线结构上等原因，还做不到六个面出光，也便是达不到49.6%的全发射区域。LED内量子功率一般仅在20%左右，它还有很大的进步空间，便是要归纳LED芯片结构、封装结构、资料折射系数等方面要素加以解决，来前进出光功率。
近年由于环保、节能、半导体的归纳优势，LED替代传统光源用于惯例照明已崭露头角，但要LED的发光功率有更大的打破才能够完成广泛使用，由于发光功率是使用的有必要数据，要前进发光功率就跟以上内量子功率与电光功率休戚相关!替代传统照明有必要的也是技能前进带动本钱下降，半导体照明才能够发挥科技优势!
