量子效率包括内量子效率和外量子效率，而器件往往考虑发光效率，它们之间紧密联系，具有一定的因果关系。

1）电压效率［13］

电压效率（Power efficiency）表示电子空穴对能量与外部电源功率之比，用符号ηele表示。

图3-9　LED球泡灯分解图

式中　ηele——电压效率；

V——电压；

h——普朗克常数；

f——频率；

q——电荷量。

2）内量子效率

由于材料缺陷，使电子从激发态跃迁到基态时发生无辐射跃迁，也就是不产生光子，就有一个复合载流子转换效率，定义为内量子效率（Internal quantum efficiency，IQE），即LED内注入的载流子发生辐射复合而转化为光子的效率，用符号ηint表示。

式中　Popt——光输出功率；

I——电流。

3）光取出效率

光取出效率（Extraction efficiency）指单位时间内辐射到自由空间中的光子数与单位时间内从有源层发射出的光子数之比，用符号Cex表示。主要与元件材料本身的吸收、元件的几何结构、元件、封装材料的元件结构的散射特性等有关。

4）外量子效率

外量子效率（External quantum efficiency，EQE）表示从LED输出的光子数和注入的总载流子数之比，用符号ηext表示。由前面分析可知，外量子效率等于内量子效率和光取出效率的乘积。

5）发光效率

对LED的效率有多种定义，对红外、紫外的效率评价应该是辐射效率，而对用于人眼观察的可见光，常以流明光效表示，对于灯具常以器件流明效率表示。

（1）辐射发光功率［或辐射效率、墙壁插头效率（Wall-Plug Efficiency）［13］］

半导体发光二极管的辐射发光效率是输出辐射的总能量与输入电功率之比，无量纲单位，可表示为：

式中　Φe——辐射通量（W），表示输出的总能量；

P——消耗的电功率（W）。

根据前面分析可知，辐射发光效率等于电压效率和外量子效率的乘积。(www.daowen.com)

（2）流明发光效率（或发光效率、流明效率）

电光源由电源来驱动，通常把输出光通量与输入电功率之比称为电光源的电光转换效率，又称电光源的流明效率或者发光效率，用符号ηV表示。这样定义的发光效率描述了光源把电能转换为光视觉的能力，单位为lm／W。

式中　ΦV——光通量；

P——电功率。

光度学中，光通量定义为能够被人的视觉系统所感知到的那部分光辐射功率大小的量度，单位为lm。可通过式（3-8）进行计算。

式中　Φeλ——光辐射功率的光谱密集度；

V（λ）——视见函数。

波长在555 nm处1 W辐射通量产生683 lm光通量。

辐射产生视觉能力的度量定义为光视效能，用符号K表示。

由式（3-9）可知，当选定材料后，光视效能就完全决定了，发光效率只取决于辐射效率。因此

（3）器件流明效率［14］

器件流明效率可表示为：

与器件能量损耗相关的以下几个效率可统称为能量利用效率，均以百分比表示。

内量子效率ηint、光取出效率Cex、外量子效率ηext、电压效率ηele与光谱相关定义类似，在这里就不再重复。除此之外，散射效率也会影响器件的光输出量。散热效率也称为封装效率，用符号ηp表示。

对于目前LED（单一光谱）＋荧光粉的二元白光方式，LED器件发出的光不仅与半导体发光有关，也取决于荧光粉的光致发光效率ηC，此效率又称荧光效率，与荧光粉的变换效率、量子缺陷和Stocks频移能量损耗有关。

因此，LED＋荧光粉的白光LED器件的电光转换效率可表示为：

由此可见，LED器件各部分之间的关系可用图3-10表示。

假设LED器件的发展使ηint、ηele、ηP、Cex、ηp和ηC这些能量利用效率都达到100%，则式（3-12）、式（3-13）都简化为式（3-10），器件流明效率仅由其光谱流明效率决定，并达到极限值。

图3-10　LED器件各部分光损失及发光效率示意图

因此，LED器件流明效率的水平高低取决于光谱流明效率和能量损耗相关的几个效率的大小。随着相关效率的逐步提升，LED器件流明效率也朝着其极限值——光谱流明效率逐步提高。