LED的发光效率一般称为组件的外部量子效率，其为组件的内部量子效率及组件的取出效率的乘积。所谓组件的内部量子效率其实就是组件本身的电光转换效率，主要与组件本身的特性，如组件材料的能带、缺陷、杂质、组件的垒晶组成及结构等柏关。而组件的取出效率指的则是组件内部产生的光子，在经过组件本身的吸收、折射、反射后实际上在组件外部可测量到的光子数目。因此，相关于取出效率的因素包括了组件材料本身的吸收、组件的几何结构、组件及封装材料的折射率差、组件结构的散射特性等。而组件的内部量子效率及组件的取出效率的乘积，就是整个组件的发光效果，也就是组件的外部量子效率。早期组件发展集中在提升其内部量子效率，方法主要是利用提高垒晶的质量及改变垒晶的结构，使电能不易转换成热能，进而间接提高LED的发光效率，可获得约70 010左右的理论内部量子效率。但是这样的内部量子效率几乎已经接近理论的极限，在这样的状况下，光靠提升组件的内部量子效率是不可能提升组件的总光量的，因此提升组件的取出效率便成为重要的课题。
评测光源效率的指标，用光源发出的光通量（lm）与向光源输入的电力（W）之比表示。单位为lm/W。
发光效率只表示光源的效率，与将光源安装到照明器具上后器具的整体效率（综合效率）是不同的概念。
发光效率是将外部量子效率用视觉灵敏度（人眼对光的灵敏度）来表示的数值。外部量子效率是发射到LED芯片和封装外的光子个数相对于流经LED的电子个数（电流）所占的比例。组合使用蓝色LED芯片和荧光体的白色LED的外部量子效率，是相对于内部量子效率（在LED芯片发光层内发生的光子个数占流经LED芯片的电子个数（电流）的比例）、芯片的光取出效率（将所发的光取出到LED芯片之外的比例）、荧光体的转换效率（芯片发出的光照到荧光体上转换为不同波长的比例）以及封装的光取出效率（由LED和荧光体发射到封装外的光线比例）的乘积决定。
在发光层产生的光子的一部分或在LED芯片内被吸收，或在LED芯片内不停地反射，出不了LED芯片。因此，外部量子效率比内部量子效率要低。发光效率为100lm/W的白色LED，其输入电力只有32％作为光能输出到了外部。剩余的68％转变为热能。
发光效率在2003年之前一直以每年数lm/W的速度缓慢提高。在提高发光效率时，最初未改变荧光体和封装，而是致力于改进芯片技术。具体而言，进行了诸如改善蓝色LED芯片所使用的GaN类半导体结晶的MOCVD结晶成长技术等。
从2004年开始，发光效率以每年10～20lm/W的速度提高。由此，从2004年的50lm/W到2008年的100lm/W，4年间提高了50lm/W。这种速度的实现，借助了将原来聚集于成膜技术的芯片技术改进扩展至了整个LED制造工艺那样的重大调整。另外，除了改进芯片技术外，还开始对荧光体进行改善。
对发光效率为100lm/W的白色LED的能源转换进行模拟的结果。白色LED实现了与荧光灯同等以上的发光效率，但只有输入电力的32％能作为光能输出到外部。剩余的68％转变为了热能。该模拟为向直径5mm的炮弹型白色LED输入62mW电力时的结果。白色LED是通过组合使用蓝色LED芯片和黄色荧光体获得的。
今后，各LED厂商拟将把2008年实现的100lm/W发光效率，提高至2010年的140～170lm，2011年提高至150～200lm/W。也就是说，在发光效率上领先于新加入进来的厂商的LED厂的目标是，平均每年提高30lm/W以上，3年提高100lm/W。LED的发光效率的上限被认为是250lm/W左右，各LED厂商正在挑战能以何种程度逼近上限。
为挑战该上限，LED厂商正在全面导入最新的芯片技术、荧光体技术以及封装技术。芯片技术方面，将继续提高内部量子效率和光取出效率。荧光体方面，除了提高变换效率外，还要采取措施降低因荧光体散射造成的衰减。封装技术方面，要改善材料和构造，以提高光取出效率。
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