光效下降现象（LED droop）

光效下降现象是指，向芯片输入较大电力时LED的发光效率反而会降低的现象。作为有助于削减单位光通量成本的技术，各LED厂商都在致力于抑制光效下降现象。如果能抑制该现象，使用相同的芯片，在输入较大的电力时会增加光通量。因此，可减少用于获得相同光通量的芯片数，从而削减单位光通量的成本。
 
抑制“光效下降现象”
作为削减单位光通量成本的方法，各LED厂商纷纷致力于抑制“光效下降现象”。

各LED厂商均没有公布光效下降现象的发生原理及其抑制方法的详情。然而，有厂商透露，芯片的发热及电流集中等若干参数与光效下降现象有关。例如，输入较大电力时，芯片的光发生量增多，同时发热也增多。这种发热会使芯片内部的量子效率恶化，从而导致光效下降现象。因此，有LED厂商认为，为抑制光效下降现象，采用散热性高的封装构造，即使输入较大电力芯片温度也不会上升的改进会对抑制光效下降现象有效。另外，有观点认为，如果LED芯片内的电流密度变大，就容易引发光效下降现象。

利用带隙较宽的层夹住带隙窄且极薄的层形成的构造。带隙较窄的层的电势要比周围（带隙较宽的层）低，因此形成了势阱（量子阱）。在LED和半导体激光器中，量子阱构造用于放射光的活性层。重叠多层量子阱的构造被称为多重量子阱。

蓝色LED等是通过改良量子阱构造等GaN类结晶层的构造取得进展的。GaN类LED在成为MIS构造，pn接合型双异质结构造，采用单一量子阱的双异质结构造以及采用多重量子阱的双异质结构造的过程中，其亮度和色纯度得到了提高。采用MIS构造的蓝色LED在还没有实现p型GaN膜时，就被广泛开发并实现了产品化。缺点是光强只有数百mcd。p型GaN膜被造出来之后，采用pn接合型双异质结构造的蓝色LED得以实现。与MIS构造相比，发光亮度达到了1cd，是前者的10倍左右。如果用多重量子阱构造来取代pn接合型双异质结构造，发光光度和色纯度会进一步提高（发光光谱的半值幅度变窄）。
 
GaN类蓝色发光二极管的构造变迁
（a）为采用MIS构造的蓝色LED。
（b）为采用多重量子阱构造的蓝色LED。

双异质结构造是指在LED和半导体激光器等中，在活性层的两侧设置了能隙比活性层还要大的包覆层的构造。可获得将电子和空穴封闭在活性层内的效果。所以发光元件采用双异质结构造的话，可提高光输出。另外，只在活性层的一侧设置能隙较大的包覆层的构造被称为单异质结。LED可应用于干燥箱的仪表或者照明灯的使用。

接合温度

半导体元件内部的温度。在LED中是指芯片内发光层（pn结间设置多重量子阱构造的位置）的温度。LED芯片的发光层在点亮时温度会上升。一般情况下，接合温度越高，发光效率就越低。LED随着输入电流的增加尽管光通量会提高，但发热量会变大。由此会出现发光层的温度（接合温度）升高而使发光效率降低，功耗增加，从而使接合温度进一步上升的恶性循环。通过降低LED芯片封装及该封装安装底板的热阻，使芯片产生的热量得以散发，避免接合温度上升等改进，可以提高亮度。

接合温度为：热阻×输入电力+环境温度，因此如果提高接合温度的额定值，即使环境温度非常高，LED也能正常工作。例如，在白色LED中，有的LED芯片品种的可容许接合温度达到+185℃。接合温度可因LED的点亮方式而大为不同。例如，脉冲驱动（向LED输入断续电流驱动，间歇点亮）LED时，接合温度就不容易上升，而连续驱动（向LED输入稳定电流驱动，连续点亮）LED，接合温度就容易上升。

芯片蓄热的话光强就会降低

白色LED配备的LED芯片的发光层在点灯过程中温度会上升。一般情况下，如果被称为接合温度的发光层部分的温度上升，发光效率就会降低，即使输入电力也不亮。通过降低LED芯片封装和封装底板的热阻，散发芯片上产生的热量，设法使接合温度不上升，能够使发光更亮

如果使用提高了接合温度额定值的LED芯片，在安装使用时能够获得很多优点。例如，由于增加了输入电力，可提高输出功率。还可以缩小底板的散热片等。

因LED发光波长而使用不同基片的原因是为了选择与LED发光部分——半导体结晶的晶格常数尽量接近的晶格常数的廉价基片材料。这样做晶格常数的差距（晶格失配）就会缩小，在半导体层中阻碍发光的结晶缺陷的可能性就会减少。而且能降低LED芯片的单价。另外，蓝紫色半导体激光器等电流密度和光输出密度较大的元件，则采用昂贵的GaN基片。GaN基片还用于部分蓝色LED。

LED和半导体激光器等的发光部分的半导体层，是在基片上生长结晶而成。采用的基片根据LED的发光波长不同而区分使用。如果是蓝色LED和白色LED等GaN类半导体材料的LED芯片，则使用蓝宝石、SiC和Si等作为基片，如果是红色LED等采用AlInGaP类材料的LED芯片，则使用GaAs等作为基片
 
底板剥离方法示例

近年来，为了增加从LED芯片中提取光线，在基片上形成半导体结晶层后，将基片张贴到其他基片上的技术已经实用化。在粘贴到其他基片上时，与半导体结晶层之间的界面上设置了光的反射层。反射层具有反射发光层朝向基片侧的光线，将其提取到LED表面侧的效果。除了已用于红色LED外，*近蓝色LED等GaN类半导体LED芯片也扩大了采用。采用GaN类半导体材料的LED还有不张贴基片，使之保持剥离状态的方法。

这些方法在外形尺寸较大的LED芯片上较为有效。大尺寸芯片存在着芯片内发生的光射出芯片外时的光径变长，导致光在这一过程中发生衰减的问题。该问题可通过张贴基片解决。

外延生长（epitaxial growth）

蓝色LED、白色LED以及蓝紫色半导体激光器等GaN类发光元件一般采用VPE法的MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法进行生产。MOCVD采用有机金属气体等作为原料。蓝色LED在蓝宝石基片和SiC基片上，蓝紫色半导体激光器在GaN基片上使用MOCVD装置使得GaN类半导体层形成外延生长。

在基片上生长结晶轴相互一致的结晶层的技术。用于制作没有杂质和缺陷的结晶层。包括在基片上与气体发生反应以积累结晶层的VPE（气相生长）法、以及与溶液相互接触以生长结晶相的LPE（液相生长）法等。