發光二級管的發光效能一般稱為器件的外部量子效能（externalquantumefficiency），它是器件的內部量子效能（internalquantumefficiency）與器件的取出效能（extractionefficiency）的乘積。所謂器件的內部量子效能其實就是器件本身的電光轉換效能，主要與器件本身的特性如器件材料的能帶、缺陷、雜質，及器件的磊晶組成及結構等有關。而器件的取出效能指的則是器件內部生成的光子，在經過器件本身的吸收、折射、反射後實際上在器件外部可測量到的光子數目。因此相關於取出效能的因素包括了器件材料本身的吸收、器件的幾何結構、器件及封裝材料的折射率差及器件結構的散射特性等。而上述兩種效能的乘積，就是整個器件的發光效果，也就是器件的外部量子效能。早期器件的發展集中在提升其內部量子效能，方法主要是利用提高磊晶的質量及改變磊晶的結構，使電能不易轉換成熱能，進而間接提高LED發光二極管的發光效能，從而可獲得約70％左右的理論內部量子效能。但是這樣的內部量子效能幾乎已經接近理論的極限，在這種狀況下，光靠提升器件的內部量子效能是不可能提升器件的總光量的，也就是外部量子效能達到目前的兩到三倍，提升器件的取出效能便成為重要的課題。